Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme karbohidrat dapat dikatakan sebagai proses alami yang tidak hanya terjadi di dalam tubuh manusia melainkan juga makhluk lain seperti hewan dan bahkan juga tumbuhan. Yang menjadi pertanyaan adalah, walaupun proses tersebut juga terjadi di dalam tubuh manusia, tahukah Anda mengenai apa sebenarnya proses metabolisme yang satu ini? 

Jika Anda belum mengetahui tentang hal tersebut, berikut sedikit informasi yang akan memperkenalkan Anda lebih jauh tentang sebuah proses metabolisnya yang terjadi di hampir semua makhluk hidup yang ada di bumi ini. 

Apa Itu Metabolisme Zat Karbohidrat?

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai hal lain yang berkaitan dengan proses metabolisme karbohidrat, ada baiknya jika Anda juga mengetahui terlebih dahulu tentang apkah sebenarnya proses metabolisme yang satu ini. 

Secara umum, proses ini bisa dijelaskan sebagai proses metabolisme yang mengikutsertakan zat karbohidrat dan terdiri dari beberapa jenis proses yang berbeda, termasuk proses sintesis atau anabolisme, perubahan bentuk zat karbohidrat, dan juga proses penguraian atau katabolisme. 

Untuk proses perubahan bentuk karbohidrat ke wujud lain, sebenarnya hal ini terjadi dengan cukup berbeda-beda antara spesies satu dengan lainnya.

Produk Terpenting Dari Proses Metabolisme Ini

Bicara tentang perubahan bentuk dari zat karbohidrat menjadi zat lainnya melalui proses metabolisme, sebenarnya ada beberapa produk berbeda yang dihasilkan. Walaupun begitu, ada satu jenis produk terpenting yang memang sudah terbukti terdapat di hampir semua makhluk hidup. 

Produk yang dimaksud di sini adalah glukosa yang tak lain dan tak bukan adalah salah satu jenis senyawa gula monosakarida. Pada tubuh manusia, glukosa ini mempunyai berbagai fungsi penting dalam pembentukan energi.

Selain glukosa, ada juga berbagai macam jenis produk lain yang dihasilkan melalui proses metabolisme yang satu ini. 

Contohnya adalah pati atau umbi yang sebenarnya merupakan simpanan energi tanaman yang terbentuk dari proses metabolisme fotosintesis yang terjadi antara beberapa zat yang berbeda, termasuk karbohidrat, air, dan juga karbondioksida.

Dua Jenis Penyakit Manusia Yang Berhubungan Dengan Proses Metabolisme Ini

Di dalam tubuh manusia, proses metabolisme zat karbohidrat tidak hanya berkaitan dengan pembentukan glukosa untuk energi. Proses tersebut juga erat kaitannya dengan beberapa jenis masalah kesehatan yang diderita leh cukup banyak orang di berbagai belahan dunia. 

Contoh penyakit yang pertama adalah diabetes mellitus ataau yang dikenal dengan sebutan penyakit gula darah. Dalam penyakit ini glukosa tidak bisa diubah menjadi energi sehingga kandungan gula dalam darah menjadi berlebih.

Satu lagi jenis penyakit yang erat kaitannya dengan proses metabolisme zat karbohidrat di dalam tubuh manusia dikenal dengan sebutan intoleransi laktosa. 

Ini adalaah kelainan di mana tubuh mempunyai level intoleransi yang cukup tinggi terhadap berbagai macam produk dan bahan makanan yang mengandung laktosa. Contoh yang paling banyak ditemui adalah susu dan juga berbagai macam produk olahannya.

Karbohidrat (Dokpri)

Macam-macam Proses Metabolisme Karbohidrat

1. Glikogenesis dan Glikogenolisis

Glikogenesis (Dokpri)

Glikogenesis adalah proses metabolisme karbohidrat yang merubah glukosa menjadi glikogen atau dengen kata lain, proses pembentukan glikogen dari glukosa.

Ada beberapa tahapan dalam proses pembentukan glikogen, sebagai berikut:

• Tahap pertama, glukosa menjadi glukosa-6-fosfat dibantu oleh enzim glukokinase, serta mendapat tambahan energi dari fosfat dan ATP.
• Tahap kedua, glukosa-6-fosfat berreaksi dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat.
• Tahap ketiga, glukosa-1-fosfat berreaksi dengan Uridin Tri Phospat atau yang sering disingkat UTP, dikatalisis oleh Uridil Transferase dan menghasilkan UDP-Glukosa (Uridin Difosfat Glukosa) dan PPi (Pirofosfat).
• Tahap keempat; tahap terakhir, terjadi kondensasi antara glukosa nomor satu dan UDP-glukosa dalam rantai primer glikogen yang kemudian menghasilkan rantai glikogen baru dengan satu tambahan unit glukosa.

Glikogenolisis adalah pembentukan Glukosa 6 Fosfat dari glikogen, atau kebalikan dari glikogenesis.

