Biokimia Farmasi: Metabolisme Karbohidrat

Ringkasan: Metabolisme Karbohidrat

Kuliah ini menjelaskan pencernaan, penyerapan, penyimpanan, dan pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi. Metabolisme karbohidrat terhubung dengan metabolisme lemak dan protein melalui asetil-KoA dan siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat disebut jalur amfibolik karena berperan dalam pemecahan maupun pembentukan molekul.

1. Pencernaan dan Penyerapan Karbohidrat

• Karbohidrat kompleks harus dipecah menjadi monosakarida sebelum dapat diserap.
• Pencernaan pati dimulai di mulut. Enzim alfa-amilase dalam saliva memecah pati menjadi molekul yang lebih kecil, termasuk dekstrin.
• Di usus halus, amilase pankreas melanjutkan pemecahan pati. Enzim pada permukaan usus kemudian memecah disakarida:
  • Maltosa menjadi glukosa.
  • Sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.
  • Laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.
• Monosakarida diserap melalui dinding usus, masuk ke pembuluh darah, lalu dibawa melalui sirkulasi portal ke hati sebelum diedarkan ke jaringan.
• Kuliah juga membahas transporter glukosa dan fruktosa serta peran insulin dalam membantu pengambilan glukosa oleh jaringan.

2. Peran Insulin dan Pengaturan Glukosa Darah

• Peningkatan glukosa darah merangsang sel beta pankreas untuk melepaskan insulin.
• Secara ringkas, peningkatan ATP di sel beta menutup kanal kalium sensitif-ATP. Hal ini menyebabkan depolarisasi, membuka kanal kalsium, dan memicu pelepasan granula insulin.
• Insulin membantu menurunkan glukosa darah dengan mendorong pengambilan glukosa oleh jaringan, termasuk melalui perpindahan GLUT4 ke membran sel otot dan jaringan lemak.
• Glukosa yang masuk ke sel dapat digunakan untuk menghasilkan ATP atau disimpan sebagai glikogen.
• Glukagon memiliki efek berlawanan dengan insulin: membantu menaikkan glukosa darah, terutama melalui pemecahan glikogen dan pembentukan glukosa baru.

3. Tahapan Umum Katabolisme Karbohidrat

Kuliah membagi pemanfaatan karbohidrat menjadi tiga tahap utama:

1. Pencernaan: karbohidrat makanan dipecah menjadi monosakarida.
2. Pembentukan asetil-KoA: glukosa mengalami glikolisis menjadi piruvat, lalu piruvat dapat diubah menjadi asetil-KoA.
3. Oksidasi dan pembentukan ATP: asetil-KoA diproses dalam siklus asam sitrat. Elektron dari NADH dan FADH₂ diteruskan ke rantai transpor elektron dan digunakan dalam fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP.

Glikolisis berlangsung di sitosol. Oksidasi piruvat dan siklus asam sitrat berlangsung di mitokondria, sedangkan rantai transpor elektron berada pada membran dalam mitokondria.

4. Glikolisis dan Nasib Piruvat

• Glikolisis memecah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat.
• Proses ini menggunakan 2 ATP pada tahap awal dan menghasilkan 4 ATP pada tahap berikutnya. Hasil bersihnya adalah 2 ATP, ditambah 2 NADH.
• Jika oksigen tersedia, piruvat masuk ke mitokondria dan diubah menjadi asetil-KoA melalui dekarboksilasi oksidatif. Proses ini menghasilkan NADH dan CO₂.
• Dalam kondisi anaerob, piruvat dapat diubah menjadi laktat. Reaksi ini membantu meregenerasi NAD⁺ agar glikolisis tetap berlangsung.
• Asetil-KoA menjadi bahan untuk siklus asam sitrat. Satu molekul glukosa menghasilkan dua piruvat, yang dapat menghasilkan dua asetil-KoA dan menjalani dua putaran siklus tersebut.

