Metabolisme Karbohidrat

 Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang anabolisme dan katabolisme. Anabolisme dan katabolisme merupakan bagian dari metabolisme, yaitu seluruh reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh organisme, termasuk yang terjadi pada tingkat sel. Nah, bagaimana jika metabolisme terjadi pada karbohidrat? Pada topik ini, kalian akan mempelajarinya. Yuk simak dengan saksama.

Kalian tentu sering makan nasi atau roti bukan? Nasi atau roti merupakan sumber makanan yang banyak mengandung karbohidrat. Karbohidrat merupakan sumber energi terbesar bagi tubuh.

            

        Apakah kalian juga bertanya-tanya seperti Beta? Bagaimana karbohidrat dapat diubah menjadi energi? Untuk tahu jawabannya, simak uraian di bawah ini ya.

        Pada awalnya, karbohidrat yang masuk ke dalam tubuh akan diubah menjadi glukosa. Glukosa diserap oleh usus halus dan diedarkan oleh darah hingga ke sel-sel tubuh. Glukosa yang masuk ke dalam sel inilah yang akan mengalami metabolisme dan menghasilkan energi. Metabolisme glukosa menjadi energi ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron.

🍰 Glikolisis

Glikolisis berasal dari kata gliko yang artinya glukosa dan lisis yang artinya pecah atau terurai. Glikolisis merupakan suatu proses penguraian molekul glukosa (6 atom karbon (C)) secara enzimatik menjadi dua molekul asam piruvat (3 atom karbon (C)) seperti pada gambar berikut.

                  

        Proses di atas terlihat sederhana. Namun, sebenarnya masih banyak proses lagi di dalamnya. Hal ini dikarenakan banyaknya enzim yang terlibat dalam proses tersebut. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

                          

        Dari gambar di atas, dapat diketahui bahwa reaksi glikolisis terdiri atas dua tahapan utama, yaitu reaksi tahap I dan reaksi tahap II.

a. Reaksi Tahap I (Reaksi 1- 4)

Reaksi tahap I terdiri atas empat reaksi spesifik yang membutuhkan energi sebanyak 2 ATP. Reaksi ini diawali dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat dengan bantuan 1 ATP dan enzim heksokinase. Selanjutnya, glukosa-6-fosfat dipecah hingga membentuk dua molekul gliseraldehid-3-fosfat dengan bantuan 1 ATP dan enzim fosfoglukoisomerase, fosfofruktokinase, serta aldolase.

b. Reaksi Tahap II (reaksi 5 - 9)

Dua molekul gliseraldehid-3-fosfat hasil reaksi tahap I masing-masing diubah menjadi asam piruvat melalui beberapa tahapan seperti pada gambar. Masing-masing tahapan-tahapan tersebut dibantu oleh enzim triose fosfat dehidrogenase, fosfogliserokinase, enolase, dan piruvat kinase

        Hasil akhir reaksi glikolisis ini sebenarnya adalah 4 molekul ATP. Oleh karena pada reaksi tahap I membutuhkan 2 ATP, maka hasil bersih ATP dari glikolisis adalah 2 molekul ATP. Selain itu, glikolisis juga menghasilkan 2 NADH (Nicotinamid Adenin Dinucleotid Hidrogen) yang berasal dari awal reaksi tahap II.

            

🍰 Dekarboksilasi oksidatif

Reaksi lanjutan dari glikolisis adalah siklus Krebs. Akan tetapi, sebelum memasuki siklus Krebs terjadi reaksi dekarboksilasi oksidatif terlebih dahulu. Setiap asam piruvat yang dihasilkan dari glikolisis akan diubah menjadi asetil koenzim A (asetil KoA) seperti pada gambar berikut.

                          

Hasil akhir proses dekarboksilasi oksidatif ini berupa 2 asetil KoA dan 2 molekul NADH.

                 

🍰 Siklus Krebs

Siklus Krebs pertama kali ditemukan oleh Hans Krebs, seorang ahli biokimia yang banyak berjasa dalam penelitian tentang metabolisme karbohidrat. Siklus Krebs yang disebut juga siklus asam sitrat digambarkan sebagai berikut.

                        

Dari gambar di atas, dapat diketahui bahwa sklus Krebs dibagi menjadi beberapa tahapan berikut ini.

⓵ Asetil KoA (2C) masuk ke dalam siklus Krebs di dalam mitokondria dan bereaksi dengan asam oksaloasetat (4C) membentuk asam sitrat (6C). Dalam proses ini, KoA dibebaskan kembali.

⓶ Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa-ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO₂ dan menghasilkan NADH.

⓷ Asam alfa-ketoglutarat diubah menjadi asam suksinat (4C) dengan bantuan NAD⁺ dan ADP. Pada reaksi ini, CO₂ dibebaskan dan menghasilkan NADH dan ATP.

⓸ Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi dengan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida) membentuk asam malat (4C) dan menghasilkan FADH₂.

⓹ Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD⁺ membentuk asam oksaloasetat (4C) dan menghasilkan NADH. Asam oksaloasetat inilah yang akan kembali bereaksi dengan asetil koA sehingga membentuk siklus.

        Dari tahapan-tahapan di atas, dapat diketahui bahwa siklus krebs mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH₂, ATP, serta membentuk kembali asam oksaloasetat. Secara keseluruhan, dalam siklus krebs dihasilkan 6 NADH, 2 FADH₂, dan 2 ATP.

🍰 Transfer Elektron

Reaksi lanjutan dari siklus Krebs adalah transfer elektron. Reaksi ini merupakan tahap akhir dari keseluruhan proses dalam metabolisme karbohidrat yang menghasilkan 34 ATP. Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Transfer elektron berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigen membentuk H₂O (air). Proses transfer elektron dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

             

💡  Catatan

                              

Sumber :

https://link.quipper.com/id/organizations/5796cd8734c0e70003009ba6/curriculum#curriculum