Bahan metabolisme
Metabolisme (bahasa Yunani: μεταβολισμος, metabolismos, perubahan) adalah
istilah yang mengacu pada perubahan-perubahan kimiawi yang terjadi di dalam
tubuh untuk pelaksanaan berbagai fungsi vitalnya. Secara umum, metabolisme
memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik,
a. katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk
mendapatkan energi
b. anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekulmolekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh
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.
PERANAN ADENOSIN TRIFOSFAT (ATP) PADA METABOLISME
Bagian reaksi kimia yang lebih besar di dalam sel adalah membuat energi di
dalam makanan tersedia bagi berbagai sistem fisiologis sel. Misalnya, energi
diperlukan untuk (1) aktivitas otot, (2) sekresi oleh kelenjar-kelenjar, (3)
pemeliharaan potensial membran oleh saraf dan serabut otot, (4) sintesis zat-zat
di dalam sel, dan (5) absorpsi makanan dari traktus gastrointestinalis. Zat
adenosin trifosfat (ATP) memainkan peranan kunci dalam membuat energi
makanan tersedia bagi semua tujuan ini. ATP merupakan senyawa kimia labil
yang terdapat di dalam semua sel dan mempunyai struktur kimia
berupagabungan adenosin, ribosa dan tiga gugusan fosfat. Jumlah energi bebas
dalam setiap ikatan berenergi tinggi ini per mol ATP kira-kira 8000 kalori dalam
keadaan suhu dan konsentrasi reaktan dalam tubuh. Oleh karena itu,
pembuangan setiap gugusan fosfat mengeluarkan 8000 kalori energi.
ATP terdapat dimana-mana dalam sitoplasma dan nukleoplasma semua sel, dan
pada hakekatnya semua mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk
kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP. Selanjutnya makanan dalam sel
dioksidasi sera bertahap, dan energi yang dikeluarkan digunakan untuk
membentuk kembali ATP, jadi selalu mempertahankan suplai zat ini. Jadi ATP
merupakan senyawa yang mempunyai kemampuuan luar biasa untuk masuk ke
dalam banyak reaksi berpasangan-reaksi dengan makanan untuk mengekstrak
energi, dan reaksi dalam hubungannya dengan banyak mekanisme fisiologis
yang menyediakan energi untuk kerja mereka. Karena alasan ini, ATP
seringkalidinamakan alat pembayar energi tubuh yang dapat diperoleh dan
disimpan berkali-kali.
A. METABOLISME KARBOHIDRAT
Sebagai hasil pencernaan dan absorpsi jenis gula dan jenis zat tepung ada di
dalam darah sebgai glukosa. Kadar gula darah yang normal ialah 100 mg glukosa
setiap ccm darah. Glukosa dapat segera didifusikan ke dalam cairan jaringan dan
ke dalam sel, dan konsentrasi glukosa yang sama terdapat di dalam cairan
tubuh. Setelah absorpsi dalam sel, glukosa dapat digunakan segera untuk
mengeluarkan energi pada sel atau dapat disimpan dalam bentuk glikogen, yang
merupakan polimer besar glukosa.
Semua sel tubuh sebenarnya mampu menyimpan glikogen paling tidak dalam
jumlah sedikit, tetapi sel-sel tertentu dapat menyimpan glikogen dalam jumlah
besar, khususnya sel hati, yang dapat menyimpan 5 sampai 8 persen beratnya
sebagai glikogen, dan sel-sel otot, yang dapat menyimpan sampai 1 persen
glikogen. Glikogen dalam otot digunakan sewaktu aktivitas otot dan diisi kembali
dengan glukosa gula darah menurut kebutuhan.
GLIKOGENESIS
Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen, bahwa glukosa 6-fosfat
pertama-tama menjadi glukosa 1-fosfat; kemudian zat ini diubah menjadi uridin
diosfat glukosa, yang kemudian diubah menjadi glikogen. Beberapa enzim
spesifik dibutuhkan untuk menimbulkan perubahan ini, dan setiap monosakarida
yang dapat diubah menjadi glukosa jelas dapat masuk ke dalam reaksi ini dan,
senyawa tertentu yang lebih kecil, termasuk asam laktat, gliserol, asam piruvat
dan beberapa asam amino yang telah mengalami deaminasi , juga dapat diubah
menjadi glukosa atau senyawa sejenis dan kemudian diubah menjadi glikogen.
