Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna.
Macam jalur glikolisis
Glukosa dapat dimetabolisme oleh hampir semua jasad untuk sumber karbon
dan energi. Fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak
jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu.
Macam jalur reaksi dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan jasad dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah. Reaksi glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor elektronnya, melainkan zat lain. Asam piruvat mempunyai kedudukan yang penting karena merupakan titik pusat dari berbagai reaksi pemecahan maupun
pembentukan. Jasad yang fakultatif anaerob misalnya Saccharomyces cerevisiae
melakukan fermentasi gula secara anaerob menjadi alkohol dan CO2. Lactobacillus spp. yang homo fermentatif merombak gula secara anaerob menjadi asam laktat. Jasad yang obligat anaerob seperti Clostridium spp. memecah gula menjadi aseton, butanol, butirat, dsb. Jasad aerob melakukan proses glikolisis sebagai bagian pertama dari pemecahan karbohidrat secara anaerob, yang akan diteruskan pada bagian kedua yang aerob. Pada otot manusia dan binatang yang kurang gerak akan tertimbun asam laktat, sebab glikolisis tidak diteruskan ke tingkat aerob melainkan ke asam laktat. Jasad yang melakukan fermentasi lewat glikolisis hanya menghasilkan 2 mol ATP dari setiap glukosa yang dimetabolisme. Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi piruvat atau asam laktat. Glikolisis merupakan lintasan utama pemakaian glukosa, terjadi dalam sitosol semua sel dengan tujuan untuk menghasilkan energi (ATP). Glikolisis dapat terjadi pada suasana aerobik maupun anaerobik. Pada suasana aerobik dapat menghasilkan 6 atau 8 ATP dan 2 molekul asam piruvat per molekul glukosa, Apabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik maka akan menghasilkan 2 ATP dan 2 molekul asam laktat.
2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)
Reaksi ini dilakukan oleh beberapa jasad antara lain Pseudomonas spp. yang
dapat membentuk alkohol dari gula lewat bagan ini. Pada setiap pemecahan 1 mol
glukosa dihasilkan juga 1 ATP, 1 NADH2 dan 1 NADPH2. Pada P. lindneri 2 asam
piruvat dipecah menjadi 2 etanol dan 2 CO2; sedang pada Pseudomonas yang lain 2
asam piruvat diubah menjadi 1 etanol, 1 asam laktat dan 1 CO2.
3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
Selain lewat EMP banyak jasad yang dapat merombak gula lewat HMP. Reaksi
ini berguna untuk membentuk gula pentosa dll, untuk keperluan biosintesis. Reaksi
berlangsung lewat gula C5, ribulosa 5-fosfat, yang merupakan prekursor gula ribosa,
deoksiribosa, komponen asam nukleat, asam amino aromatik, ensim, ATP, NAD, FAD dan sebagainya. HMP tidak langsung menghasilkan energi, tetapi terutama membentuk NADPH2.
4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
Kelompok bakteri asam laktat selain menghasilkan asam laktat secara
homofermentatif (misalnya Lactobacillus spp.), juga secara heterofermentatif (misalnya Leuconostoc spp., Streptococcus spp., dsb). Pada fermentasi secara heterofermentatif
selain asam laktat dihasilkan pula asam asetat, etanol dan CO2.
5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
Banyak jasad anaerob yang mempunyai ensim berbeda-beda yang digunakan
dalam perombakan asam piruvat. Clostridium tergantung spesiesnya, dapat merubah
asam piruvat menjadi asam butirat, asam asetat, aseton, butanol, etanol, CO2, dan H2.
Bakteri enterik seperti Escherichia coli dan Aerobacter aerogenes dapat merubah asam piruvat menjadi asam suksinat, asetat, laktat, etanol, CO2, dan H2 (atau format). A. aerogenes juga menghasilkan 2,3-butilen-glikol. Salmonella sp. mempunyai pola
metabolisme yang sama dengan E. coli, tetapi lebih banyak menghasilkan asam
format, dari pada H2 dan CO2 seperti pada E. coli.
Glukoneogenesis
GLUKONEOGENESIS : Perubahan asam laktat menjadi glukosa
Glukoneogenesis adalah proses biosintesis glukosa daripada pelopor bukan karbohidrat. Pelopor glukoneogenesis termasuklah laktat, asid amino glukogenik dan α-gliserol.
Asam Laktat (dan piruvat) terbentuk dari oksidasi yang tidak sempurna dari glukosa.
Salah satu cara menghilangkan asam laktat adalah dengan mengoksidasinya menjadi CO2 dan H2O.
Proses oksidasi asam laktat terjadi dalam jaringan otot lurik, jantung, dan otak.
Asam laktat merupakan senyawa yang dapat berubah menjadi asam piruvat dan sebaliknya. Perubahan itu terjadi dalam peristiwa GLIKOLISIS (Peristiwa pemecahan gula yang terjadi di sitoplasma sel)
Glukoneogesis penting karena otak sangat bergantung kepada glukosa sebagai bahan api utama. Begitu juga dengan sel darah merah dan otot yang bekerja kuat. Glukoneogenesis berlaku di dalam hati, selain di dalam korteks ginjal dan tisu epitelium usus.
Glikogenesis
Glikogenolisis adalah proses katabolisme glikogen menjadi glukosa yang terjadi di hati sedangkan pada otot menjadi adam piruvat dan asam laktat.
Siklus Krebs [Siklus Asam Sitrat]
Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.
Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.
Fosforilasi oksidatif
Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme yang menggunakan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan adenosina trifosfat (ATP). Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis nutrien, hampir semuanya menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP. Lintasan ini sangat umum digunakan karena ia merupakan cara yang sangat efisien untuk melepaskan energi, dibandingkan dengan proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik.
Selama fosforilasi oksidatif, elektron ditransfer dari pendonor elektron ke penerima elektron melalui reaksi redoks. Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria, manakala pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel. Enzim-enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein utama terlibat dalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak enzim-enzim berbeda yang terlibat.
Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis. Transpor ini menghasilkan energi potensial dalam bentuk gradien pH dan potensial listrik di seluruh permukaan membran ini. Energi yang tersimpan dalam bentuk ini dimanfaatkan dengan cara mengijinkan proton mengalir balik melewati membran melalui enzim yang disebut ATP sintase. Enzim ini menggunakan energi seperti ini untuk menghasilkan ATP dari adenosina difosfat (ADP) melalui reaksi fosforilasi. Reaksi ini didorong oleh aliran proton, yang mendorong rotasi salah satu bagian enzim.
Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian vital metabolisme, ia menghasilkan spesi oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen peroksida. Hal ini dapat mengakibatkan pembentukan radikal bebas, merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga menyebabkan penuaan. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas enzim.
Sumber:
Metabolisme Karbohidrat dalam tubuh
Di dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbaga i macam j e n i s karbohidrat inilah yang kemudian akan berfungsi
sebagai dasar bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoks i d a s I glukosa menjadi CO & H O 2 2 dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi ketersediaan energi.
Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama
bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan sistem pusat syaraf.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar