Metabolisme perantara karbohidrat meliputi reaksi atau jalur berikut:
Sebagian besar energi yang dibutuhkan untuk melakukan berbagai aktivitas oleh sel hidup berasal dari metabolisme karbohidrat.
- Glikogenesis
- Glikogenolisis
- Jalur Glikolisis atau Embden-Meyerhof
- Siklus pentosa fosfat
- Glukoneogenesis.
Glikogenesis:
Perubahan gula menjadi glikogen disebut glikogenesis. Ini terjadi di sel-sel hati melalui serangkaian reaksi kimia. Glukosa pertama kali difosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat (G6P) di bawah pengaruh enzim heksokinase. Energi yang dibutuhkan untuk proses ini disediakan oleh ATP.
Setelah glukosa-6-fosfat terbentuk, ia dapat ditindaklanjuti oleh empat enzim yang berbeda, yaitu, ada empat jalur metabolismenya;
(i) untuk mengisi pasokan glukosa dalam darah,
(ii) untuk membangun glikogen hati sebagai gudang glukosa darah dan sel otot,
(iii) menyediakan perantara untuk sintesis protein, lemak, dan asam nukleat, dan
(iv) menyediakan energi.
Untuk membangun glikogen hati, glukosa-6-fosfat (G6P) pertama-tama diubah menjadi glukosa-1-fosfat (G1P) dan reaksi ini dikatalisis oleh enzim, fosfoglukomutase. Kemudian enzim fosforilase mengubah banyak molekul glukosa-l-fosfat menjadi glikogen dan asam fosfat. Serangkaian reaksi ini ditunjukkan di bawah ini:
Glikogenolisis:
Ketika kadar glukosa darah diturunkan, glikogen diubah kembali menjadi glukosa. Dalam proses ini, reaksi glikogenesis dibalik. Glikogen pertama-tama diubah, dengan adanya H 3 P0 4 dan fosforilase, menjadi glukosa-l-fosfat (GIP), yang segera diubah menjadi glukosa-6-fosfat (G6P) oleh fosfoglukomutase. Kemudian glukosa-6-fosfat dihidrolisis menjadi glukosa dan asam fosfat oleh fosfatase hati.
Glukoneogenesis:
Pembentukan glukosa atau glikogen dari sumber non-karbohidrat disebut glukoneogenesis. Sekitar 90% proses terjadi di hati dan sisanya di ginjal. Zat utama untuk glukoneogenesis adalah asam amino glukogenik, laktat dan gliserol.
Kebutuhan glukosa jangka panjang selama kelaparan dipenuhi dengan menggunakan sumber lain seperti asam amino glukogenik termasuk alanin, sistein, glisin dan serin. Mereka terdegradasi melalui transaminasi menjadi asam piruvat, yang dapat dioksidasi melalui siklus Kreb, atau diubah menjadi gen glikogen yang tersimpan.
Namun, asam piruvat dan asam laktat yang terbentuk di otot dan diteruskan ke hati juga bisa berfungsi sebagai sumber karbohidrat. Proses glukoneogenesis tergantung pada enzim fruktosa 1, 6 difosfat yang ada di hati.
Jalur pentosa fosfat:
Ini juga disebut Hexose Monophosphate Shunt atau “jalur Warburg-Dickens-Lipmann”. Jalur ini dikenal sebagai “shunt heksosa monofosfat” karena glukosa-6-fosfat yang dimetabolisme terutama oleh jalur glikolitik, dapat dialihkan, atau dialihkan, ke dalam reaksi metabolisme lainnya.
Di hati, jalur ini dapat mencapai sebanyak 60 persen dari total oksidasi karbohidrat. Dalam jalur ini glukosa dimetabolisme secara anaerob pada jaringan tanaman dan hewan.
