Mempertahankan kelangsungan siklus asam sitrat

Proses pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi berlangsung di dalam

sitoplasma sel-sel tubuh. Untuk dapat mencapai sel-sel tubuh, karbohidrat dari

makanan harus terlebih dahulu mengalami proses pencernaan dan absorbs sehingga

dapat ditransportasi ke dalam sel tubuh yang memerlukan.

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Karbohidrat dalam diet umumnya terdapat dalam bentuk zat pati, laktosa,

sukrosa dan selulosa. Di rongga mulut, enzim ? amilase saliva bekerja pada zat pati

secara acak menghasilkan maltosa, beberapa glukosa, unit-unit moekul pati yang kecil /

dekstrin. Memasuki lambung, karena tingkat keasaman yang tinggi ( HCl) kerja ?

amilase terhenti. Di usus halus, pH makanan menjadi alkali oleh sekresi dari saluran

pankreasPencernaan dekstrin pati dilanjutkan oleh kerja enzim ? amilase pankreas

yang sama dengan enzim dari saliva.  Bila kerja ? amilase menghidrolisis zat pati

sempurna, lumen usus halus akan mengandung glukosa, maltosa, isomaltosa, serta

laktosa dan sukrosa dari diet. Selulosa yang dimakan adalah polisakarida yang pada

manusia tidak ada enzim yang menghidrolisisnya dengan demikian tidak dicerna.

Selanjutnya disakarida tadi ( maltosa, isomaltosa, laktosa ) dihidrolisis pada brush

border yang terdapat pada mukosa usus halusHidrolisis ini oleh kerja enzim

disakaridase spesifik  menghasilkan monosakarida.Monosakarida yang dihasilkan

(glukosa, fruktosa, galaktosa) bersama glukosa dari lumen akan masuk ke sistem portal

lalu ditransport ke hepar. Di hepar senyawa-senyawa ini diinterkonversi menjadi

glukosa. Glukosa ini diangkut oleh peredaran darah dan didistribusikan ke sel-sel

jaringan tubuh yang memerlukan. Glukosa yang berada di darah lazim disebut sebagai

kadar glukosa darah (KGD)

 dipergunakan sebagai parameter keberhasilan metabolisme di dalam tubuh.

III. GLIKOLISIS SEBAGAI JALUR PEMBENTUKAN ENERGI 

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Glukosa dari hasil proses pencernaan dan absorbsi sepanjang saluran cerna dari

sirkulasi darah akan masuk ke dalam sel dan dipecah di dalam sel untuk menghasilkan

energi dalam proses glikolisis. Proses ini berlangsung di sitoplasma dari sel karena

semu enzim-enzim lintasan ini ditemukan di sitoplasma.

Pada proses glikolisis, glukosa akan mengalami oksidasi yang di couple dengan

fosforilasi menjadi energi dalam bentuk ATP baik dalam lingkungan aerob maupun

anaerob.Dalam keadaan aerob, glukosa dioksidasi menjadi piruvat di mana piruvat ini

dapat berpindah dari sitoplasma ke mitokhondria dan disini dioksidasi menjadi Asetil Ko

A yang kemudian dapat dioksidasi dan difosforilasi melalui siklus kreb yang

berdampingan dengan rantai pernapasan. Dalam keadaan aerob ini, O

2

dipergunakan

untuk mereoksidasi NADH yang terbentuk selama oksidasi Gliseraldehide 3 Fosfat

Proses gikolisis dalam keadaan anaerob terjadi pada sel yang tidak mengandung

mitokhondria misalnya sel eritrosit atau jaringan yang dalam keadaan anoksia. Asam

laktat sebagai produk akhir dalam glikolisis anaerob ini. Penumpukan asam laktat pada

sel otot dapat menyebabkan kekebasan otot.Asam laktat tersebut biasanya (walau

lambat) dapat dikeluarkan dari sel, mengikuti peredaran darah membentuk glukosa

melalui

glukoneogenesis di hepar atau di ginjal

JALUR GLIKOLISIS

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Glukosa memasuki lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa 6 fosfat

(senyawa yang merupakan titik temu antar lintasan metabolik seperti glikolisis,

glukoneogenesis, lintasan pentosa fosfat, glikogenesis dan glikogenesis).

