Metabolisme Karbohidrat, Lemak, & Protein Pada Manusia

Our Score
Apakah artikel ini memuaskan?
[Total: 3 Average: 4.7]

Terdapat tiga makronutrien yang esensial untuk kelangsungan hidup manusia yaitu karbohidrat, lemak, dan protein. Sehingga, metabolisme dari karbohidrat, lemak, dan protein merupakan sesuatu yang esensial untuk mempertahankan kehidupan kita.

Metabolisme: Bagaimana Cara Sel Memanen Energi dari Makanan?

image credit: biovision

Metabolisme secara luas didefinisikan sebagai jumlah proses biokimia dalam organisme hidup yang menghasilkan atau mengkonsumsi energi.1 Metabolisme juga merupakan jumlah dari katabolisme (reaksi pemecahan) dan anabolisme (reaksi pembangunan).2

Jalur metabolisme dari ketiga makronutrien ini saling berkaitan dengan satu sama lain. Katabolisme dan anabolisme dari ketiga substrat ini akan menghasilkan sebuah hasil sampingan (reaktan) yang juga akan berkontribusi terhadap keseluruhan jalur metabolisme.3

Metabolisme dapat dianalogikan sebagai kereta api yang berjalan diatas rel. Satu sekrup yang hilang dapat mengacaukan laju kereta. Hal yang serupa juga dapat terjadi dengan metabolisme.

Metabolisme Karbohidrat

Glikolisis adalah jalur sitoplasma yang memecah karbohidrat (glukosa) dan menghasilkan energi menjadi dua senyawa tiga karbon. Dengan bantuan enzim heksokinase, glukosa terperangkap oleh fosforilasi.

Dalam reaksi ini, adenosin trifosfat (ATP) digunakan dan hasilnya, glukosa-6-P, menghambat heksokinase. Glikolisis terjadi dalam 10 tahap, di mana lima di tahap persiapan dan lima di tahap pembayaran.

Enzim pembatas laju adalah fosfofruktokinase. Senyawa berenergi tinggi, seperti 1,3-bisfosfogliserat dan fosfoenolpiruvat, menghasilkan ATP melalui fosforilasi tingkat substrat.

Untuk pembangkit energi, glikolisis digunakan oleh semua sel di dalam tubuh. Piruvat dalam pengaturan aerobik dan laktat dalam lingkungan anaerob adalah hasil akhir dari glikolisis. Untuk keluaran energi yang lebih banyak, Piruvat bergabung dengan siklus Krebs.4 Dalam siklus Krebs atau disebut juga dengan tricarboxylic acid cycle (TCA), banyak sekali hal yang terjadi.

Metabolisme Protein

Perlu diketahui bahwa unit terkecil dari protein adalah asam amino. Dalam metabolisme protein sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi, ada dua hal yang harus diperhatikan:

  1. Pertama, nitrogen harus diekstraksi sebelum asam amino menjadi berguna secara metabolik dalam komposisi asam amino.
  2. Kedua, setidaknya ada dua puluh asam amino yang berbeda, yang masing-masing membutuhkan jalur degradasi yang berbeda.

Penting untuk menyebutkan bahwa terdapat dua jenis reaksi yang melibatkan asam amino untuk tujuan kita di sini: transaminasi dan deaminasi. Enzim aminotransferase mengubah asam amino menjadi asam alfa-keto masing-masing dalam jenis reaksi pertama dengan memindahkan gugus amino dari satu asam amino ke gugus asam alfa-keto.5

Reaksi ini memfasilitasi pertukaran asam amino. Dalam bentuk amonia, jenis reaksi kedua, deaminasi, memisahkan gugus amino dari asam amino. Deaminasi oksidatif glutamat menghasilkan alfa-keto-glutarat (siklus perantara TCA) dan amonia di hati yang diubah menjadi urea dan diekskresikan.

Di jaringan lain, reaksi deaminasi menghasilkan amonia yang biasanya dimasukkan ke dalam glutamat untuk menghasilkan glutamin, yang merupakan pembawa darah utama dari gugus amino.

Oleh karena itu, semua asam amino dapat diubah menjadi perantara siklus TCA dengan reaksi transaminasi / deaminasi, secara langsung atau dengan konversi menjadi piruvat atau asetil-CoA.5

Metabolisme Lemak

Jalur metabolisme terakhir adalah lemak. Kolesterol dan trigliserida adalah lipid yang berhubungan dengan jalur glukosa. Kolesterol memberikan fleksibilitas membran sel dan merupakan prekursor hormon steroid.

Sintesis kolesterol dimulai dengan gugus asetil yang ditransfer dari asetil KoA dan berlanjut hanya dalam satu arah; sulit untuk membalikkan proses tersebut. Sehingga, sintesis kolesterol melibatkan metabolisme glukosa sebagai perantara.2,6

Sebagai salah satu jenis penyimpanan energi jangka panjang pada hewan, trigliserida terdiri dari satu gliserol dan tiga asam lemak. Trigliserida dapat dihasilkan dan dipecah melalui bagian jalur katabolisme glukosa. Gliserol dapat difosforilasi, dan dilanjutkan dengan glikolisis, menjadi gliserol-3-fosfat.

Dalam proses yang disebut beta-oksidasi yang terjadi dalam matriks mitokondria, asam lemak dikatabolisme dan rantai asam lemaknya diubah menjadi dua unit karbon dari gugus asetil, sehingga membentuk NADH dan FADH2.

Untuk membentuk asetil KoA yang melewati siklus asam sitrat ketika berinteraksi dengan oksaloasetat, gugus asetil diambil oleh CoA. Rantai transpor elektron kemudian menggunakan NADH dan FADH2.2,3,6

Referensi:

1. DeBerardinis R, Thompson C. Cellular Metabolism and Disease: What Do Metabolic Outliers Teach Us?. Cell. 2012 [accessed 2021 Jan 9];148(6):1132-1144.

2. McCarthy J, Esser K. Anabolic and catabolic pathways regulating skeletal muscle mass. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 2010 [accessed 2021 Jan 9];13(3):230-235.

3. Da Poian A, El-Bacha T, Luz M. Nutrient Utilization in Humans: Metabolism Pathways. Nature Education. 2010 [accessed 2021 Jan 9];3(9):11.

4. Kumari A. Sweet biochemistry. 1st ed. London: Elsevier; 2018.

5. Akram M. Citric Acid Cycle and Role of its Intermediates in Metabolism. Cell Biochemistry and Biophysics. 2013 [accessed 2021 Jan 10];68(3):475-478.

6. Williams N, O’Neill L. A Role for the Krebs Cycle Intermediate Citrate in Metabolic Reprogramming in Innate Immunity and Inflammation. Frontiers in Immunology. 2018 [accessed 2021 Jan 10];9.