karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. contoh; glukosa C6H12O6, sukrosa C12H22O11, sellulosa (C6H10O5)n. Rumus umum karbohidrat Cn(H2O)n. Karbohidrat juga dapat diartikan polihidroksi aldehid (aldose) atau polihidroksi keton (ketose) dan turunannya atau senyawa yang bila dihidrolisa akan menghasilkan salah satu atau kedua komponen diatas. Karbohidrat berasal dari bahasa Jerman, yaitu “Kohlenhydrate” dan dari bahasa Perancis, yaitu “Hydrate de Carbon”. Penamaan ini didasarkan atas komposisi unsur karbon yang mengikat hidrogen dan oksigen dalam perbandingan yang selalu sama seperti pada molekul air yaitu perbandingan 2 : 1. Karena komposisi yang demikian, senyawa ini pernah disangka sebagai hidrat karbon, tetapi sejak 1880, senyawa tersebut bukan hidrat dari karbon.

Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa Arab "sakkar" artinya gula. Karbohidrat sederhana mempunyai rasa manis sehingga dikaitkan dengan gula. Melihat struktur molekulnya, karbohidrat lebih tepat didefinisikan sebagai suatu polihidroksialdehid atau polihidroksiketon. Contoh glukosa; adalah suatu polihidroksi aldehid karena mempunyai satu gugus aldehid da 5 gugus hidroksil (OH). Karbohidrat memegang peranan penting dalam sistem biologi khususnya dalam respirasi. Karbohidrat dihasilkan oleh proses fotosintesa di dalam tanaman-tanaman berdaun hijau. Karbohidrat dapat dioksida menjadi energi, misalnya glukosa dalam sel jaringan manusia dan binatang. Fermentasi karbohidrat oleh kamir atau mikroba lain dapat menghasilkan CO2, alkohol, asam organik dan zat-zat organik lainnya. Karbohidrat merupakan sumber energi bagi aktivitas kehidupan manusia disamping protein dan lemak. Membekalkan tenaga bagi aktiviti harian seperti gerakkan, pertumbuhan dan lain-lain aktiviti sel di dalam badan.

Membekalkan tenaga haba untuk memastikan suhu badan manusia kekal pada 36.9° C.Sebagai makanan simpanan dalam haiwan dan tumbuhan Di Indonesia kira-kira 80 – 90% kebutuhan energi berasal dari karbohidrat, karena bahan makanan pokok yang biasa dimakan sebagian besar mengandung komponen karbohidrat seperti beras, jagung, sagu dan lain-lain. Sedangkan di Amerika sumber energi berasal dari karbohidrat 46%, lemak 42% dan protein 12%.

Dalam bahan-bahan pangan nabati, karbohidrat merupakan komponen yang relatif tinggi kadarnya. Beberapa zat yang termasuk golongan karbohidrat adalah gula, dekstrin, pati, selulosa, hemiselulosa, pektin, gum dan beberapa karbohidrat yang lain. Unsur-unsur yang membentuk karbohidrat hanya terdiri dari karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O), kadang-kadang juga nitrogen (N). Pentosa dan hektosa merupakan contoh karbohidrat sederhana, misalnya arabinosa, glukosa, fruktosa, galaktosa dan sebagainya.

B. Pencernaan Karbohidrat

Agar karbohidrat dapat dipergunakan untuk keperluan tubuh maka, karbohidrat harus dipecah menjadi senyawa yang sederhana sehingga dapat melewati dinding usus kemudian masuk ke sirkulasi darah. Monosakharida adalah karbohidrat sederhana yang secar normal bisa melewati dinding usus. Proses pemecahan karbohidrat kompleks menjadi sederhana disebut proses pencernaan karbohidrat. Di dalam mulut, makanan bercampur dengan amylase yang akan mengubah starch/pati menjadi dekstrin. Umumnya hanya sebagian kecil yang dapat dicerna. Sebelum makanan bereaksi asam dengan adanya HCL yang diproduksi lambung, pati akan diubah sedapat-dapatnya menjadi disakharida. Di dalam lambung tidak ada pemecahan pati, kemudian dari lambung makanan masuk ke usus, media yang sedikit basa adalah penting untuk bekerjanya “starch splitting enzym” yang disekresikan oleh kelenjar dinding usus. Pancreatic amylase memecah pati menjadi disakharida. Perubahan akhir pemecahan sukrosa > fruktosa + glukosa dilakukan oleh enzim intestinal sukrase. Maltosa > glukosa + glukosa dilakukan oleh enzim intestinal maltase. Laktosa > galaktosa + glukosa dilakukan oleh enzim intestinal laktase.

Fosforilasi glukosa

Segera setelah masuk ke dalam sel. Glukosa bergabung dengan satu radikal fosfat. Fosforilasi ditingkatkan terutama oleh enzim glukokinase di dalam hati dan dan oleh heksokinase di dalam sebagian besar sel yang lain. Fosforilasi glukosa hampir seluruhnya ireversibel kecuali di sel hati, sel epitel tubulus ginjal, dan sel epitel usus .

Penyimpanan Glikogen di Hati dan Otot

Setelah di absorbsi di dalam sel, glukosa dapat segera dipakai untuk melepaskan energi ke sel atau dapat disimpan dalam bentuk glikogen, yang merupakan polimer besar glukosa.