2. Glikolisis dan Glukoneogenesis

Glikolisis merupakan penguraian glukosa menjadi piruvat, sedangkan Glukoneogenesis merupakan pembentukan glukosa dari piruvat.

Piruvat adalah senyawa penting dalam biokimia; dihasilkan dari metabolisme glukosa yaitu glikolisis. Ada beberapa sifat dalam proses glikolisis ini. Sebagai berikut:

1. Oksidasi glukosa / glikogen menjadi piruvat laktat.
2. Dapat berlangsung secara anaerob dan aerob.
3. Diperlukan adanya energi dan enzim.
4. Membentuk karbohidrat yang memiliki atom tiga.
5. Terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi

Pada proses glikosis aerob dihasilkan piruvat; dan pada proses glokosis anaerob dihasilkan laktat melalui piruvat.

3. Asetil ko-A

Setelah terbentuk Asam Piruvat, proses selanjutnya adalah pembentukan Asetil ko-A dari Asam piruvat.

4. Daur Krebs

Daur krebs (Sumber : Dokpri)

Daur krebs disebut juga siklus asam sitrat

Sesuai namanya, rantai reaksi pada tahap ini memang berbentuk siklus yang berulang secara terus-menerus. Pada prinsipnya, siklus Krebs merupakan rantai reaksi yang seluruh prosesnya dikatalisasi (dipercepat laju reaksinya) oleh enzim. 

Pada siklus ini, asetil-KoA bergabung bersama asam oksaloasetat (C4H4O5) membentuk asam sitrat (C6H8O7). Ya, molekul dengan 2 karbon (asetil-KoA) bergabung dengan asam oksalat dengan 4 karbon menghasilkan asam sitrat yang memiliki 6 karbon.

Selanjutnya, asam sitrat mengalami reaksi oksidasi berkali-kali hingga 2 atom karbonnya terputus dan kembali menjadi asam oksaloasetat dengan 4 atom karbon. 

Asam oksaloasetat kemudian akan bergabung dengan asetil-KoA lainnya untuk membentuk asam sitrat. Molekul asam sitrat lalu mengalami oksidasi hingga 2 atom karbonnya terlepas dan membentuk asam oksaloasetat.

Hal ini terjadi terus-menerus hingga membentuk siklus. Dua atom karbon yang terlepas pada reaksi oksidasi asam oksaloasetat selanjutnya bergabung dengan atom oksigen membentuk CO2 dan keluar dari tubuh.

Siklus ini tentu saja tidak hanya menghasilkan karbon, tetapi juga NADH, FADH2, dan ATP. Satu molekul asetil-KoA yang masuk ke dalam siklus Krebs akan menghasilkan 3 molekul NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 ATP.

5. Transport Elektron

Transfer elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang nantinya akan menghasilkan ATP dan H2O sebagai hasil akhirnya. Dalam transfer elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang nantinya akan membentuk H2O yang akan dikeluarkan dari sel.

Disebut dengan transfer elektron karena dalam prosesnya terjadi transfer elektron dari satu protein ke protein yang lain. Elektron yang ditransfer berasal dari NADH dan FADH2 yang telah terbentuk sebelumnya.  

Elektron akan ditransfer dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk ATP.

Jadi, jika seluruh proses pernapasan seluler ini dirangkum maka hasilnya adalah:

• Glikolisis: 1 glukosa  2 asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH
• Dekarboksilasi oksidatif: 1 asam piruvat  1 asetil-KoA + 1 NADH

Karena 1 glukosa menghasilkan 2 asam piruvat, maka dari tahap dekarboksilasi oksidatif:

2 asam piruvat  2 asetil-KoA + 2 NADH

• Siklus Krebs: 1 asetil KoA + 1 asam oksaloasetat  1 asam sitrat + 3 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP

Karena 1 glukosa menghasilkan 2 asam piruvat dan 2 asam piruvat menghasilkan 2 asetil-KoA, maka dari tahap siklus Krebs:

2 asetil KoA + 2 asam oksaloasetat  2 asam sitrat + 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP

Dari tiga tahap respirasi sel di atas, dapat disimpulkan bahwa satu molekul glukosa dapat menghasilkan total 4 ATP, 10 NADH, dan 2 FADH2. Selanjutnya NADH dan FADH2 akan diteruskan ke dalam tahap transfer elektron untuk menghasilkan ATP. Satu NADH dapat menghasilkan 3 molekul ATP sementara satu molekul FADH2 dapat menghasilkan 2 molekul ATP sehingga total ATP yang diperoleh dari 1 molekul glukosa adalah:

•     4 ATP
• 10 NADH = 30 ATP
• 2 FADH2 =   4 ATP
• total = 38 ATP

Akan tetapi, jumlah 38 ATP ini hanya terjadi pada kondisi ideal, yaitu ketika terdapat cukup oksigen dan sel bekerja dengan sangat efisien.