Keterkaitan Metabolisme, (Anabolisme dengan Katabolisme Karbohidrat, Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein)

Keterkaitan Metabolisme

Sahabat Pembelajaranku seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa metabolisme meliputi anabolisme dan katabolisme. Anabolisme memerlukan energi (endergonik), sedangkan katabolisme menghasilkan energi (eksergonik).

Bagaimanakah hubungan antara anabolisme dengan katabolisme? Marilah kita pelajari dalam bahasan berikut.

1. Keterkaitan Antara Anabolisme dengan Katabolisme Karbohidrat

Telah dipelajari di depan bahwa anabolisme merupakan proses pembentukan senyawa kompleks dari senyawa sederhana dengan memerlukan energi. Jadi, reaksi anabolisme bersifat endergonik. Sementara itu, katabolisme merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi.

Jadi, reaksi katabolisme bersifat eksergonik. Perhatikan skema gambar berikut.

Hubungan katabolisme dan anabolisme karbohidrat

Salah satu proses anabolisme yaitu sintesis atau pembentukan karbohidrat melalui fotosintesis yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan. CO2 dan H2O, dalam reaksi ini, dengan bantuan energi cahaya diubah menjadi karbohidrat yang di dalamnya mengandung energi dalam bentuk ikatan kimia.

Sementara itu dalam sel-sel makhluk hidup, karbohidrat (dalam hal ini glukosa) akan mengalami serangkaian reaksi respirasi sehingga dihasilkan energi. Selain dibebaskan energi, reaksi pemecahan (katabolisme) glukosa ini juga menghasilkan CO2 dan H2O, apabila digambarkan seperti gambar di atas.

2. Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

Karbohidrat bukanlah satu-satunya zat makanan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Zat makanan lain, seperti lemak dan protein dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Tentu saja tahap-tahap reaksinya tidak sama dengan metabolisme karbohidrat.

Hidrolisis lemak menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak akan mengalami beta-oksidasi menjadi asetil Co-A. Selanjutnya, asetil Co-A akan memasuki daur atau siklus Krebs. Sementara itu, gliserol akan diubah menjadi senyawa fosfogliseraldehid (G3P) agar dapat memasuki reaksi glikolisis.

Bagaimana jika protein digunakan sebagai sumber energi?

Protein yang memiliki sistem pencernaan akan dipecah oleh enzim protease menjadi asam amino. Selanjutnya, asam amino mengalami reaksi deaminasi sehingga dihasilkan NH3 atau gugus amin dan asam keto.

Pada mamalia dan beberapa hewan pada umumnya, gugus Amin atau NH3 diubah menjadi urea dan dikeluarkan sebagai urine. Sementara itu, asam keto dapat memasuki reaksi glikolisis atau daur Krebs. Pelajari bagan pada gambar berikut untuk lebih jelasnya.

Metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein

Pada bagan tampak jelas adanya keterkaitan antara metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hal lain yang dapat dijelaskan dari bagan tersebut yaitu bahwa lemak yang ada dalam tubuh kita tidak hanya berasal dari makanan yang mengandung lemak, tetapi dapat juga berasal dari karbohidrat dan protein.

Telah dijelaskan bahwa oksidasi karbohidrat, lemak, dan protein akan menghasilkan energi. Dari ketiga jenis zat makanan tersebut, manakah yang menghasilkan energi paling banyak? Dibandingkan dengan karbohidrat dan protein, lemak lebih banyak menghasilkan energi ketika dioksidasi.

Suatu contoh: satu molekul asam lemak dengan atom 6C (asam heksanoat) yang dioksidasi secara sempurna dapat menghasilkan 44 ATP. Sementara itu, glukosa yang juga mempunyai 6 atom C hanya menghasilkan 36 ATP. Mengapa demikian?

Asam lemak akan memasuki siklus Krebs setelah diubah menjadi asetil Co-A melalui reaksi beta-oksidasi. Asam lemak dengan jumlah atom C = 2n, akan menghasilkan sejumlah n asetil Co-A. Dengan demikian, asam heksanoat (6C) menghasilkan 3 molekul asetil Co-A. Mula-mula, asam heksanoat yang telah teraktivasi (memerlukan 2 ATP) menjadi asil Co-A akan memasuki mitokondria.

