PROSES METABOLISME TUBUH MANUSIA

Makalah ini Disusun guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Anatomi Fisiologi Manusia

Dosen Pengampu: Erma Musbitha,M.Si

Disusun oleh:

Puji safitri                     A420090216

Nurkhasanah                A420090221

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2011

PROSES METABOLISME TUBUH MANUSIA

A.      Katabolisme dan Anabolisme Makromolekul

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Metabolisme merupakan keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis oleh enzim

Metabolisme meliputi:

1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) Þ menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP.

2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) Þ memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.

Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis.

Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika.

1.    Katabolisme

    Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi :

 C₆H₁₂O₆ + O2 ——————> 6CO₂ + 6H₂O + 688KKal.
                     (glukosa)

Contoh Fermentasi :

 C₆H₁₂O₆ ——————> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + Energi.
                  (glukosa)                               (etanol)

a.       Respirasi
      Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.
Contoh:
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ —————————> 6 H₂O + 6 CO₂ + Energi
(gluLosa)
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi  H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap:

1.    Glikolisis.

Peristiwa perubahan :

Glukosa => Glulosa - 6 - fosfat => Fruktosa 1,6 difosfat Þ  3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :

a)   2 molekul asam piravat

b)   2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi.

c)    2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2.    Daur Krebs.

Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.

3.    Transpor elektron respirasi.

Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES AKSEPTOR ATP

1.      Glikolisis:

Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP.

2.      Siklus Krebs:

2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP 2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2

3.      Rantai trsnspor elektron respirator:

10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP 2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 ATP

Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.

2.    Anabolisme

 Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

Makromolekul: komponen struktural & fungsional utama sel, tdd:

a)        Asam nukleat

b)        Protein

c)        Karbohidrat/ polisakarida

d)       Lemak/ lipid

Fungsi Makronutrien           

a)    Sumber energi

Energi yang dilepaskan dari ikatan kimia nutrien ialah ATP, fosfokreatin, dan zat molekul berenergi tinggi. Energi ini digunakan untuk transport dan kerja mekanik.

b)   Sintesis
Makromolekul digunakan untuk mensintesis bahan dasar yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pertahanan sel dan jaringan.

c)    Simpanan
Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa.

B.       Enzim, Hormon & Mineral Dan Perannya Dalam Metabolisme Makromolekul

1.    Enzim

Enzim merupakan senyawa yang tersusun dari protein yang bertanggung jawab dalam kelancaran sistem pencernaan, penyerapan, dan mengatur pengangkutan nutrisi untuk digunakan oleh sel di seluruh tubuh serta membuang sampah hasil metabolisme tubuh

Enzim yang berperan dalam pembersihan sampah metabolisme adalah sekelompok enzim oksidatif yang secara  keseluruhan disebut enzim sitokrom P450. Selain itu, enzim hepar glutation S-transferase, memerlukan glutation sebagai bahan bakunya untuk mengikat toksin dan membuangnya melalui urin, sedangkan enzim superoksida dismutase berfungsi menetralkan racun radikal bebas. Sumber enzim pencernaan yang banyak digunakan adalah ekstrak pankreas hewan dan ekstrak jamur Aspergillus oryzae. Glutation diperoleh juga dari Silybum marianum. Sebagai bahan dasar (kofaktor enzim) pembentukan enzim pencernaan diperlukan vitamin B kompleks dan magnesium. Untuk enzim antioksidan superoksida dismutase diperlukan tembaga, seng, dan mangan, sedangkan untuk enzim katalase diperlukan zat besi, dan glutation peroksidase diperlukan selenium.

a.      Peran enzim dalam metabolisme

Reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi.  Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.selain itu enzim juga berperan dalam diagnosa tubuh antara lain:

1.    Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:

a)      Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah

b)      Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

c)      Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

2.    Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis

Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

a)      Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.

b)      Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.

c)      Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.

3.    Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

a)      Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

b)      Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

2.    Hormon

Hormon merupakan suatu zat kimia yang diproduksi tubuh secara spesifik dan berperan mengatur berbagai proses fisiologis tubuh yang menentukan siapa kita, dimulai dari pertumbuhan, reproduksi metabolisme yang membuat kita tetap hidup. Tidak ada yang tahu berapa banyak hormon yang diproduksi tubuh, sebagai contoh kelenjar adrenal saja menghasilkan lebih dari 25 jenis hormon penting.