Semua sel tubuh mempunyai kemampuan untuk menyimpan paling sedikit beberapa glikogen, tetapi sel-sel tertentu dapat menyimpan dalam jumlah yang besar,terutama sel hati yang dapat menyimpan glikogen sebanyak 5-8 persen dari beratnya, dan sel-sel otot yang mampu menyimpan glikogen sebanyak 1-3 persen. Molekul glikogen dapat dipolimerisasi dan polimernya bisa mencapai hampir semua berat molekul, dengan berat molekul rata-rata 5 juta atau lebih besar.

Konversi dari monosakarida menjadi senyawa presipitat dengan berat molekul tinggi (glikogen) memungkinkan tersimpannya karbohidrat dalam jumlah yang besar tanpa mengubah tekanan osmotik cairan intrasel secara bermakna. Konsentrasi yang tinggi dari dari monosakarida yang mudah larut dengan berat molekul rendah akan sangat mengganggu hubungan osmotik antara cairan intrasel dan ekstrasel.

Glikogenesis – Proses pembentukan Glikogen

Reaksi kimia untuk glikogenesis diperlihatkan pada gambar dibawah. Dari gambar ini, dapat dilihat bahwa glukosa -6-fosfat dapat diubah menjadi glukosa-1-fosfat ; yang kemudian diubah menjadi uridin.difosfat glukosa, yang ahirnya diubah menjadi glikogen. Beberapa enzim khusus dibutuhkan untuk menyebabkan perubahan-perubahan ini, dan setiap monosakarida yang dapat diubah menjadi glukosa dapat masuk ke dalam reaksi tersebut. Senyawa tertentu yang lebih kecil meliputi asam laktat, gliserol,asam pirufat, dan beberapa asam aminodeaminasi, dapat juga diubah menjadi glukosa atau senyawa yang hamper serupa dan kemudian diubah menjadi glikogen.

Pemindahan Glikogen yang disimpan – Glikogenolisis

Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen yang disimpan sel untuk membentuk kembali glukosa di dalam sel. Glukosa kemudian dapat digunakan untuk menyediakan energi. Glikogenolisis tidak dapat terjadi pembalikan reaksi kimia yang sama yang dipakai untuk membentuk glikogen, sebagai gantinya, setiap molekul glukosa yang berurutan pada masing-masing cabang polimer glikogen dilepaskan melalui proses fosforilasi yang dikatalisis oleh enzim fosforilase.

            Pada keadaan istirahat fosforilase terdapat dalam bentuk tidak aktif, sehingga glikogen tetap dapat disimpan.  Bila pembentukan glukosa dari glikogen diperlikan kembali, fosforilase harus diaktifkan terlebih dahulu. Hal ini dapat dicapai dalam babarapa cara, meliputi dua cara berikut ini.

Aktivasi Fosforilase oleh Epinefrin atau oleh Glukagon.

Dua hormon, epinefrin dan glucagon, dapat mengaktifkan fosforilase dan dengan demikian menimbulkan glikogenolisis secara cepat. Pengaruh pertama dari masing-masing hormone ini adalah peningkatan pembentukan siklik AMP di dalam sel, yang kemudian memicu suatu rangkaian reaksi kimia yang mengaktifkan fosforilase.

            Epinefrin dilepaskan oleh medulla adrenal ketika sestim syaraf simpatis dirangsang. Oleh karena itu, salah satu fungsi syaraf simpatis adalah meningkatkan penyediaan glukosa untuk metabolism energy yang cepat.

            Glucagon adalah hormone yang disekresi oleh sel alfa pancreas apabila kadar gula darah turun sangat rendah. Glucagon merangsang pembentukan siklik AMP terutama di sel hati.

Pelepasan Energi dari Molekul Glukosa Melalui jalur Glikolisis

            Karena oksidasi lengkap dari satu gram molekul glukosa melepaskan energy sebasar 688.000 kalori dan hanya 12.000 kalori yang dibutuhkan untuk membentuk satu gram molekul ATP, banyak energy yang akan terbuang percuma apabila glukosa hendak di dekomposisi sekaligus menjadi air dasn karbondoksida sewaktu membentuk hanya satu molekul ATP.

Glikolisis dan Pembentukan Asam piruvat

            Sejauh ini, cara terpenting untuk melepaskan energy dari molekul glukosa dimulai dari proses glikolisis produk ahir glikolisis selanjutnya dioksidasi untuk menghasilkan energy. Glikolisis berarti memecahkan molekul glukosa untuk membentuk dua molekul asam piruvat.

Pembentukan ATP Selama Glikolisis

            Walaupun terdapat banyak reaksi kimia dalam proses rangkaian glikolisis, hanya sebagian kecil energy bebas dalam molekul dalam glukosa yang dibebaskan di sebagian besar langkah. Akan tetapi, diantar a tahap 1,3-asam difosfologi serat dan 3-asam fosfogliserat dan sekali lagi diantara tahap asam fosfoenolfirufat dan asam piruvat, jumlah energy yang dibebaskan lebih dari 12.000 kalori per mol, yaitu jumlah yang dibutuhkan untuk membentuk ATP, dan reaksi digandakan sedemikian rupa hingga terbentuk ATP. Jadi, terdapat total 4 molekul ATP yang sudah dibentuk dari setiap molekul fruktosa 1,6-difosfat yang diuraikan menjadi asam piruvat.

Konversi asam piruvat menjadi asetil koenzim A

            Tahap berikut dalam degradasi glukosa adalah konversi dua tahap dari dua molekul asam piruvat yang dihasilkan menjadi dua molekul asetil koenzim A (asetil-KoA).