Asil Co-A dalam mitokondria mengalami beta-oksidasi. Pada reaksi ini asil Co-A yang berasal
dari asam heksanoat (C = 6) mengalami dua kali siklus dan menghasilkan 3 asetil Co-A (C = 2). Siklus pertama menghasilkan 1 molekul asetil Co-A, 1 FADH, 1 NADH, dan butiril Co-A (4 atom C).

Pada siklus 2 butiril Co-A dioksidasi menjadi 2 molekul asetil Co-A dengan menghasilkan 1 FADH2 dan 1 NADH. Adapun jumlah ATP yang dihasilkan pada beta-oksidasi dapat dihitung sebagai berikut.

Oleh karena aktivasi asam heksanoat menjadi heksanoil Co-A memerlukan 2 ATP, maka hasil bersih ATP = (10 – 2) ATP = 8 ATP. Selanjutnya, 3 molekul asetil Co-A akan memasuki daur Krebs dan mengalami oksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O.

Pada oksidasi 3 molekul asetil Co-A ini dihasilkan 3 × 12 ATP = 36 ATP. Jadi, oksidasi asam lemak menghasilkan 44 ATP. Hal ini juga menunjukkan bahwa makin panjang rantai karbon yang menyusun asam lemak, energi yang dihasilkan makin besar.

Misalnya pada asam palmitat yang mempunyai 15 atom C menghasilkan 129 ATP. Bukan hanya itu, senyawa lain hasil hidrolisis lemak yaitu gliserol dapat memasuki jalur glikolisis setelah diubah menjadi gliseraldehid 3-fosfat (PGAL).

Selanjutnya, PGAL akan diubah menjadi PEP. PEP harus diubah menjadi asetil Co-A agar dapat memasuki daur Krebs. Dari reaksi oksidasi, gliserol juga dihasilkan cukup banyak energi yaitu sekitar (36 ATP). Perhatikan skema pada gambar berikut.

Jalur beta-oksidasi asam lemak

3. Teknologi yang Berkaitan dengan Metabolisme Makanan

Saat ini, teknologi di bidang pengolahan makanan telah berkembang pesat. Para produsen telah menemukan celah pasar yang luar biasa di bidang ini. Terbukti dengan beredarnya makanan-makanan substitusi dan suplemen bagi orang-orang yang mempunyai masalah dengan metabolisme.

Makanan Berkadar Gula Rendah

Telah dijelaskan di depan bahwa tujuan utama metabolisme dalam tubuh untuk memperoleh energi. Kita ambil contoh saat kita makan sepiring nasi. Nasi yang kita kunyah dalam mulut, segera mengalami pencernaan enzimatis oleh ptialin. Pada saat itu, nasi (karbohidrat) dipecah menjadi glukosa dan maltosa.

Selanjutnya, maltosa mengalami pencernaan lanjutan dalam usus halus. Maltosa tersebut kemudian dipecah oleh enzim maltase sehingga menghasilkan 2 molekul glukosa. Glukosa yang dihasilkan terlarut dalam darah dan diangkut menuju sel-sel tubuh. Pada tubuh kita terdapat hormon insulin yang bertugas mengendalikan kadar gula dalam darah.

Pada orang dewasa normal, kadar gula dalam darah berkisar antara 110 mg/dL–200 mg/dL. Jika gula dalam darah kadarnya melebihi angka tersebut (misalnya > 300 mg/dL), aktivitas tubuh akan terganggu.

Seseorang yang kadar gulanya melebihi normal dikatakan orang tersebut menderita diabetes millitus (DM). Mengapa kadar gulanya dapat melebihi angka normal? Salah satu sebabnya kelenjar penghasil insulin tidak dapat bekerja dengan baik. Bagi penderita DM tidak dianjurkan mengonsumsi makanan yang mengandung banyak gula.

Hal ini bertujuan agar kadar gulanya terkendali. Oleh karena itu diperlukan terapi makanan khusus untuk membantu penderita DM.

Lain halnya jika penderita DM mengonsumsi gula rendah kalori, misalnya dengan pemanis buatan (aspartam dan sorbitol), ia akan baik-baik saja. Mengapa demikian? Bahan pemanis buatan, seperti aspartam dan sorbitol tidak mengalami metabolisme dalam sel-sel tubuh sehingga tidak menambah kadar gula dalam darah.

Meskipun demikian makanan maupun minuman yang diberi pemanis buatan tetap terasa manis. Bahkan pemanis buatan ini rasa manisnya 10 hingga ratusan kali lebih manis dibandingkan dengan gula tebu.