Hormon dikelompokkan menjadi tiga kategori besar, yaitu:

a)      hormon seks (termasuk hormon pertumbuhan dan penuaan),

b)      hormon metabolisme (yang mengatur perubahan makanan menjadi bahan bakar), dan

c)      hormon stress (yang mengendalikan respons tubuh terhadap rangsangan yang kita terima).

a.    Hormon seks

Istilah yang paling tepat adalah “hormon reproduksi. Bagi wanita, hormon estrogen memiliki 2 fungsi utama yaitu menentukan jenis kelamin wanita dan ciri-ciri yang khas (suara yang merdu, bentuk fisik yang menarik, dan geiakan yang luwes), dan setelah puber mengatur fungsi seks serta kesuburannya.

Baik pria maupun wanita, keduanya memiliki semua hormon tersebut, hanya saja dominansinya berbeda. Kalo pria paling banyak mengandung hormon pria, begitu pula wanita. Apabila kondisi perbandingan hormon ini kacau, maka akan terjadi perubahan tabiat, yang wanita menjadi tomboi dan yang pria menjadi feminine.

b.   Hormon metabolisme

Insulin yang sering dikaitkan sebagai penyebab diabetes, berfungsi mengatur gula darah dan penyerapannya oleh jaringan sel untuk dijadikan bahan bakar utama. Proses pembakaran kalori tersebut diatur oleh hormon tiroksin yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid. Keseimbangan kalsium di dalam darah yang fungsinya sangat penting dalam reaksi kimia tubuh dan kontraksi otot dan jantung dikendalikan oleh hormon paratiroid (PTH).

c.    Hormon stress

Hormon stress yang dikeluarkan oleh kelenjar adrenokorteks memiliki 2 fungsi : 

1.        Gluko kortikoid : Menangani metabolisme glukosa dan protein (sering disalahgunakan sebagai dopping)

2.        Mineralo kortikoid : Menangani ekskresi cairan dan elektrolit tubuh serta penahanan natrium.

Hormon Dan Peranannya:

1.         STH (Somatotrof Hormone)/GH (Growth Hormon)/Somatotropin :

Hormon ini berfungsi :

a.    Memacu pertumbuhan terutama pada peristiwa osifikasi, pada cakraepifise.

b.    Mengatur metabolisme lipid dan karbohidrat.

2.         LTH (Luteotropic Hormone)/PROLACTIN/Lactogenic Hormone :

Hormon ini berfungsi :

a.    Merangsang Kelenjar mammae/kelenjar susu untuk menghasilkan air susu.

b.    Memacu ovarium untuk menghasilan hormon estrogen dan progesterone.

3.         TSH (Thyroid Stimulating Hormone)/TREOTROP/Thyrotropin :

Hormon ini berfungsi : Merangsang sekresi kelenjar thyroid.

4.         ACTH (Adrenocorticotropic Hormone)/ADRENOTROPIN/Corticotropin :

Hormon ini berfungsi : Merangsang kerja kelenjar adrenal.

5.         Hormon Tiroksin (T4) dan Triiodotironin (T3)

Hormon ini berfungsi :

a.    Mengatur metabolisme karbohidrat.

b.    Memengaruhi perkembangan mental.

c.    Memengaruhi pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi sel.

d.   Memengaruhi kegiatan sistem saraf.

e.    Hormon Calsitonin.

f.     Hormon ini berfungsi :

g.    Menurunkan kadar Ca (Calsium) darah.

h.    Mengatur absorpsi Calcium oleh tulang.

3.    Mineral

Tidak semua jenis mineral dapat diabsorbsi kedalam sel tubuh manusia. Terutama jenis mineral anorganik. Kekerasan air (mineral anorganik dalam bentuk larutan) adalah penyebab utama berbagai penyakit. Mineral – mineral keras yang lolos dari dinding intestinal dan masuk pada system lymphatic yang kemudian mengirimkan semua produk – produknya melalui darah dan beredar keseluruh bagian tubuh. Inilah penyebab banyaknya penyakit yang diderita oleh manusia. Secara alamiah tubuh manusia sudah memiliki mekanisme pembuangan mineral anorganik dan sisa zat kimia beracun lainnya sedikit demi sedikit akan tertinggal dan menimbun dalam tubuh kita :

1.         Timbunan dalam Ginjal, mengakibatkan terbentuknya Batu Ginjal, Kencing Batu.

2.         Pengendapan pada dinding pembuluh darah dapat menjerat kolesterol yang akhirnya menyokong pengapuran dan penyumbatan. Apabila terjadi pada pembuluh darah koroner, maka ancaman serangan Jantung Koroner!