GLIKOGENOLISIS
Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen menjadi bentuk glukosa di dalam sel.
Glikogenolisis tidak terjadi dengan membalikkan reaksi kimia yang sama untuk
membentuk glikogen; sebagai gantinya, setiap molekul glukosa yang berturutan
pada setiap cabang polimer glikogen dipisahkan dengan proses fosforilasi,
dikatalisis oleh fosforilase. Dalam keadaan istirahat foforilase berada dalam
bentuk tidak aktif sehingga glikogen dapat disimpan dan tidak diubah kembali
menjadi glukosa. Oleh karena itu, bila diperlukan untuk mengubah kembali
glikogen menjadi glukosa, fosforilase harus diaktifkan terlebih dahulu.
PENGELUARAN ENERGI DARI MOLEKUL GLUKOSA OLEH JALAN GLIKOLITIK
Karena oksidasi lengkap 1 gram-mol glukosa mengeluarkan 686.000 kalori
energi, tetapi hanya 8000 kalori energi dibutuhkan untuk membentuk 1 garm
mol adenosin trifosfat (ATP). Sehingga akan sangat membuang energi bila
glukosa harus dihancurkan menjadi air dan karbon dioksida seketika sementara
hanya membentuk satu molekul ATP. Proses-proses dalam pengubahan molekul
glukosa menjadi satuan ATP meliputi, glikolisis dan pembentukan asam piruvat,
perubahan asam piriuvat menjadi asetil koenzim A, siklus asam sitrat, dan
fosforilasi oksidatif. Sehingga daat ditentukan jumlah total molekul ATP yang
dibentuk oleh energi dari satu molekul glukosa, yaitu
1. dua selama glikolisis,
2. dua selama siklus asam sitrat,
3. dan 34 selama fosforilasi oksidatif,
Yang membuat jumlah total 38 molekul ATP yang terbentuk untuk setiap molekul
glukosa yang didegradasi menjadi karbon dioksida dan air. Jadi 304.000 kalori
energi disimpan dalam bentuk ATP, sedangkan 686.000 kalori dikeluarkan
selama oksidasi lengkap setiap gram mol glukosa. Hal ini menggambarkan
efisiensi keseluruhan transfer energi sebesar 44 persen. Sisa energi sebesar 56
persen menjadi panas dan karena itu tidak dapat digunakan oleh sel untuk
melakukan fungsi spesifik.
B. METABOLISME LEMAK
Sejumlah senyawa kimia dalam makanan dan dalam tubuh digolongkan dalam
lipid. Senyawa tersebut adalah (1) lemak netral, dikenal juga sebagai trigliserida,
(2) fosfolipid, (3) kolesterol dan (4) beberapa senyawa lain yang kurang penting.
Secara kimia, gugusan dasar lipid trigliserida dan fosfolipid adalah asam lemak,
yang merupakan asam organik hidrokarbon sederhana berantai panjang.
Walaupun kolesterol tidak mengandung asam lemak, inti sterolnya disintesis dari
hasil degradasi molekul asam lemak. Trigliserida terutama digunakan dalam
tubuh untuk menyediakan energi bagi berbagai proses metabolisme; fungsi lipid
ini mempunyai peranan yang hampir sama dengan karbohidrat. Akan tetapi,
beberapa lipid, khususnya kolesterol, fosfolipid, dan derivat-derivatnya,
digunakan di seluruh tubuh untuk menyedikan fungsi intrasel lain.
