KARBOHIDRAT

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah derivate aldehid atau keton dari alkohol polihidris atau senyawa lain yang menghasilkan derivat tersebut pada hidrolisinya Karbohidrat disusun oleh unsur-unsur C, H, dan O.  Unsur-unsur ini terbentuk oleh proses fotosintesis tumbuhan berdaun hijau. Golongan karbohidrat antara lain : gula, tepung, dan selulosa. Sedangkan menurut ukuran molekulnya, karbohidrat dibedakan menjadi beberapa golongan sebagai berikut :

1. Monosakarida, tidak dapat dihidrolisis menjadi senyawa karbohidrat yang lain tanpa kehilangan sifat-sifat sebagai karbohidrat. Misalnya: gliserol, ribose, galaktosa, dan fruktosa. Seperti pada  makanan : terdapat dalam madu bersama glukosa, dalam buah, nektar bunga, dan juga didalam sayur. Sepertiga dari gula madu madu
2. Disakarida, jika dihidrolisis menjadi 2 molekul monosakarida. Misalnya: maltose, skrosa, laktosa dan trehalosa. Seperti pada makanan: Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu

3.      Oligosakarida, jika dihidrolis menghasilkan sampai 10 molekul monosakarida. Misalnya: raffinosa. Seperti pada makanan : minuman ringan, biskuit, gula-gula/bonbon, dan produk susu. 

4.      Polisakarida, jika dihidrolisis menghasilkan lebih dari 10 molekul monosakarida. Misalnya: amilum, dekstran, dekstrin, glikogen, selulosa, galaktan, dll. Seperti pada makanan : Selulosa merupakan bagian struktural dan material semua jenis tanaman. Dengan perkataan lain, batang tubuh tanaman, tangkai, akar, dan daun serta buahnya (wortel, biji – bijian, sayuran), kayu dan lainnya yang menunjang hidup tanamn. 

B.     GLUKOSA

Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan.

Gambaran proyeksi Haworth struktur glukosa (α-D-glukopiranosa)

Glukosa (C6H12O6, berat molekul 180.18) adalah heksosa—monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0.0026% pada pH 7.

Glukosa merupakan sumber tenaga yang terdapat di mana-mana dalam biologi. Kita dapat menduga alasan mengapa glukosa, dan bukan monosakarida lain seperti fruktosa, begitu banyak digunakan. Glukosa dapat dibentuk dari formaldehida pada keadaan abiotik, sehingga akan mudah tersedia bagi sistem biokimia primitif. Hal yang lebih penting bagi organisme tingkat atas adalah kecenderungan glukosa, dibandingkan dengan gula heksosa lainnya, yang tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein. Reaksi ini (glikosilasi) mereduksi atau bahkan merusak fungsi berbagai enzim. Rendahnya laju glikosilasi ini dikarenakan glukosa yang kebanyakan berada dalam isomer siklik yang kurang reaktif. Meski begitu, komplikasi akut seperti diabetes, kebutaan, gagal ginjal, dan kerusakan saraf periferal (‘’peripheral neuropathy’’), kemungkinan disebabkan oleh glikosilasi protein.

Dalam respirasi, melalui serangkaian reaksi terkatalisis enzim, glukosa teroksidasi hingga akhirnya membentuk karbon dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama dalam bentuk ATP. Sebelum digunakan, glukosa dipecah dari polisakarida.

Glukosa dan fruktosa diikat secara kimiawi menjadi sukrosa. Pati, selulosa, dan glikogen merupakan polimer glukosa umum polisakarida).

Dekstrosa terbentuk akibat larutan D-glukosa berotasi terpolarisasi cahaya ke kanan. Dalam kasus yang sama D-fruktosa disebut "levulosa" karena larutan levulosa berotasi terpolarisasi cahaya ke kiri.