3.         Timbunan pada Empedu mengakibatkan terbentuknya Batu Empedu.

4.         Timbunan pada Mata menyebabkan Katarak.

5.         Timbunan pada Liver menyebabkan Sirosis.

6.         Timbunan pada beta Pankreas akan menghambat produksi Insulin.

7.         Mineral anorganik yang menyelimuti sel – sel tubuh membuat oksigen tidak dapat masuk akibatnya terbentuklah sel – sel yang tidak terkendali (Kanker)

8.         Timbunan pada usus akan mengganggu penyerapan dan pencernaan dan masih banyak lainnya yang disebabkan oleh timbunan mineral anorganik.

Tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air kira – kira 60% - 70% dari berat badan manusia sehingga air adalah komposisin utama dari jaringan tubuh manusia. Air dibutuhkan seluruh organ tubuh manusia agar dapat berfungsi dengan sempurna antara lain untuk : Metabolisme tubuh, menjaga tubuh dari kekeringan (dehidrasi) , menjaga keseimbangan tubuh, memperlancar proses pencernaan, proses pembuangan racun pada ginjal, pergerakan dan persendian tubuh, melarutkan sisa – sisa zat kimia di tubuh dan, memperingan kerja ginjal  

C.      Homeostasis Dalam Metabolisme Makromolekul (Glikolisis, Glukonegenesis, Glikogenesis, Glikogenolisis, Siklus Krebs)

Kehidupan sel ditandai dengan adanya aktivitas sel seperti tumbuh, bertambah banyak, dan memperlihatkan fungsi spesifik sel yang menjadi tugasnya. Aktivitas sel akan berlangsung dengan baik manakala sel mempunyai cukup energi, ditunjang dengan situasi lingkungan internal dan eksternal yang relatif stabil, di mana sel dan lingkungannya mempunyai kandungan elektrolit  dan keasaaman yang relatif menetap (homeostasis). Untuk itu diperlukan suatu mekanisme agar homeostasis tetap terja

Dengan demikian untuk mempertahankan keadaan kondisi sel yang sehat diperlukan lingkungan yang relatif tetap (homeostatis) dan untuk itu diperlukan kerja sistem tubuh yang normal pula.

1.    Glikolisis

Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :

1.    Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.

2.    Produksi piruvat.

3.    Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.

Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat. Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.

Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :

1.    Terbentuk dua molekul piruvat.

2.    Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH

3.    Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan). Contoh proses glikolisis itu sendiri terjadi pada Glikolisis pada sel ragi dan glikolisis pada sel darah merah.

2.    Glukoneogenesis

Pada dasarnya glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam amino. Proses glukoneogenesis berlangsung terutama dalam hati. 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 yaitu glukoneogenesis (pembentukan gula baru).
Glukoneogenesis yang dilakukan oleh hati atau ginjal, menyediakan suplai glukosa yang tetap. Glukoneogenesis mempunyai banyak enzim yang sama dengan glikolisis, tetapi demi alasan termodinamika dan pengaturan, glukoneogenesis bukan kebalikan dari proses glikolisis karena ada tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang tidak reversibel, artinya diperlukan enzim lain untuk reaksi kebalikannya.

glukokinase.

1.    Glukosa + ATP Glukosa-6-fosfat + ADP

fosfofruktokinase

2.    Fruktosa-6-fosfat + ATP fruktosa-1,6-difosfat + ADP

piruvatkinase

3.    Fosfenol piruvat + ADP asam piruvat + ATP

Enzim glikolitik yang terdiri dari glukokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase mengkatalisis reaksi yang ireversibel sehingga tidak dapat digunakan untuk sintesis glukosa. Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversibel tersebut, maka proses glukoneogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain.