Pengambilan glukosa darah untuk fosforilasi ini untuk semua sel kecuali sel parenkim

hati dan ? Langerhans Pankreas dikatalisis oleh enzim Heksokinase. Di sel sel

parenkim hati dan ? Langerhans Pankreas ini fosforilasi glukosa dikatalisis oleh enzim

Glukokinase yang aktifitasnya dalam hati dapat dipicu dan dipengaruhi oleh perubahan

status gizi. Perbedaan antara kedua enxim tersebut adalah:

1. HEKSOKINASE

- Terdapat pada semua sel ekstrahepatik

- Memiliki afinitas yang tinggi terhadap glukosa (Km rendah)

- Berfungsi menjamin pasokan glukosa bagi jaringan dengan konsentrasi glukosa

yang rendah (0,1 mmol/L=2mg%), melalui fosforilasi semua glukosa yang masuk

ke dalam sel.

- Dihambat secara allosterik oleh produk reaksinya yaitu Glukosa 6 P

2. GLUKOKINASE

- Terdapat pada sel parenkim hati dan ? pankreas .

- Bekerja optimal pada konsentrasi glukosa darah diatas 10 mmol /L 

- Berperan dalam pengaturan glukosa darah setelah makan 

- Memiliki Km yang tinggi terhadap glukosa.

- Tidak dihambat oleh produk reaksinya.

- Merupakan enzim yang spesifik untuk glukosa

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Langkah berikutnya pada glikolisis adalah isomerisasi glukosa 6 fosfat menjadi

fruktosa 6 fosfat.Isomerisasi glukosa 6 fosfat menjadi fruktosa 6 fosfat adalah konversi

aldosa menjadi ketosa. Reaksi ini dikatalisi enzim fosfoheksosa isomerase. Kemudian

fruktosa 6 fosfat difosforilasi oleh ATP menjadi fruktosa 1,6  bisfosfat oleh enzim

fosfofruktokinase, suatu enzim allosterik dikontrol oleh ATP dan beberapa metabolit

lain. Fruktosa 1,6  bisfosfat selanjutnya di pecah oleh enzim aldolase menjadi

gliseraldehid 3 fosfat dan dihidroksiaseton fosfat yang segera dapat dikonversi menjadi

gliseraldehid 3 fosfat oleh enzim fosfotriosa isomerase.

Kemudian gliseraldehid 3 fosfat dikonversi menjadi 1,3 bisfosfogliserat(1,3 BPG ) oleh

enzim gliseraldehid 3 fosfat dehidrogenase yang tergantung NAD. 1,3 bisfosfogliserat

akan dioksidasi oleh enzim fosfogliserat kinase menjadi senyawa 3 fosfogliserat  yang

selanjutnya  dikonversi menjadi 2 fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase. Suatu

enol dibentuk dari dehidrasi 2 fosfogliserat. Enzim enolase, yang dapat dihambat oleh

fluorida, mengkatalisis pembentukan fosfoenolpiruvat yang akhirnya membentuk piruvat

oleh kerja piruvat kinase.

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

GLIKOLISIS DIATUR TIGA TAHAP REAKSI NONEIKUILIBRIUM

Pada jalur glikolisis ada 3 buah enzim yang mengkatalisis reaksi non ekuilibrium

yaitu reaksi yang pada keadaan fisioligis dianggap tidak reversibel yaitu : Heksokinase

(Glukokinase), Fosfofruktokinase, dan Piruvat kinase. Reaksi-reaksi yang dikatalisis

oleh enzim-enzim ini merupakan reaksi pada tempat-tempat utama pengaturann

glikolisis.