Kami dapat meringkas jalur pentosa fosfat sebagai berikut:
2 Glukosa-6-fosfat + 12 NADP + 6H 2 O → 2 Gliseraldehida-3 fosfat + 12 NADPH 2 + ATP+ 6CO 2 . Jalur ini lebih penting sebagai sumber gula pentosa untuk sintesis nukleat acia. Produksi NADPH di jalur juga signifikan karena diperlukan untuk sintesis lemak, yang terjadi terutama di hati dan jaringan adiposa yang menyebabkan reoksidasi NADPH menjadi NADP. Jadi jenis hubungan sinergis ada di mana jalur shunt heksosa monofosfat menyediakan NADPH untuk sintesis lipid, yang pada gilirannya meregenerasi NADP + memungkinkan jalur shunt untuk melanjutkan.
Jalur Metabolik Glukosa:
Pemecahan glukosa dalam sel, ditunjukkan dengan rumus:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 , –> 6CO 2 + 6H 2 O + Energi (668 kilokalori/mol) berlangsung dalam dua tahap: (a) tanpa oksigen atau jalur pernapasan anaerobik (disebut glikolisis pada hewan dan tanaman tingkat tinggi dan (b) tahap aerobik atau siklus Kreb yang membutuhkan oksigen.
A. Glikolisis:
Pemecahan seluler glukosa melalui serangkaian enzim glikolitik menjadi asam piruvat melalui beberapa reaksi sering disebut jalur Embden-Meyerhof. Asam piruvat menjadi asam laktat: Dalam keadaan normal, piruvat yang dibentuk oleh proses pernapasan anaerobik di atas dalam banyak sel dan jaringan akan dimetabolisme lebih lanjut melalui jalur pernapasan aerobik menjadi karbon dioksida dan air.
Namun, dengan tidak adanya oksigen molekuler, seperti pada otot rangka, piruvat diubah menjadi asam laktat melalui reduksi oksidasi di mana NADH mereduksi asam piruvat menjadi asam laktat dengan adanya enzim spesifik, dehidrogenase asam laktat.
Namun, dalam banyak mikro-organisme dan sel tumbuhan (dalam kondisi persediaan O 2 terbatas , piruvat diubah menjadi etil alkohol dan CO 2 sebagai pengganti asam laktat melalui dua reaksi berikut.
(a) Asam piruvat menjadi asetaldehida:
Reaksi ini, yang dikatalisis oleh enzim karboksilase, pada dasarnya adalah pemisahan karbon dioksida (dekarboksilasi) dari asam piruvat untuk membentuk asetaldehida.
(b) Asetaldehida menjadi Etil alkohol:
Asetaldehida kemudian direduksi oleh NADH dengan adanya enzim alkohol dehidrogenase menjadi etil aclohol.
Dengan demikian, hasil keseluruhan respirasi anaerob pada sel hewan seperti otot ketika 0 2 terbatas adalah pemecahan glukosa menjadi dua molekul asam laktat dengan pelepasan energi.
C 6 H 12 O 6 –> 2CH 3 CHOHCOOH + Energi (36 kkal / mol)
(Glukosa) (asam laktat)
Pada mikroorganisme dan sel tumbuhan, dalam kondisi anaerobik, glukosa dimetabolisme menjadi 2 mol etil alkohol dan 2 molekul CO 2 dengan pelepasan energi.
C 6 H 12 O 6 –> 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Energi (50 Kkal/mol)
B. Jalur Pernapasan Aerob:
Dalam kondisi aerobik dalam metabolisme sel pernapasan, asam piruvat dioksidasi melalui serangkaian reaksi enzimatik untuk menghasilkan energi, C0 2 dan H 7 0. Jalur metabolisme yang melaluinya proses ini dikenal sebagai siklus Kreb atau Asam Trikarboksilat ( TCA) siklus atau siklus asam sitrat.
Ringkasan reaksi siklus Kreb:
Asam piruvat + 4 NAD + FAD + → 3CO 2 + 4NADH 2 + FADH 2 + ATP (GTP)
ADP (GDP) + Pi + 2H ZO