Tiga reaksi pengganti yang pertama mengubah piruvat menjadi fosfoenolpiruvat (PEP), jadi membalik reaksi yang dikatalisis oleh piruvat kinase. Perubahan ini dilakukan dalam 4 langkah. Pertama, piruvat mitokondria mengalami dekarboksilasi membentuk oksaloasetat. Reaksi ini memerlukan ATP (adenosin trifosfat) dan dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Pada reaksi ini memerlukan biotin untuk aktivitasnya. Oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh malat dehidrogenase mitokondria. Pada reaksi ini, glukoneogenesis secara singkat mengalami overlap (tumpang tindih) dengan siklus asam sitrat. Malat meninggalkan mitokondria dan dalam sitoplasma dioksidasi membentuk kembali oksaloasetat. Kemudian oksaloasetat sitoplasma mengalami dekarboksilasi membentuk PEP pada reaksi yang tidak memerlukan GTP (guanosin trifosfat) yang dikatalisis oleh PEP karboksikinase.

Reaksi pengganti kedua dan ketiga dikatalisis oleh fosfatase. Fruktosa-1,6-bisfosfatase mengubah fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi fruktosa-6-fosfat, jadi membalik reaksi yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase. Glukosa-6-fosfatase yang ditemukan pada permulaan metabolisme glikogen, mengkatalisis reaksi terakhir glukoneogenesis dan mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa bebas.

Glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat bekerja pada saat yang sama. Oleh karena itu, ATP dan NADH yang diperlukan pada glukoneogenesis harus berasal dari oksidasi bahan bakar lain, terutama asam lemak. 

Pengaturan Glukoneogenesis

Hati dapat membuat glukosa melalui glukoneogenesis dan menggunakan glukosa melalui glikolisis sehingga harus ada suatu sistem pengaturan yang mencegah agar kedua lintasan ini bekerja serentak.Sistem pengaturan juga harus menjamin bahwa aktivitas metabolik hati sesuai dengan status gizi tubuh yaitu pembentukan glukosa selama puasa dan menggunakan glukosa saat glukosa banyak. Aktivitas glukoneogenesis dan glikolisis diatur secara terkoordinasi dengan cara perubahan jumlah relatif glukagon dan insulin dalam sirkulasi.

Bila kadar glukosa dan insulin darah turun, asam lemak dimobilisasi dari cadangan jaringan adipose dan aktivitas -oksidasi dalam hati meningkat. Hal ini mengakibatkan peningkatan konsentrasi asam lemak dan asetil-KoA dalam hati. Karena asam amino secara serentak dimobilisasi dari otot, maka juga terjadi peningkatan kadar asam amino terutama alanin. Asam amino hati diubah menjadi piruvat dan substrat lain glukoneogenesis. Peningkatan kadar asam lemak, alanin, dan asetil-KoA semuanya memegang peranan mengarahkan substrat masuk ke glukoneogenesis dan mencegah penggunaannya oleh siklus asam sitrat. Asetil-KoA secara alosterik mengaktifkan piruvat karboksilase dan menghambat piruvat dehidrogenase. Oleh karena itu, menjamin bahwa piruvat akan diubah menjadi oksaloasetat. Piruvat kinase dihambat oleh asam lemak dan alanin, jadi menghambat pemecahan PEP yang baru terbentuk menjadi piruvat.

3.    Glikogenesis

Jika kadar glukosa darah dalam batas normal ® sebagian besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber energi.

Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen. Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis

Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis). Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis). Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal.

Jika homeostasis gagal dan glukosa darah melebihi kadar kritis (pada diabetes mellitus), kelebihan glukosa akan diekskresi dalam urin. Ekskresi glukosa dalam urin hanya terjadi jika ambang ginjal untuk reabsorbsi glukosa terlampaui.

4.    Glikogenolisis

Glikogenolisis Adalah suatu proses pembentukan glukosa dari bahan non karbohidrat. Ketika seseorang mengalami intake karbohidrat yang sangat rendah sehingga tidak diimbangi dengan asupan karbohidrat yang cukup, maka tubuh tetap akan membentuk glukosa. Tapi karena tidak ada karbohidrat jadi bahannya bukan karbohidrat tetapi lemak atau protein .