Fosfofruktokinase, pengontrol terpenting pada glikolisis, dihambat oleh kadar tinggi ATP

dan sitrat dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6 bisfosfat.Heksokinase dihambat

oleh glukosa 6 fosfat  yang berakumulasi bila fosfofruktokinase tidak aktif. Piruvat

kinase secara allosterik dihambat oleh ATP dan alanin dan diaktifkan oleh fruktosa 1,6

bisfosfat

Dalam sel eritrosit, tahapan yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase dapat

dipintas sehingga terjadi pembentukan senyawa 2,3- bisfosfogliserat. Enzim

bisfosfogliserat mutase, mengkatalisis proses konversi 1,3- bisfosfogliserat menjadi 2,3-

bisfosfogliserat. Senyawa 2,3- bisfosfogliserat kemudian dikonversi menjadi 3-

fosfogliserat oleh kerja enzim 2,3- bisfosfogliseat fosfatase suatu aktivitas enzim yang

juga diperlihatkan oleh kerja enzim fosfogliserat mutase. Tidak ada produksi ATP kalau

glikolisis mengambil jalur ini. 2,3- bisfosfogliserat yang terdapat dengan konsentrasi

yang tinggi dalam sel eritrosit akan membantu oksihemoglobin melepas oksigen.

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

REDUKSI PIRUVAT MENJADI LAKTAT

Dalam keadaan anaerob, piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi dikatalisis

oleh enzim Laktat Dehidrogenase

 Piruvat + NADH + H

+                   

Laktat + NAD

+

Proses ini dapat dilihat pada otot rangka khususnya serabut putih, dimana kecepatan

organ tersebut dalam melaksankan pekerjaannya tidak dibatasi oleh kapasitas

oksigenasinya. Glikolisis di eritrosit walaupun dalam keadaan aerob selalu berakhiran

dengan senyawa laktat karena sel-sel eritrosit tidak mengandung mitokhondria.

Jaringan lain mencakup jaringan otak, traktus gastrointestinal, medula ginjal, retina dan

kulit, memperoleh sebahagian besar energinya dari glikolisis dan menghasilkan laktat .

OKSIDASI PIRUVAT MENJADI ASETIL Ko A

Merupakan jalur  irreversibel dari glikolisis ke Siklus Asam Sitrat. Sebelum

piruvat memasuki siklus asam sitrat , senyawa ini diangkut ke mitokhondria melalui

pengangkut piruvat khusus yang membantu pelintasan membran internal

mitokhondria.Di mitokhondria piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi Asetil

Ko A.

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Reaksi ini dikatalisis beberapa enzim yang berbeda dan bekerja berurutan yaitu : 

- Piruvat Dekarboksilase

- Dihidrolipoil Transasetilase

- Dihidrolipoil Dehidrogenase

Secara kolektif enzim tersebu diberi nama Kompleks Piruvat Dehidrogenase , yang

tergantung pada kofaktor vitamin Thiamin Difosfat. Tiamin adalah anggota vitamin B

kompleks yang penting.

Piruvat dehidrogenase dihambat oleh produknya, yaitu asetil KoA dan NADH.

 

KARBOKSILASI PIRUVAT MENJADI OKSALOASETAT

Dikatalisis oleh Piruvat Dekarboksilase. Reaksi tergantung pada biotin. Reaksi

penting demi berlangsungnya terus Siklus Asam Sitrat dan tersedianya substrat untuk

proses Glukoneogenesis.

 

ENERGI YANG TERBENTUK PADA GLIKOLISIS

Oksidasi glukosa dalam keadaan aerob dan anaerob akan menghasilkan

sejumlah energi dalam bentuk ATP. Pada keadaan aerob sepanjang lintasan glikolisis 

akan terbentuk molekul ATP pertama melalui reaksi fosforilasi yang dikatalisi oleh

enzim fosfogliserat kinase. Fosfogliserat kinase mengkatalisis transfer gugus fosfat dari

asil fosfat 1,3 BPG ke ADP. Pembentukan ATP berikut melalui reaksi fosforilasi yang

dikatalisis oleh enzim piruvat kinase.