PENGGUNAAN TRIGLISERIDA UNTUK ENERGI DAN PEMBENTUKAN ADENOSIN
TRIFOSFAT (ATP)
Penggunaan lemak oleh tubuh untuk energi sama pentingnya seperti
penggunaan kabohidrat. Selain itu, sejumlah besar karbohidrat yang dimakan
pada setiap kali makan diubah menjadi trigliserida, kemudian disimpan, dan
kemudian digunakan sebagai trigliserida untuk energi. Oleh karena itu, lebih dari
setengah keseluruhan energi yang digunakan oleh sel disuplai oleh asam lemak
yang berasal dari triglisrida atau secara tak langsung dari karbohidrat.
1. Pemasukan Asam Lemak ke dalam Mitokondria
Degradasi dan oksidasi asam lemak hanya terjadi dalam mitokondria. Oleh
karena itu, langkah pertama untuk penggunaan asam lemak adalah mentranspor
masuk mitokondria. Terdapat proses yang dikatalisis oleh enzim yang memakai
karnitin sebagai zat pembawa. Setelah berada di dalam mitokndria, asam lemak
memisahkan diri dari karnitin dan kemudian dioksidasi.
2. Degradasi Asam Lemak Menjadi Asetil Koenzim A oleh “Oksidasi Beta”
Molekul asam lemak didegradasi dalam mitokondria dengan secara progresif
melepaskan 2 segmen karbon dalam bentuk asetil koenzim A. Proses ini
dinamakan poses oksidasi beta untuk degradasi asam lemak. Setiap saat reaksi
kimia berlangsung, terbentuk asetil Ko-A baru, dan proses ini berlangsung
berkali-kali sampai seluruh molekul asam lemak pecah menjadi asetil Ko-A.
3. Oksidasi Asetil Ko-A
Molekul asetil Ko-A yang dibentuk oleh oksidasi betas asam lemak masuk ke
dalam siklus asam sitrat dan didegradasi menjadi karbon dioksida dan atom
hidrogen. Hidrogen selanjutnya diksidasi oleh enzim-enzim oksidatif sel untuk
membentuk ATP.
4. ATP yang dibentuk oleh Oksidasi Asam Lemak
4 atom hidrogen dikeluarkan setiap kali satu molekul asetil-KoA dibentuk dari
rantai asam lemak. Hidrogen tambahan dilepaskan di dalam siklus asam sitrat.
Oksidasi keseluruhan atom hidrogen ini meningkatkan pembentukan ATP
menjadi 139 molekul untuk setiap moleku asam stearat yang dioksidasi. Tujuh
molekul ATP lainnya dibentuk dalam cara lain, membuat jumlah total 146
molekul ATP.
C. METABOLISME PROTEIN
Sekitar tiga perempat zat padat tubuh adalah protein, ini terdiri atas protein
stuktural, enzim, gen, protein yang mentranspor oksigen, protein otot yang
menyebabkan kontraksi dan banyak jenis protein lain melakukan fungsi spesifik
di seluruh tubuh baik intrasel maupun ekstrasel.
ASAM AMINO
Unsur utama protein adalah asam amino, 20 diantaranya terdapat di dalam
tubuh dalam jumlah bermakna. Rumus kimia 20 asam amino tersebut,
menunjukkan bahwa mereka semuanya mempunyai dua gambaran umum;
setiap asam amin mempunyai gugusan asam (-COOH) dan gugusan nitrogen
yang terletak berdekatan dengan gugusan asam, biasanya dinyatakan oleh
gugsan amino (-NH2)
KIMIA SINTESIS PROTEIN
Protein disintesis pada semua sel tubuh, dan sifat fungsional setiap sel
tergantung atas jenis protein yang dapat dibentuknya. Pada dasarnya, gen sel
mengatur jenis protein dan karena itu mengatur fungsi sel. Secara kimia, dua
proses dasar harus diselesaikan untuk sintesis protein; yaitu: (1) sintesis asam
amino dan (2) konjungsi asam amino yang sesuai untuk membentuk masingmasing jenis dari protein lengkap pada setiap sel. Bila asam amino yang sesuai
terdapat dalam sel, seluruh protein disintesis dengan cepat. Akan tetapi, setiap
ikatan peptida memerlukan 500 sampai 4000 kalori energi, dan hal ini harus
disuplai dari ATP dan GTP (guanosin trifosfat) di dalam sel. Pembentukan protein
berlangsung melalui dua langkah: (1) “pengaktifan” setiap asam amino, selama
ini asam amino diberi ”energi” oleh energi yang berasal dari ATP dan GTP, dan
(2) peningkatan asam amino menjadi rantai peptida, suatu fungsi yang diatur
oleh sistem genetik setiap sel.