Hal ini merupakan salah satu mekanisme tubuh dalam upaya mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal. untuk vitamin, minral dan air sama sekali tidak bisa digunakan dalam hal ini. Glukosa sangat penting untuk tubuh karena sumber energi utama otak dan sel darah merah. Setelah makan, kadar glukosa akan meningkat, maka mekanisme utamanya adalah terjadi Glikolisis. Sebaliknya Ketika kita makan banyak, maka glukosa harus disimpan agar kadar gula dalam darah tidak meningkat. Bentuk simpanan glukosa di dalam tubuh adalah glikogen.

Penyimpanan kelebihan glukosa maka akan terjadi proses glikogenesis di hati memerlukan insulin dari pancreas. Sebaliknya, dalam keadaan lapar, puasa, aerobik atau exercise, maka kebutuhan glukosa akan meningkat, sehingga simpanan glukosa akan dipecah melalui proses glikogenolisis. ( pembongkaran Glikogen menjadi Glukosa di hati dengan bantuan Adrenalin / Glukagon. Jadi Inti dari metabolisme karbohidrat adalah untuk mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal.

Jadi bisa diartikan bahwa Proses glukoneogenesis ini jelas jelas melibatkan melibatkan Siklus krebs.

5.    Siklus krebs

Adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan. Residu asetyl dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif)

Tujuan Siklus Krebs

Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga. Menggambarkan bahwa CO2 tidak hanya merupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis. Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

Fungsi

Menghasilkan sebagian besar CO₂. Metabolisme lain yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat. Sumber enzym-enzym tereduksi yang mendorong RR ( Rantai Respirasi). Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak . Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul. Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzym.

Daur Siklus Krebs

Glikolisis akan menghasilkan 3 macam molekul: 2 molekul ATP yang langsung menjadi sumber energi, 2 molekul NADH yang akan masuk ke dalam jalur transport elektron untuk menghasilkan ATP, 2 molekul piruvat yang akan masuk ke dalam siklus Krebs, Sebelum masuk ke siklus Krebs, 1 molekul piruvat akan diubah menjadi Asetil-CoA dengan bantuan enzim Pyruvate Dehidrogenase. Pada proses tersebut, satu molekul CO2 dan dan satu atom H akan dilepaskan dari piruvat, serta satu molekul CoA (coenzym A) akan ditambahkan. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ dan menghasilkan NADH. Asetil-CoA kemudian masuk ke dalam siklus Krebs dengan langkah sebagai berikut:

a)      Asetil akan dilepaskan dari Asetil-CoA, kemudian digabungkan ke oksaloasetat untuk membentuk sitrat dengan penambahan air. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim citrate synthase.

b)      Sitrat kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim acotinase.

c)      Isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim isocitrate dehydrogenase.

d)     Alfa-ketoglutarat kemudian diubah menjadi suksinil-CoA dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H serta menempelkan satu molekul CoA. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Enzim yang berperan adalah alpha-ketoglutarate dehydrogenase.

e)      Suksinil-CoA lalu diubah menjadi suksinat oleh enzim Succinyl-CoA synthetase. Pada proses ini molekul CoA akan dilepaskan, selain itu terdapat satu atom P yang ikut dalam reaksi dan kemudian akan ditangkap oleh ADP untuk membentuk ATP.

f)       Langkah selanjutnya adalah perubahan suksinat menjadi Fumarat oleh enzim succinate dehydrogenase. Dua atom H akan dilepaskan dan ditangkap oleh FAD+ untuk membentuk FADH2.

g)      Fumarat lalu diubah menjadi malat oleh fumarase dengan penambahan air.

h)      Malat kemudian akan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malate dehydrogenase. Satu atom H dilepaskan pada proses tersebut dan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH.