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Ini merupakan contoh fosforilasi pada tingkat substrat. Dari fosforilasi tingkat substrat ini

terbentuk masing?masing 2 molekul ATP. NAD yang merupakan aseptor elektron pada

oksidasi gliseraldehid 3 fosfat harus dihasilkan kembali agar glikolisis dapat

berlangsung terus 

NADH yang terbentuk sepanjang lintasan glikolisis akan mentransfer elektronnya

ke rantai pernapasan, direoksidasi menghasilkan kembali NAD. Setiap 1 molekul NADH

yang direoksidasi dalam rantai pernapasan akan menghasilkan 3 molekul ATP ,

sehingga untuk 2 molekul NADH yang direoksidasi akan menghasilkan 6 molekul ATP.

Pada reaksi awal dari jalur glikolisis, 2 molekulATP telah terpakai sebagai donor

fosfat untuk reaksi yang dikatalisis oleh enzim heksokinase/glukokinase suntuk

menghasilkan senyawa glukosa 6 fosfat serta reaksi yang dikatalisis oleh enzim

fosfofruktokinase untuk menghasilkan senyawa fruktosa 1,6 fosfat.Piruvat sebagai hasil

oksidasi glukosa dalam keadaan aerob akan berpindah dari sitoplasma ke

mitokhondria.Disini dioksidasi menjadi Asetil Ko A. Untuk 1 molekul piruvat yang

dioksidasi menjadi asetil ko A akan menghasilkan 3 molekul ATP, jadi untuk 2 molekul

piruvat yang dioksidasi akan menghasilkan 6 molekul ATP.

Asetil ko A sendiri akan dioksidasi fosforilasi melalui Kreb Cycle yang berdampingan

dengan rantai pernapasan  membentuk 12 ATP.

Akhirnya dari uraian diatas untuk, glikolisis 1 molekul glukosa pada keadaan aerob

maka akan dihasilkan 38 molekul ATP .

Dalam keadaan anaerob, oksidasi glukosa hanya menghasilkan 2 molekul ATP.

Disini NADH yang terbentuk digunakan untuk mereduksi piruvat menjadi laktat oleh

kerja enzim Laktat Dehidrogenase.Sebagai konsekuensi, untuk memperoleh energi

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

dalam jumlah banyak, maka lebih banyak glukosa yang menjalani glikolisis pada

keadaan anaerob daripada keadaan aerob

  

IV.  SIKLUS ASAM SITRAT SEBAGAI SIKLUS AKHIR DALAM PROSES

           PEMBENTUKAN ENERGI PADA GLIKOLISIS

Ditemukan pertama kali oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit. Disebut juga Siklus

Kreb, Trikarboxilic acid/TCA cycle. Berlangsung di matriks mitokhondria dari sel. Fungsi

utama siklus ini adalah untuk oksidasi  asetil KoA menjadi CO

2

 dan H

2

O. Senyawa

asetil KoA  yang dihasilkan pada glikolisis aerob akan memasuki siklus ini untuk

dioksidasi dan di fosforilasi berdampingan dengan rantai pernapa

Reaksi yang terjadi pada hakekatnya merupakan reaksi kombinasi Asetil Ko A

(C

2

) dengan Oksaloasetat Asam Dikarboksilat (C

4

) membentuk Sitrat (C

6

). Reaksi

meliputi pelepasan 2 molekul CO

2

 dan senyawa Oksaloasetat dibentuk kembali di

samping molekul lain dapat keluar atau masuk pada siklus tersebut. Rangkaian reaksi

membebaskan sejumlah eikuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron dari

enzim dehidrogenase spesifik. Unsur eikuivalen pereduksi ini akan memasuki rantai

pernapasan . Di sini sejumlah ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidasi. Proses

bersifat aerobik karena memerlukan O

2

sebagai pengoksidasi akhir dari unsur

eikuivalen pereduksi.