PENGGUNAAN PROTEIN UNTUK ENERGI
Terdapat batas tertinggi jumlah protein yang dapat tertimbun dalam setiap jenis
sel tertentu. Bila sel telah mecapai batas tersebut, setiap penambahan asama
amino dalam cairan tubuh dipecahkan dan digunakan untuk energi atau
disimpan sebagai lemak.degradasi ini terjadi hampir seluruhnya dalam hati, dan
dimulai dengan proses yang dikenal sebagai deaminasi. Deaminasi berarti
pembuangan gugus amino dari asam amino. Hal ini dapat terjadi dengan
beberapa cara, dua diantaranya yang penting adalah: (1) transaminasi, yang
berarti pemindahan gugus amino ke beberapa senyawa penerima, dan (2)
deaminasi oksidatif.
Bahwa gugusan amino dari asam amino dipindahkan ke asam α-ketoglutarat
yang kemudian menjadi asam glutamat. Asam glutamat kemudian dapat
memindahkan gugusan amino ke zat lain atau dapat melepaskannya dalam
bentuk amonia. Pada proses pelepasan gugus amino, asam glutamat sekali lagi
menjadi asam α-ketoglutarat, sehingga siklus dapat diulang berkali-kali.
Pembentukan Urea oleh Hati. Amonia yang dilepaskan waktu deaminasi
dikeluarkan dari darah hampir seluruhnya dengan mengubahnya menjadi urea,
dua molekul amonia dan satu molekul karbon dioksida bersatu sesuai dengan
reaksi bersih berikut:
2NH3 + CO2 H2N – C – NH2 + H20
O
Tingkat-tingkat pembentukan urea dimulai dengan derivat asam amino ornitin,
yang berkaitan dengan satu molekul karbon dioksida dan satu molekul amonia
untuk membentuk zat kedua, sitrulin. Zat ini selanjutnya berikatan dengan
molekul amonia lain untuk membentuk arginin, yang kemudian pecah menjadi
ortinin dan urea. Urea berdifusi dari sel hati masuk ke cairan tubuh dan
diekskresi oleh ginjal, sedngkan ortinin digunakan kembali dalam siklus ini
berkali-kali. Oksidasi Asam Amino yang Telah Mengalami Deaminasi.
Setelah asam amino mengalami deaminasi, asam keto yang dihasilkan pada
sebagian besar keadaan, dioksidasi untuk mengeluarkan energi untuk tujuan
metabolisme. Hal ini biasanya menyangkut dua proses: (1) asam keto diubah
menjadi zat kimia yang sesuai yang dapat masuk siklus asam sitrat dan (2) zat
ini kemudian mengalami degradasi oleh siklus ini dengan cara yang sama seperti
asetil KoA yang berasal dari mrtablisme karbohidrat dan lipid, didegradasi.
Pada umumnya, jumlah adenosin trifosfat yang dibentuk untuk setiap gram
protein yang dioksidasi, sedikit kurang daripada yang dibentuk untuk setiap yang
dioksidasi. Glukoneogenesis dan ketogenesis. Asam amino tertentu yang
telah mengalami deaminasi sama seperti hasil pemecahan yang berasal dari
metabolisme glukosa dan asam lemak. Perubahan asam amino menjadi glukosa
atau glikogen dinamakan glukoneogenesis dan perubahan asama amino menjadi
asam keto atau asam lemak dinamakan ketogenensis. Delapan belas dari 20
asam amino yang mengalami deaminasi memunyai struktur kimia yang
memungkinkan mereka diubah menjadi glukosa, dan 19 dapat diubah menjadi
lemak – 5 langsung dan 14 lainnya mula-mula menjadi karbhidrat dahulu dan
kemudian menjadi lemak.
istilah yang mengacu pada perubahan-perubahan kimiawi yang terjadi di dalam
tubuh untuk pelaksanaan berbagai fungsi vitalnya. Secara umum, metabolisme
memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik,
a. katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk
mendapatkan energi
b. anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekulmolekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh
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.
