Anabolisme karbohidrat

ANABOLISME KARBOHIDRAT
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Biokimia

Dosen Pengampu:
drg. Risma Aprinda Kristanti
Ria Ramadhani DA, S. Kep

Disusun oleh:
Kelompok 2
Ika Purwaningsih (10620039)
Susilaneng Waseh (10620042)
Fatimatuz Zahro (10620051)
Erika Diana R (10620058)
Ahmad Subada (10620062)
Dayu Nirwana Putri (10620064)
Choirunnisail M (10620074)

JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2012
BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk. Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energy kimia dikenal dengan kemosintesis. Hasil-hasil anabolisme berguna dalam fungsi yang esensial. Hasil-hasil tersebut misalnya glikogen dan protein sebagai bahan bakar dalam tubuh, asam nukleat untuk pengkopian informasi genetik. Protein, lipid, dan karbohidrat menyusun struktur tubuh makhluk hidup, baik intraselular maupun ekstraselular. Bila sintesis bahan-bahan ini lebih cepat dari perombakannya, maka organisme akan tumbuh.
Anabolisme karbohidrat merupakan serangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya adalah molekul kecil dan produk akhirnya adalah molekul besar atau dengan kata lain reaksi yang bertujuan untuk penyusunan atau sintesis molekul. Mahasiswa Biologi memiliki tuntutan untuk dapat memahami anabolisme karbohidrat sebagai konsekuensi atas bidang ilmunya dan juga sebagai rasa syukur terhadap fasilitas yang telah Allah ciptakan. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini kami menulis makalah tentang anabolisme karbohidrat dengan harapan kami dapat memahami proses anabolisme secara mendalam khususnya pada proses glukoneogenesis, glikogenesis, dan glikogenolisis.

1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dari makalah ini adalah:
1. Apa pengertian dari anabolisme karbohidrat?
2. Proses apa saja yang termasuk dalam anabolisme karbohidrat?

1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengertian dari anabolisme karbohidrat
2. Untuk mengetahui proses-proses yang termasuk dalam anabolisme

BAB II
PEMBAHASAN

Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen, dan oksigen, dengan rasio hidrogen terhadap pksigen normalnya adalah 2 : 1 senyawa tersebut mengandung beberapa rantai “unit gula” atau “sakarida” yang masing – masing terbentuk dari tiga sampai tujuh atau karbon dengan atom hidrogen dan oksigen yang melekat padanya, baik sendiri – sendiri ataupun dalam kelompok. Karbohidrat juga merupakan senyawa karbon yang banyak dijumpai di alam, terutama sebagai penyusun utama jaringan tumbuhan. Nama lain karbohidrat adalah sakarida (berasal dari bahasa Latin Saccharum = gula). Senyawa karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton yang mengandung unsur – unsur karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus empiris total (CH2O)n, karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida, diantara glukosa yang mempunyai rumus molekul C6H12O6. Karbohidrat merupakan bahan yang sangat diperlukan tubuh manusia, hewan, dan tumbuhan disamping lemak dan protein. Senyawa ini dalam jaringan merupakan cadangan makanan atau energi yang disimpan dalam sel. Sebagian besar karbohidrat yang ditemukan di alam terdapat sebagai polisakarida dengan berat molekul tinggi. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai penyusun.
Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme fotosintetik lain yang menggunakan energi matahari untuk melakukan pembentukan karbohidrat. Karbohidrat yang terdapat dalam bentuk pati dan gula berfungsi sebagai bagian utama energi yang dikonsumsi oleh kebanyakan organisme di muka bumi ini. Sebagai pati dan glikogen, karbohidrat berfungsi sebagai penyangga di dalam dinding sel bakteri dan tanaman serta pada jaringan pengikat dan dinding sel organisme hewan karbohidrat jenis lain berperan sebagai pelumas sendi kerangka, sebagai perekat diantara sel, dan senyawa pemberi spesifisitas pada permukaan sel hewan.
Dalam sel-sel tubuh, karbohidrat mengalami berbagai proses kimia. Proses inilah yang mempunyai peranan penting dalam tubuh kita. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam sel ini tidak berdiri sendiri, tetapi saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Sebagai contoh apabila banyak glukosa yang teroksidasi untuk memproduksi energy, maka glikogen dalam hati akan mengalami proses hidrolisis untuk membentuk glukosa. Sebaliknya apabila suatu reaksi tertentu menghasilkan produk yang menghasilkan produk yang berlebihan, maka ada reaksi lain yang dapat menghambat produksi tersebut. Dalam hubungan antar reaksi-reaksi ini enzim-enzim mempunyai peranan sebagai pengatur atau pengendali. Proses kimia yang terjadi dalam sel ini disebut metabolisme.
Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik dalam mulut, lambung maupun usus. Hasil akhir proses pencernaan karbohidrat ini ialah glukosa, fruktosa, galaktosa dan manosa serta monosakarida lainnya. Senyawa-senyawa ini kemudian diabsorbsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah.
Karbohidrat merupakan komponen utama dalam suatu makanan yang merupakan sumber energi yang utama bagi setiap organisme hidup. Dalam sel-sel tubuh, karbohidrat mengalami berbagai proses kimia. Maka proses inilah yang kemudian mempunyai peranan penting dalam tubuh kita. Proses-proses yang dialami oleh unsur-unsur makanan setelah dicerna dan diserap disebut dengan metabolisme intermediet. Metabolisme intermediet ini mencakup bidang luas yang tidak hanya proses metabolik yang dialami oleh masing-masing molekul saja, tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus metabolit untuk dapat melewati proses-proses atau tahapan-tahapan tersebut. Proses metabolisme itu kemudian digolongkan menjadi 2 macam, yaitu:
1. Anabolime (penyatuan/pembentukan)
2. Katabolisme (pemecahan)
Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.
Selain dua macam energi diatas, reaksi anabolisme juga menggunakan energi dari hasil reaksi katabolisme, yang berupa ATP. Agar asam amino dapat disusun menjadi protein, asam amino tersebut harus diaktifkan terlebih dahulu. Energi untuk aktivasi asam amino tersebut berasal dari ATP. Agar molekul glukosa dapat disusun dalam pati atau selulosa, maka molekul itu juga harus diaktifkan terlebih dahulu, dan energi yang diperlukan juga didapat dari ATP. Proses sintesis lemak juga memerlukan ATP.
Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, pengaktivasian senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat.
1. Glikogenesis
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi. Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktivitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.
Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer -D-Glukosa yang bercabang.
Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otot hanya terkuras secara bermakna setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama. Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
a. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.
b. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.
Enz-P + Glukosa 6-fosfat ↔Enz + Glukosa 1,6-bifosfat ↔ Enz-P + Glukosa 1-fosfat
c. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat ↔ UDPGlc + PPi