C.    METABOLISME KARBOHIDRAT

Metabolisme karbohidrat,terdiri 3 fase :

1.      Glikolisis

2.      Siklus Kreb

3.      Fosforilasi Oksidatif

1. GLIKOLISIS

Proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asetil coenzim-A. Glikolisis terjadi di sitoplasma

           

Glukose tidak dapat langsung diffusi ke sel. Glukose harus berikatan dulu dengan carrier : G + C → GC → GC dapat berdiffusi kedalam sel. Didalam sel GC → G + C, C keluar sel lagi untuk mengikat G yang lain → sampai semua G masuk sel

Proses ini dipercepat oleh H. Insulin, jika H. Insulin kurang → proses masuknya G kedalam sel lambat → G menumpuk didalam darah → DM

G di sitoplasma mengalami fosforilasi → glukose 6-PO4 (enzim glukokinase)

Fruktokinase → fruktose → fruktose 6-PO4

Galaktokinase → galaktose → galaktose 6-PO4

Glikolisis: proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asam laktat

Glikolisis terdiri 2 lintasan:

a.       Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui triose (dihidroksi aseton fosfat atau gliseraldehid 3-PO4) disebut lintasan Embden Meyerhof

b.      Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui 6-fosfoglukonat disebut lintasan oksidatif langsung (pintas heksosmonofosfat)

2. SIKLUS KREBS

Proses perubahan asetil co-A → H, proses ini terjadi didalam mitokondria.

Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis

Jika dalam asupan nutrisi kekurangan KH → akan kekurangan oxaloasetat.

Kekurangan oxaloasetat → pengambilan asetil co-A di sitoplasma terhambat → asetil co-A menumpuk di sitoplasma. Penumpukan asetil co-A → berikatan sesama asetil co-A → asam aseto asetat. Asam aseto asetat → senyawa tidak setabil → mudah mengurai : aseton + asam β hidroksi butirat.

Ketiga senyawa: asam aseto asetat, aseton dan asam β hidroksi butirat → disebut Badan Keton, meningkatnya badan keton didalam darah → ketosis

Badan keton bersifat racun bagi otak → koma, karena biasanya terdapat pada penderita DM → koma diabeticum

3. FOSFORILASI OKSIDATIF

Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh senyawa yang disebut ATP. Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi

Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP → ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 → H2O)

D.    RINGKASAN METABOLISME KARBOHIDRAT

1. Glikolisis

Merupakam perubahan glukose → asam piruvat

R/ Glukose + 2 ADP + 2 PO4 → 2 asam piruvat + 2 ATP + 4 H

Hasil utama glikolisis : asam piruvat

Energi dihasilkan : 2 ATP

Tempat reaksi glikolisis : sitoplasma

Terdiri 2 lintasan : Embden Meyerhof dan Heksosmonofosfat

2.    Siklus Kreb

Merupakan perubahan asetil co-A → H

R/ 2 Asetil Ko-A + 6 H2O + 2 ADP → 4 CO2 + 16 H + 2 Ko-A + 2 ATP

Hasil utama: H

Energi dihasilkan: 2 ATP

Tempat berlangsung: mitokondria

Sisa metabolisme CO2 berasal dari hasil samping Siklus Krebs/ Siklus Asam Sitrat/ Siklus Asam Trikarboksilat

3. Fosforilasi oksidatif

Merupakan proses perubahan ADP → ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 → H2O)

R/ 2 H + ½ O2 + 2e + ADP → H2O + ATP

Energi yang dihasilkan: 34 ATP

Total hasil energi metabolisme karbohidrat: 38 ATP

E.     GAMBARAN UMUM METABOLISME KARBOHIDRAT : HUBUNGAN ANTARA HATI, DARAH DAN OTOT.

Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari glukosa.

Glikogenolisis adalah proses penguraian Glikogen menjadi Glukosa

Fermentasi adalah Penguraian Glukosa menjadi Senyawa antara ( asam laktat , alkohol) karena penguraian glukosa dalam suasana Anaerob

Respirasi adalah sebutan penguraian Glukosa menjadi CO2 dan H2O dalam suasana Aerob.

Pada metabolisme karbohidrat pada manusia dan hewan secara umum, setelah melalui dinding usus halus sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati.

Di dalam hati, monosakarida mengalami sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang memerlukannya sebagaimana digambarkan sbb

DAFTAR PUSTAKA

Harper, Rodwell, Mayes, 1977, Review of Physiological Chemistry

Colby, 1992, Ringkasan Biokimia Harper, Alih Bahasa: Adji Dharma, Jakarta, EGC

Wirahadikusumah, 1985, Metabolisme Energi, Karbohidrat dan Lipid, Bandung, ITB

Harjasasmita, 1996, Ikhtisar Biokimia dasar B, Jakarta, FKUI

Toha, 2001, Biokimia, Metabolisme Biomolekul, Bandung, Alfabeta

Poedjiadi, Supriyanti, 2007, Dasr-dasar Biokimia, Bandung, UI Press