PERANAN ADENOSIN TRIFOSFAT (ATP) PADA METABOLISME
Bagian reaksi kimia yang lebih besar di dalam sel adalah membuat energi di
dalam makanan tersedia bagi berbagai sistem fisiologis sel. Misalnya, energi
diperlukan untuk (1) aktivitas otot, (2) sekresi oleh kelenjar-kelenjar, (3)
pemeliharaan potensial membran oleh saraf dan serabut otot, (4) sintesis zat-zat
di dalam sel, dan (5) absorpsi makanan dari traktus gastrointestinalis. Zat
adenosin trifosfat (ATP) memainkan peranan kunci dalam membuat energi
makanan tersedia bagi semua tujuan ini. ATP merupakan senyawa kimia labil
yang terdapat di dalam semua sel dan mempunyai struktur kimia
berupagabungan adenosin, ribosa dan tiga gugusan fosfat. Jumlah energi bebas
dalam setiap ikatan berenergi tinggi ini per mol ATP kira-kira 8000 kalori dalam
keadaan suhu dan konsentrasi reaktan dalam tubuh. Oleh karena itu,
pembuangan setiap gugusan fosfat mengeluarkan 8000 kalori energi.
ATP terdapat dimana-mana dalam sitoplasma dan nukleoplasma semua sel, dan
pada hakekatnya semua mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk
kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP. Selanjutnya makanan dalam sel
dioksidasi sera bertahap, dan energi yang dikeluarkan digunakan untuk
membentuk kembali ATP, jadi selalu mempertahankan suplai zat ini. Jadi ATP
merupakan senyawa yang mempunyai kemampuuan luar biasa untuk masuk ke
dalam banyak reaksi berpasangan-reaksi dengan makanan untuk mengekstrak
energi, dan reaksi dalam hubungannya dengan banyak mekanisme fisiologis
yang menyediakan energi untuk kerja mereka. Karena alasan ini, ATP
seringkalidinamakan alat pembayar energi tubuh yang dapat diperoleh dan
disimpan berkali-kali.
A. METABOLISME KARBOHIDRAT
Sebagai hasil pencernaan dan absorpsi jenis gula dan jenis zat tepung ada di
dalam darah sebgai glukosa. Kadar gula darah yang normal ialah 100 mg glukosa
setiap ccm darah. Glukosa dapat segera didifusikan ke dalam cairan jaringan dan
ke dalam sel, dan konsentrasi glukosa yang sama terdapat di dalam cairan
tubuh. Setelah absorpsi dalam sel, glukosa dapat digunakan segera untuk
mengeluarkan energi pada sel atau dapat disimpan dalam bentuk glikogen, yang
merupakan polimer besar glukosa.
Semua sel tubuh sebenarnya mampu menyimpan glikogen paling tidak dalam
jumlah sedikit, tetapi sel-sel tertentu dapat menyimpan glikogen dalam jumlah
besar, khususnya sel hati, yang dapat menyimpan 5 sampai 8 persen beratnya
sebagai glikogen, dan sel-sel otot, yang dapat menyimpan sampai 1 persen
glikogen. Glikogen dalam otot digunakan sewaktu aktivitas otot dan diisi kembali
dengan glukosa gula darah menurut kebutuhan.
GLIKOGENESIS
Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen, bahwa glukosa 6-fosfat
pertama-tama menjadi glukosa 1-fosfat; kemudian zat ini diubah menjadi uridin
diosfat glukosa, yang kemudian diubah menjadi glikogen. Beberapa enzim
spesifik dibutuhkan untuk menimbulkan perubahan ini, dan setiap monosakarida
yang dapat diubah menjadi glukosa jelas dapat masuk ke dalam reaksi ini dan,
senyawa tertentu yang lebih kecil, termasuk asam laktat, gliserol, asam piruvat
dan beberapa asam amino yang telah mengalami deaminasi , juga dapat diubah
menjadi glukosa atau senyawa sejenis dan kemudian diubah menjadi glikogen.
