PROSES METABOLISME
Sekilas tentang metabolisme
Lintasan metabolisme dapat
digolongkan menjadi 3 kategori:
1. Lintasan anabolik
(penyatuan/pembentukan)
Ini merupakan lintasan yang digunakan
pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu
contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.
2. Lintasan katabolik (pemecahan)
Lintasan ini meliputi berbagai proses
oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat
energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan
fosforilasi oksidatif.
3. Lintasan amfibolik (persimpangan)
Lintasan ini memiliki lebih dari satu
fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja
sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari
lintasan ini adalah siklus asam sitrat (Siklus Kreb).
Karbohidrat, lipid dan protein
sebagai makanan sumber energi harus dicerna menjadi molekul-molekul berukuran
kecil agar dapat diserap. Berikut ini adalah hasil akhir pencernaan nutrien
tersebut:
Ø
Hasil
pencernaan karbohidrat: monosakarida terutama glukosa
Ø
Hasil
pencernaan lipid: asam lemak, gliserol dan gliserida
Ø
Hasil
pencernaan protein: asam amino
Semua hasil pencernaan di atas diproses
melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi Asetil KoA, yang kemudian
akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat dan dihasilkan
energi berupa adenosin trifosfat (ATP) dengan produk buangan karbondioksida (CO2).
Jalur-jalur metabolisme karbohidrat
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis,
oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta
glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan
sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama metabolisme akan mengalami
glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini
dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA.
Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam
sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita
maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa
(disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan
energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka
karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi
jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi,
maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami
glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga
habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus
digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru)
karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang
selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.
Jalur-jalur Metabolisme
lipid
Lipid yang kita
peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu
trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil
dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang
masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol
masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek
juga dapat melalui jalur ini.
Sebagian
besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka diangkut
oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel
epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera
dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang
disebut kilomikron. Selanjutnya kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh
limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah.
Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa.
Di
dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi
asam-asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol
tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses pembentukan
trigliserida ini dinamakan esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan
energi dari lipid, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk
ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Proses
pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut
ditransportasikan oleh albumin ke
jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas (free fatty acid/FFA).
Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid
dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari
karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu
membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi
jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat
barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus
memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini
dinamakan lipolisis.
Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi
beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil
metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke
dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika
kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis
menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.
Beberapa lipid non gliserida disintesis dari
asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol.
Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA
sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan
keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan
ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan
asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan
kematian.
Metabolisme gliserol
Gliserol sebagai hasil
hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini
selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada
tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol
3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk
dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.
Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)
Untuk memperoleh energi,
asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum
dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu
menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan
dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).
Dalam oksidasi beta,
asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada
setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA.
Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi
ini, karbon β asam lemak dioksidasi menjadi keton.
Jalur-jalur Metabolisme protein
Protein dicerna
menjadi asam-asam amino. Selanjutnya asam-asam amino tersebut masuk ke jalur
metabolism menjadi piruvat, asetil KoA, atau langsung masuk ke jalur siklus
Krebs.
Referensi:
Anonim,
2000, Petunjuk Praktikum Biokimia Untuk PSIK (B) Fakultas Kedokteran
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta: Lab. Biokimia FK UGM
Guyton
AC, Hall JE, 1996, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran, Edisi IX, Penerjemah:
Setiawan I, Tengadi LMAKA, Santoso A, Jakarta: EGC
http://www.biology.arizona.edu\biochemistry, 2003, The Biology
Project-Biochemistry
http://www.bioweb.wku.edu\courses\BIOL115\Wyatt, 2008, WKU Bio 113
Biochemistry
http://www.en.wikipedia.org,
2008, Oxidative Phosphorylation
http://www.gwu.edu\_mpb,
1998, The Metabolic Pathways of Biochemistry, Karl J. Miller
http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc,
2008, General, Organic and Biochemistry
http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_transport,
2008, Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative Phosphorylation
Murray RK, Granner DK,
Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono
Andry, Jakarta: EGC
Stryer
L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian
Biokimia FKUI), Jakarta: EGC
http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_transport, 2008, Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative
Phosphorylation
Murray
RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah
Hartono Andry, Jakarta: EGC
Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin
dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI),
Jakarta: EGC
Supardan,
1989, Metabolisme Lemak, Malang: Lab. Biokimia Universitas Brawijaya
