Metabolisme
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat seluler.
Karbohidrat
Karbohidrat (‘hidrat dari karbon’), hidrat arang, atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti “gula”) adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat sendiri terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.
Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.
Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).
Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme karbohidrat adalah proses kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup khusus untuk mengolah karbohidrat, baik itu reaksi pemecahan ( katabolisme) atau reaksi pembentukannya (anabolisme).
Metabolisme karbohidrat pada manusia
Metabolisme karbohidrat pada manusia dapat dibagi sebagai berikut.
Glikolisis
Oksidasi glukosa atau glikogen menjadi piruvat dan laktat oleh jalan Embden-Meyerhof.
Glikolisis terjadi pada semua jaringan.
Oksidasi piruvat menjadi asetil—KoA
Merupakan suatu langkah yang dibutuhkan sebelum masuknya produk glikolisis ke dalam siklus asam nitrat yang merupakan jalan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein.
Sebelum piruvat dapat memasuki sikluas asam nitrat, ia harus ditranspor ke dalam mitokondria melalui transpor piruvat khusus yang membantu pasasi melintasi membran bagian dalam mitokondria. Ini memerlukan mekanisme “symport” dimana satu proton diangkut bersama.
Dalam mitokondria, piruvat di dekarboksilasi secara osidatif menjadi asetil-KoA. Reaksi ini dikatalisis oleh beberapa enzsim yang berbeda yang bekerja secara berurutan dalam kompleks multienzim. Enzim-enzim ini secara kolektif disebut kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks alfa-ketoglutarat dehidrogenase dari siklus asam nitrat. Piruvat mengalami dekarboksilasi dengan adanya tiamin difosfat menjadi derivat hidroksietil cincin tiazol dari tiamin difosfat yang berikatan dengan enzim, yang selanjutnya bereaksi dengan lipoamida teroksidasi membentuk asetil lipoamida. Dengan adanya dihidrolipoil transasetilase, asetil lipoamida bereaksi dengan koenzim A membentuk asetil-KoA dan lipoamida tereduksi.
Siklus reaksi disempurnakan bila lipoamida tereduksi kembali dioksidasi oleh flavoprotein dengan adanya dihidropoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein yang tereduksi dioksidasi oleh NAD, yang selanjutnya memindahkan ekuivalen pereduksi ke rantai pernafasan.
Piruvat + NAD+ + KoAà Asetil-KoA + NADH + H+ + CO2
Kompleks piruvat dehidrogenase terdiri dari kurang lebih 29 mol piruvat dehidrogenase dan kira-kira 8 mol flavoprotein (dihidripoil dehidrogenase) yang tersebar disekeliling 1 mol transasetilase.
Sistem piruvat dhidrogenase cukup elektronegatif dipandang dari rantai pernapasan bahwa disamping membebaskan koenzim tereduksi (NADH), ia juga menghasilkan ikatan tioester berenergi tinggi dalam asetil-KoA.
Glikogenesis
Sintesis glikogen dari glukosa
Glikogenolisis
Pemecahan/degradasi glikogen. Glukosa merupakan hasil akhir utama glikogenolisis dalam hati, dan piruvat serta laktat adalah hasil utama dalam otot.
Hexose monophosphate shunt
Jalan lain disamping jalan Embden-Meyerhof untuk oksidasi glukosa. Fungsi utamanya adalah sintesia perantara penting seperti NADPH dan ribosa.
Glukoneogenesis
Pembentukan glukosa atau glikogen dari sumber bukan karbohidrat. Jalan yang tersangkut dalam glukoneogenesis terutama siklus asam nitrat dan kebalikan glikolisis. Substrat utamanya adalah asam amino glokogenik, laktat, dan gliserol.