5. Siklus Asam Sitrat dan Fosforilasi Oksidatif

• Asetil-KoA memasuki siklus asam sitrat, yang juga disebut siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat.
• Siklus ini mengoksidasi asetil-KoA, melepaskan CO₂, dan menghasilkan NADH, FADH₂, serta GTP/ATP.
• NADH dan FADH₂ membawa elektron ke rantai transpor elektron. Oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir, dan gradien proton yang terbentuk digunakan oleh ATP sintase untuk menghasilkan ATP.
• Kuliah menggunakan perhitungan konvensional bahwa satu NADH setara dengan 3 ATP dan satu FADH₂ setara dengan 2 ATP. Dengan konvensi tersebut, hasil totalnya sekitar 36 ATP bersih per glukosa atau 38 ATP sebelum dikurangi ATP yang digunakan pada awal glikolisis. Angka ini mencerminkan konvensi perhitungan dalam materi.
• Vitamin B yang disebut berperan sebagai kofaktor dalam berbagai reaksi meliputi riboflavin (B₂), niasin (B₃), tiamin (B₁), dan asam pantotenat (B₅).

6. Penyimpanan dan Mobilisasi Glukosa

• Glikogenesis adalah pembentukan glikogen dari glukosa ketika pasokan glukosa mencukupi atau berlebih. Glikogen terutama disimpan di hati dan otot.
• Glikogenolisis adalah pemecahan glikogen untuk menyediakan bahan bakar saat dibutuhkan, misalnya ketika asupan makanan rendah atau saat melakukan aktivitas fisik.
• Glikogen hati membantu mempertahankan kadar glukosa darah, sedangkan glikogen otot terutama digunakan oleh otot itu sendiri.
• Ketika simpanan glikogen banyak berkurang, tubuh dapat meningkatkan penggunaan sumber energi lain.
• Jika asupan karbohidrat berlebih dan kapasitas penyimpanan glikogen terlampaui, kelebihan energi dapat diarahkan untuk pembentukan lemak dan disimpan sebagai trigliserida.

7. Glukoneogenesis dan Siklus Cori

• Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari bahan nonkarbohidrat, terutama laktat, gliserol, dan asam amino tertentu. Proses ini terutama berlangsung di hati dan penting ketika asupan glukosa atau simpanan glikogen rendah.
• Glukoneogenesis bukan sekadar kebalikan glikolisis. Beberapa tahapnya menggunakan enzim berbeda untuk melewati reaksi glikolisis yang tidak dapat dibalik secara langsung.
• Dalam Siklus Cori, laktat yang dihasilkan jaringan seperti otot dibawa ke hati dan dapat diubah kembali menjadi glukosa. Glukosa kemudian dapat diedarkan kembali ke jaringan.
• Materi menekankan bahwa protein bukan sumber energi utama, tetapi asam amino dapat digunakan dalam keadaan tertentu.

8. Gagasan Utama tentang Energi

• Katabolisme memecah molekul dan melepaskan energi; sebagian energi ditangkap dalam ATP.
• Anabolisme menggunakan energi untuk menyusun atau menyimpan molekul, termasuk dalam pembentukan glikogen.
• Penggunaan ATP mengubahnya kembali menjadi ADP dan fosfat. Proses menghasilkan dan menggunakan energi berlangsung berulang untuk menunjang fungsi sel dan menjaga keseimbangan tubuh.

Arahan Diskusi Kelas

Dosen meminta peserta untuk:

• Menjawab pertanyaan pemicu tentang metabolisme karbohidrat.
• Mencari dan menyiapkan jawaban untuk dibahas bersama di kelas, dengan diskusi dipandu moderator dari kalangan mahasiswa.
• Menyertakan referensi pendukung untuk jawaban.
• Mengumpulkan tugas atau latihan melalui Google Classroom sesuai arahan dosen.

Pembicara dan Sumber

• Dosen/pengajar Biokimia Farmasi dari kanal PharmEdu Official; nama pribadi tidak disebutkan dalam subtitle.
• Tidak ada pembicara lain yang dapat diidentifikasi dari subtitle.