GLIKOGENOLISIS
Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen menjadi bentuk glukosa di dalam sel.
Glikogenolisis tidak terjadi dengan membalikkan reaksi kimia yang sama untuk
membentuk glikogen; sebagai gantinya, setiap molekul glukosa yang berturutan
pada setiap cabang polimer glikogen dipisahkan dengan proses fosforilasi,
dikatalisis oleh fosforilase. Dalam keadaan istirahat foforilase berada dalam
bentuk tidak aktif sehingga glikogen dapat disimpan dan tidak diubah kembali
menjadi glukosa. Oleh karena itu, bila diperlukan untuk mengubah kembali
glikogen menjadi glukosa, fosforilase harus diaktifkan terlebih dahulu.
PENGELUARAN ENERGI DARI MOLEKUL GLUKOSA OLEH JALAN GLIKOLITIK
Karena oksidasi lengkap 1 gram-mol glukosa mengeluarkan 686.000 kalori
energi, tetapi hanya 8000 kalori energi dibutuhkan untuk membentuk 1 garm
mol adenosin trifosfat (ATP). Sehingga akan sangat membuang energi bila
glukosa harus dihancurkan menjadi air dan karbon dioksida seketika sementara
hanya membentuk satu molekul ATP. Proses-proses dalam pengubahan molekul
glukosa menjadi satuan ATP meliputi, glikolisis dan pembentukan asam piruvat,
perubahan asam piriuvat menjadi asetil koenzim A, siklus asam sitrat, dan
fosforilasi oksidatif. Sehingga daat ditentukan jumlah total molekul ATP yang
dibentuk oleh energi dari satu molekul glukosa, yaitu
1. dua selama glikolisis,
2. dua selama siklus asam sitrat,
3. dan 34 selama fosforilasi oksidatif,
Yang membuat jumlah total 38 molekul ATP yang terbentuk untuk setiap molekul
glukosa yang didegradasi menjadi karbon dioksida dan air. Jadi 304.000 kalori
energi disimpan dalam bentuk ATP, sedangkan 686.000 kalori dikeluarkan
selama oksidasi lengkap setiap gram mol glukosa. Hal ini menggambarkan
efisiensi keseluruhan transfer energi sebesar 44 persen. Sisa energi sebesar 56
persen menjadi panas dan karena itu tidak dapat digunakan oleh sel untuk
melakukan fungsi spesifik.
B. METABOLISME LEMAK
Sejumlah senyawa kimia dalam makanan dan dalam tubuh digolongkan dalam
lipid. Senyawa tersebut adalah (1) lemak netral, dikenal juga sebagai trigliserida,
(2) fosfolipid, (3) kolesterol dan (4) beberapa senyawa lain yang kurang penting.
Secara kimia, gugusan dasar lipid trigliserida dan fosfolipid adalah asam lemak,
yang merupakan asam organik hidrokarbon sederhana berantai panjang.
Walaupun kolesterol tidak mengandung asam lemak, inti sterolnya disintesis dari
hasil degradasi molekul asam lemak. Trigliserida terutama digunakan dalam
tubuh untuk menyediakan energi bagi berbagai proses metabolisme; fungsi lipid
ini mempunyai peranan yang hampir sama dengan karbohidrat. Akan tetapi,
beberapa lipid, khususnya kolesterol, fosfolipid, dan derivat-derivatnya,
digunakan di seluruh tubuh untuk menyedikan fungsi intrasel lain.
PENGGUNAAN TRIGLISERIDA UNTUK ENERGI DAN PEMBENTUKAN ADENOSIN
TRIFOSFAT (ATP)
Penggunaan lemak oleh tubuh untuk energi sama pentingnya seperti
penggunaan kabohidrat. Selain itu, sejumlah besar karbohidrat yang dimakan
pada setiap kali makan diubah menjadi trigliserida, kemudian disimpan, dan
kemudian digunakan sebagai trigliserida untuk energi. Oleh karena itu, lebih dari
setengah keseluruhan energi yang digunakan oleh sel disuplai oleh asam lemak
yang berasal dari triglisrida atau secara tak langsung dari karbohidrat.