Hasil akhir dari siklus Krebs saja dari 1 molekul piruvat adalah 3 molekul NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 molekul ATP. Namun kalau ditambah NADH yang dihasilkan pada perubahan piruvat menjadi asetil-CoA, maka total NADH yang dihasilkan adalah 4 molekul. Untuk jelasnya silahkan lihat gambar berikut:

D.      Gangguan-Gangguan Dalam Proses Metabolisme

1.    Gangguan Metabolisme Karbohidrat

Gangguan Metabolisme Karbohidrat dasar penyakit adalah defisiensi insulin gejala klinis penyakit dari penyakit ini adalah Hiperglikemia, Glikosuria, hal ini dapat diikuti gangguan sekunder metabolisme protein dan lemak bahkan berakhir dengan kematian. Penyakit ini umunya terjadi pada usia 50-60 thn dan dapat diturunkan secara autosomal. Gangguan Metabolisme Karbohidrat dapat menyebabkan gangguan pada Pankreas, seperempat penderita : pankreasnya normal, pada umumnya kerusakan pada sel beta ringan maka tidak mungkin menimbulkan gangguan produksi insulin. Bila ada Hialinisasi, Fibrosis, dan Vakoalisasi hidropik yang sebenarnya merupakan  penimbunan glikogen.

Gangguan metabolisme karbohidrat juga dapat menyebabkan gangguan pada pembuluh darah. Bila gangguan metabolisme karbohidrat terlalu lama maka hiperglikemik menahun, pada otot, hati dan jantung terjadi difisiensi. Lemak dimobilisasi sebagai sumber tenaga sehingg lemak dalam darah bertambah. Lipaemia dan cholestrolimia menyababkan gangguan vaskular, dengan komplikasi  aterioskelosis merata menuju skeloris pembuluh darah arteri coronaria, ginjal dan retina. Jika sudah menuju retina maka gangguan metabolisme karbohidrat juga dapat merusak kerja mata, yaitu menyebabkan skelosis arteri retina yang disebut retinitis diabetika. Geiala penyakit ini adalah perdarahan kecil-kecil tidak teratur, pelebaran pembuluh darah retina dan berkeluk-keluk, serta kapiler-kapiler membentuk mikroaneurisma.

2.    Gangguan Metabolisme Protein.

Penyakit akibat  Defisiensi protein yaitu terjadi pada pemasukan protein kurang sehingga kekurangan kalori, asam amino, mineral, dan faktor lipotropik. Akibatnya terganggunya pertumbuhan tubuh, pemeliharaan jaringan tubuh, pembentukkan zat anti dan serum protein akan terganggu. Menyebabkan penderita mudah terserang penyakit infeksi, perjalanan infeksi berat, luka sukar sembuh dan mudah terserang penyakit hati akibat kekurangan faktor lipotropik macam-macam penyakit defisiensi protein antara lain adalah Hipoproteinemia, dapat disebabkan exkresi protein darah berlebihan melalui air kemih, pembentukan albumin terganggu spt pada penyakit hati, dan Absorpsi albumin berkurang akibat kelaparan atau penyakit usus, juga pada penyakit ginjal

3.    Gangguan Metabolisme Lemak

Kelebihan lemak (Obesitas) meyababkan terjadi kalori didapat lebih besar dari pada kalori yang dimetabolisme (hipometabolisme). Hal ini terjadi pada hipopituitarisme dan hipotiroidisme. Kalori yg dibutuhkan menurun sehinnga berat badan naik, meskipun diberi makan  tidak berlebihan. Lemak dapat  ditimbun pada jaringan subkutis, jaringan retroperitoneum, peritoneum, omentum, pericardium, pankreas. Obesitas dapat memperberat hipertensi, diabetes, penyakit jantung. Kelebihan lemak disebut Hiperlipemia  yaitu jumlah lipid darah total dan kholesterol meningkat hal ini dapat terjadi pada Diabetes melitus tidak diobati, Hipotiroidisme, Nefrosis lupoid, Penyakit hati, Sirhrosis biliaris, Xantomatosa, Hiperlipidemi, Hiperkholesterolemi. Penimbunan lemak terjadi di dinding pembuluh darah dapat menyebabkan penyumbatan pada arteri atau disebut arteriosklerosis.

Kekurangn lemak dapat terjadi pada orang yang kelapran, atau karena terjadi gangguan penyerapan. Hal ini dapat menyebabkan tubuh terpaksa mengambil kalori dari simpanannya krn intake kurang yang mula-mula dimobilisasi : karbohidrat dan lemak, dan hanya pada keadaan gizi buruk akhirnya protein diambil dari jaringan pada  penyakit Whipple selain difisiensi lemak, juga difisensi protein, karbohidrat dan vitamin.

(Daftar pustaka merupakan dokumen pribadi)