Uridin difosfat glukosa (UDPGlc)

d. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi.

Lintasan glikogenesis dan glikogenolosis

e. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.
UDPGlc + (C6)n ↔ UDP + (C6)n+1
Glikogen Glikogen
Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 1→4 untuk membentuk rantai pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.
f. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 1→4 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 1→6 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1→ glukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.
Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan pada bagan berikut.

Biosintesis glikogen

Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).

2. Glikogenolisis
Glikogenolisis adalah kebalikan glikogenesis, yaitu reaksi pemecah molekul glikogen menjadi molekul-molekul glukosa.glikogen yang terdapat dalam hati dan otot dapat dipecah menjadi molekul glukosa-1-fosfat melalui suatu proses yang disebut fosforolisis, yaitu reaksi dengan assam fosfat. Enzim fosforilase ialah enzim yang menjadi katalis pada reaksi gikogenolisis.
Glikogen + asam fosfat fosforilase glukosa-1-fosfat
Ada dua macam fosforilase yaitu fosforilase a, bentuk aktif, dan fosforilase b, suatu benntuk tidak aktif yang dapat diaktifkan. Aktivasi fosforilase b berlangsung oleh adanya fosfokinase, ATP dan ion Mg++.
2 fosforilase b + 4 ATP fosfokinase fosforilase a + 4 ADP
Mg++
Dalam hati glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat yang kemudian diubah menjadi glukosa dan fosfat oleh enzim fosfatase. Glukosa yang terjadi masuk ke dalam darah dan dibawa ke jaringan-jaringan. Glukosa-1-fosfat yang dihasilkan oleh pengurai glikogen dalam otot diubah menjadi glukosa-6-fosfat untuk digunakan lebih lanjut dalam proses glikolisis. Akan tetapi karena dalam sel otot tidak terdapat enzim fosfatase, maka glukosa-6-fosfat tidak dapat diubah menjadi glukosa.