1. Pemasukan Asam Lemak ke dalam Mitokondria
Degradasi dan oksidasi asam lemak hanya terjadi dalam mitokondria. Oleh
karena itu, langkah pertama untuk penggunaan asam lemak adalah mentranspor
masuk mitokondria. Terdapat proses yang dikatalisis oleh enzim yang memakai
karnitin sebagai zat pembawa. Setelah berada di dalam mitokndria, asam lemak
memisahkan diri dari karnitin dan kemudian dioksidasi.
2. Degradasi Asam Lemak Menjadi Asetil Koenzim A oleh “Oksidasi Beta”
Molekul asam lemak didegradasi dalam mitokondria dengan secara progresif
melepaskan 2 segmen karbon dalam bentuk asetil koenzim A. Proses ini
dinamakan poses oksidasi beta untuk degradasi asam lemak. Setiap saat reaksi
kimia berlangsung, terbentuk asetil Ko-A baru, dan proses ini berlangsung
berkali-kali sampai seluruh molekul asam lemak pecah menjadi asetil Ko-A.
3. Oksidasi Asetil Ko-A
Molekul asetil Ko-A yang dibentuk oleh oksidasi betas asam lemak masuk ke
dalam siklus asam sitrat dan didegradasi menjadi karbon dioksida dan atom
hidrogen. Hidrogen selanjutnya diksidasi oleh enzim-enzim oksidatif sel untuk
membentuk ATP.
4. ATP yang dibentuk oleh Oksidasi Asam Lemak
4 atom hidrogen dikeluarkan setiap kali satu molekul asetil-KoA dibentuk dari
rantai asam lemak. Hidrogen tambahan dilepaskan di dalam siklus asam sitrat.
Oksidasi keseluruhan atom hidrogen ini meningkatkan pembentukan ATP
menjadi 139 molekul untuk setiap moleku asam stearat yang dioksidasi. Tujuh
molekul ATP lainnya dibentuk dalam cara lain, membuat jumlah total 146
molekul ATP.
C. METABOLISME PROTEIN
Sekitar tiga perempat zat padat tubuh adalah protein, ini terdiri atas protein
stuktural, enzim, gen, protein yang mentranspor oksigen, protein otot yang
menyebabkan kontraksi dan banyak jenis protein lain melakukan fungsi spesifik
di seluruh tubuh baik intrasel maupun ekstrasel.
ASAM AMINO
Unsur utama protein adalah asam amino, 20 diantaranya terdapat di dalam
tubuh dalam jumlah bermakna. Rumus kimia 20 asam amino tersebut,
menunjukkan bahwa mereka semuanya mempunyai dua gambaran umum;
setiap asam amin mempunyai gugusan asam (-COOH) dan gugusan nitrogen
yang terletak berdekatan dengan gugusan asam, biasanya dinyatakan oleh
gugsan amino (-NH2)
KIMIA SINTESIS PROTEIN
Protein disintesis pada semua sel tubuh, dan sifat fungsional setiap sel
tergantung atas jenis protein yang dapat dibentuknya. Pada dasarnya, gen sel
mengatur jenis protein dan karena itu mengatur fungsi sel. Secara kimia, dua
proses dasar harus diselesaikan untuk sintesis protein; yaitu: (1) sintesis asam
amino dan (2) konjungsi asam amino yang sesuai untuk membentuk masingmasing jenis dari protein lengkap pada setiap sel. Bila asam amino yang sesuai
terdapat dalam sel, seluruh protein disintesis dengan cepat. Akan tetapi, setiap
ikatan peptida memerlukan 500 sampai 4000 kalori energi, dan hal ini harus
disuplai dari ATP dan GTP (guanosin trifosfat) di dalam sel. Pembentukan protein
berlangsung melalui dua langkah: (1) “pengaktifan” setiap asam amino, selama
ini asam amino diberi ”energi” oleh energi yang berasal dari ATP dan GTP, dan
(2) peningkatan asam amino menjadi rantai peptida, suatu fungsi yang diatur
oleh sistem genetik setiap sel.
PENGGUNAAN PROTEIN UNTUK ENERGI
Terdapat batas tertinggi jumlah protein yang dapat tertimbun dalam setiap jenis
sel tertentu. Bila sel telah mecapai batas tersebut, setiap penambahan asama
amino dalam cairan tubuh dipecahkan dan digunakan untuk energi atau
disimpan sebagai lemak.degradasi ini terjadi hampir seluruhnya dalam hati, dan
dimulai dengan proses yang dikenal sebagai deaminasi. Deaminasi berarti
pembuangan gugus amino dari asam amino. Hal ini dapat terjadi dengan
beberapa cara, dua diantaranya yang penting adalah: (1) transaminasi, yang
berarti pemindahan gugus amino ke beberapa senyawa penerima, dan (2)
deaminasi oksidatif.
Bahwa gugusan amino dari asam amino dipindahkan ke asam α-ketoglutarat
yang kemudian menjadi asam glutamat. Asam glutamat kemudian dapat
memindahkan gugusan amino ke zat lain atau dapat melepaskannya dalam
bentuk amonia. Pada proses pelepasan gugus amino, asam glutamat sekali lagi
menjadi asam α-ketoglutarat, sehingga siklus dapat diulang berkali-kali.
Pembentukan Urea oleh Hati. Amonia yang dilepaskan waktu deaminasi
dikeluarkan dari darah hampir seluruhnya dengan mengubahnya menjadi urea,
dua molekul amonia dan satu molekul karbon dioksida bersatu sesuai dengan
reaksi bersih berikut:
2NH3 + CO2 H2N – C – NH2 + H20
O
Tingkat-tingkat pembentukan urea dimulai dengan derivat asam amino ornitin,
yang berkaitan dengan satu molekul karbon dioksida dan satu molekul amonia
untuk membentuk zat kedua, sitrulin. Zat ini selanjutnya berikatan dengan
molekul amonia lain untuk membentuk arginin, yang kemudian pecah menjadi
ortinin dan urea. Urea berdifusi dari sel hati masuk ke cairan tubuh dan
diekskresi oleh ginjal, sedngkan ortinin digunakan kembali dalam siklus ini
berkali-kali. Oksidasi Asam Amino yang Telah Mengalami Deaminasi.
Setelah asam amino mengalami deaminasi, asam keto yang dihasilkan pada
sebagian besar keadaan, dioksidasi untuk mengeluarkan energi untuk tujuan
metabolisme. Hal ini biasanya menyangkut dua proses: (1) asam keto diubah
menjadi zat kimia yang sesuai yang dapat masuk siklus asam sitrat dan (2) zat
ini kemudian mengalami degradasi oleh siklus ini dengan cara yang sama seperti
asetil KoA yang berasal dari mrtablisme karbohidrat dan lipid, didegradasi.
Pada umumnya, jumlah adenosin trifosfat yang dibentuk untuk setiap gram
protein yang dioksidasi, sedikit kurang daripada yang dibentuk untuk setiap yang
dioksidasi. Glukoneogenesis dan ketogenesis. Asam amino tertentu yang
telah mengalami deaminasi sama seperti hasil pemecahan yang berasal dari
metabolisme glukosa dan asam lemak. Perubahan asam amino menjadi glukosa
atau glikogen dinamakan glukoneogenesis dan perubahan asama amino menjadi
asam keto atau asam lemak dinamakan ketogenensis. Delapan belas dari 20
asam amino yang mengalami deaminasi memunyai struktur kimia yang
memungkinkan mereka diubah menjadi glukosa, dan 19 dapat diubah menjadi
lemak – 5 langsung dan 14 lainnya mula-mula menjadi karbhidrat dahulu dan
kemudian menjadi lemak.