Enzim-enzim untuk siklus ini terdapat dalam matriks mitokhondria, baik dalam

bentuk bebas maupun terikat pada bagian internal membran mitokhondria . Ini

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

memudahkan perpindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai

pernapasan yang terdapat pada membran mitokhondria sebelah .

Enzim-enzimyang terlibat dalam siklus ini yaitu :

- Sitrat sitase

- Akonitase

- Isositrat dehidrogenase

- ? ketoglutarat dehidrogenase kompleks

- Suksinat tiokinase

- Suksinat dehidrogenase

- Fumarase

- Malat dehidrogenase

Empat vitamin B kompleks yang larut air memeliki peranan untuk menjalani fungsi

siklus asam sitrat.Ke empat vitamin yang berperan dalam siklus ini adalah :

 1. Riboflavin dalam bentuk flavin adenin dinukleotida (FAD)

 2. Niasin dalam bentuk nikotinamida adenin dinukleotida (NAD)

 3. Tiamin(B1) sebagai Tiamindifosfat

 4. Asam Pantotenat sebagai bagian dari koenzim A.

ATP YANG TERBENTUK PADA SIKLUS ASAM SITRAT

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

Tiga  molekul NADH dan satu molekul FADH

2

  dihasilkan untuk setiap molekul 

Asetil Ko A yang dikatabolisasi dalam satu putaran siklus asam sitrat. Molekul ini akan

dipindahkan ke rantai pernapasan dalam membran internal mitokhondria.Unsur

eikuivalen pereduksi  NADH direoksidasi menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi

(ATP) melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalamproses fosforilasi oksidatif.FADH

2

menghasilkan 2 ikatan fosfat energi tinggi.

Pada tingkat siklus itu sendiri , saat Suksinil Ko A di ubah menjadi Suksinat

dihasilkan 1 ikatan fosfat energi tinggi. Jadi 12 molekul ATP akan dihasilkan untuk

setiap 1 putaran siklus asam sitrat 

V. RANGKUMAN 

Glukosa merupakan senyawa hasil pencernaan dan absorbsi makanan jenis

karbohidrat yang memasuki el-sel tubuh dapat di metabolisme sebagai sumber energi

utama bagi sel-sel tubuh, terutama sel-sel otak dan sel-sel eritrosit. Proses pemecahan

atau oksidasi glukosa sebagai sumber energi ini disebut sebgai proses glikolisis. Dalam

keadaan aerob, glukosa dioksidasi menjadi piruvat di mana piruvat ini dapat berpindah

dari sitoplasma ke mitokhondria dan disini dioksidasi menjadi Asetil Ko A yang

kemudian dapat dioksidasi dan difosforilasi melalui siklus kreb yang berdampingan

dengan rantai pernapasan. Pada keadaan aerob untuk 1 molekul glukosa yang

dioksidasi pada lintasan glikolisis akan dihasilkan 38 molekul ATP .

Asam laktat sebagai produk akhir dalam jika proses glikolisis berlangsung dalam

keadaan anaerob. Glikolisis di eritrosit walaupun dalam keadaan aerob selalu

Mutiara Indah Sari : Glikolisis Sebagai Metabolisme Karbohidrat Untuk Menghasilkan Energi, 2007

berakhiran dengan senyawa laktat karena sel-sel eritrosit tidak mengandung

mitokhondria. Jaringan lain mencakup jaringan otak, traktus gastrointestinal, medula

ginjal, retina dan kulit, memperoleh sebahagian besar energinya dari glikolisis dan

menghasilkan laktat .Dalam keadaan anaerob, oksidasi glukosa hanya menghasilkan 2

molekul ATP. Disini NADH yang terbentuk digunakan untuk mereduksi piruvat menjadi

laktat oleh kerja enzim Laktat Dehidrogenase.Sebagai konsekuensi, untuk memperoleh

energi dalam jumlah banyak,

lebih banyak glukosa yang menjalani glikolisis pada keadaan anaerob daripada

keadaan aerob