3. Glukoneogenesis
Glukoneogenesis adalah proses pembentukan D-glukosa dari prekursor yang bukan karbohidrat. Karena prekursor yang digunakan bukan karbohidrat, maka sumber karbonnya adalah sejumlah prekursor glukogenik yang terutama berasal dari asam amino-L, laktat atau gliserol. Proses ini terjadi jika makanan yang dimakan tidak cukup mengandung D-glukosa yang dapat menyebabkan turunnya kadar glukosa darah. D-glukosa harus dibentuk karena senyawa ini penting untuk fungsi sebagian besar sel dan mutlak dibutuhkan oleh sistem syaraf dan eritrosit. Jalur metabolisme ini terjadi terutama di hati dan ginjal, tetapi glukoneogenesis secara fisiologis tidak berarti dalam otot karena otot tidak mempunyai enzim glukosa 6-fosfatase yang mengubah glukosa 6-fosfat menjadi glukosa untuk dilepaskan ke darah.
Asam laktat yang terjadi pada proses glikolisis dapat dibawa oleh darah ke hati. Di sini asam laktat diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian reaksi dalam suatu proses yang disebut glukoneogenesis (pembentukan gula baru). Pada dasarnya glukoneogenesis ini adalah sistesis glukosa dari senyawa-senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam amino. Proses glukoneogenesis berlangsung terutama dalam hati. Walaupun proses glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa, namun bukan kebalikan dari proses glikolisis, karena ada tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang tidak reversibel, artinya diperlukan enzim lain untuk reaksi kebalikannya.
1. Glukosa + ATP heksokinase glukosa-6-fosfat + ADP
2. Fruktosa-6-fosfat + ATP fosfofruktokinase fruktosa-1,6-difosfat + ADP
3. Fosfoenol piruvat + ADP piruvatkinase asam piruvat + ATP
Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversible tersebut, maka proses gluconeogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain, yaitu:
1. Fosfoenolpiruvat dibentuk di asam piruvat melalui pembentukan asam oksalo asetat
a. Asam piruvat + CO2 + ATP + H2O asam oksalo asetat + ADP + fosfat + 2 H+
b. Oksalo asetat + guanosin trifosfat fosfoenol piruvat + guanosin difosfat + CO2
Reaksi a menggunakan katalis piruvatkarboksilase dan reaksi b menggunakan fosfoenolpiruvat karboksilase. Jumlah rekasi a dan b ialah :
Asam piruvat + ATP + GTP +H2O fosfoenolpiruvat + ADP + GTP + fosfat + 2 H+
2. Fruktosa-6-fosfat dibentuk dari fruktosa-1,6-difosfat dengan cara hidrolisis oleh enzim fruktosa-1,6-difosfatase
Fruktosa-1,6-difosfat + H2O fruktosa-6-fosfat + fosfat
3. Glukosa dibentuk dengan cara hidolisis glukosa-6-fosfat dengan katalis glukosa-6-fosfatase
Glukosa-6-fosfat + H2O glukosa + fosfat
Dalam proses glikolisis, asam laktat adalah hasil yang terakhir, untuk metabolism lebih lanjut, asam laktat harus diubah kembali menjadi asam piruvat terlebih dahulu. Demikian pula untuk proses gluconeogenesis.
Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya. Protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh. Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein. Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai berikut:
a. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Krebs. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.
b. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Krebs.

BAB III
PENUTUP

3.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa:
1. Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap.
2. Glukoneogenesis adalah serangkaian reaksi dalam suatu proses untuk mengubah asam laktat menjadi glukosa kembali glukosa kembali.
3. Glikogenesis merupakan proses sintesis glikogen dari glukosa.
4. Glikogenolisis yaitu reaksi pemecahan molekul glikogen menjadi molekul-molekul glukosa.

3.2 Saran
Saran dari kami adalah tidak ada salahnya bagi mahasiswa Biologi untuk memahami reaksi-reaksi kimia pada tubuh, karena hal itu sangat berhubungan dengan bidang-bidang Biologi.

DAFTAR PUSTAKA

Cree, Laurie. 2005. Sains dalam Keperawatan. Jakarta: Buku Kedokteran EGC
Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC
Poedjiadi, Anna. 2007. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Press
Stryer L. 1996. Biokimia Edisi IV. Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI). Jakarta: EGC
Supardan. 1989. Metabolisme Karbohidrat. Malang: Lab. Biokimia Universitas Brawijaya
Toha, Abdul, Hamid, H. 2001. Biokimia Metabolisme Biomolekul. Bandung: Alfabeta
Yazid, Eisten. 2006. Penuntun Praktikum Biokimia Untuk Mahasiswa Analis. Yogyakarta: CV Andi Offset

Categories: Materi-MateriQ | Tinggalkan komentar

Post navigation

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Blog di WordPress.com. The Adventure Journal Theme.

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: