Mekanisme Metabolisme Tubuh Beatrix Flora E.Siregar 10.2010.220 B6 Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jl. Terusan Arjuna No.6 Jakarta Barat 11510 Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731 Jakarta Latar belakang Manusia melakukan aktivitasnya dengan menggunakan energi. Energi tersebut didapat dari hasil metabolisme bahan makanan yang masuk dalam tubuhnya. Bahan makanan utama penghasil energi terdiri dari karbohidrat, protein dan lemak yang merupakan makromolekul yang akan dipecah dalam proses metabolisme dalam tubuh untuk menghasilkan energi. 1 Tinjauan Pustaka
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Mekanisme Metabolisme Tubuh
Beatrix Flora E.Siregar
10.2010.220
B6
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Jl. Terusan Arjuna No.6 Jakarta Barat 11510
Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731
Jakarta
Latar belakang
Manusia melakukan aktivitasnya dengan menggunakan energi. Energi tersebut
didapat dari hasil metabolisme bahan makanan yang masuk dalam tubuhnya. Bahan makanan
utama penghasil energi terdiri dari karbohidrat, protein dan lemak yang merupakan
makromolekul yang akan dipecah dalam proses metabolisme dalam tubuh untuk
menghasilkan energi.
1
Tinjauan Pustaka
A. Mekanisme metabolisme karbohidrat
Karbohidrat sebagai zat gizi merupakan nama kelompok zat yang terdiri atas
unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O) , yang umumnya memiliki
rumus kimia Cn(H2O)n. karbohidrat dalam makanan umumnya hanya 3 jenis:
monosakarida, disakarida dan polisakarida. Di mana monosakaridan dan disakarida
terasa manis. Sumber karbohidrat dapat berasal dari hewani dan nabati, seperti pada
tumbuhan tebu. Kebutuhan tubuh akan karbohidrat diperhitungan fungsinya sebagai
penghasil energi1.
Ada 2 lintasan pemecahan karbohidrat yaitu mayor pathway (yang paling utama dan
umum terjadi) dan minor pathway ( jarang terjadi).
Mayor pathway
1. Embden Meyerhof
Lintasan glikolisis merupakan lintasan utama bagi penggunaa glukosa dan
ditemukan dalam semua sel tubuh. Lintasan glikolisis dapat menggunakan oksigen
bila tersedia (aerob) atau dapat dalam keadaan sama sekali tanpa oksigen
(anaerob). Semua enzim pada lintasan glikolisis ditemukan di dalam fraksi sel
yang soluable di luar mitokondria, yaitu sitosol. Enzim-enzim ini mengkatalasikan
berbgai reaksi yang terlibat dalam glikolisis glukosa menjadi piruvat dan laktat
dengan:
Glukosa memiliki lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat.
Proses ini dilangsungkan oleh enzim heksokinase. Namun demikian dalam sel
parenkim hati dan sel pulau Langerhans pankreas, fungsi tersebut dilaksanakan
oleh enzim glukokinase, yang aktivitasnya dalam hati dapat dipicu serta
dipengaruhi oleh perubahan status gizi. ATP diperlukan sebagai donor fosfat, dan
seperti pada banyak reaksi yang melibatkan fosforilasi, ATP bereaksi sebagai
kompleks Mg-ATP. Ujung terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP akan
digunakan dan ADP dihasilkan. Rekasi ini akan disertai dengan hilangnya energi
bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan dengan demikian dalam kondisi
fisiologi reaksi tersebut dapat dianggap tidak reversibel. Heksokinase akan
dihambat secara alosterik oleh produk reaksi, yaitu glukosa 6-fosfat. Heksokinase,
yang pada dasarnya terdapat dalam semua sel ekstra hepatik, memiliki afinitas
yang tinggi (Km yang rendah) terhadap susbtratnya, glukosa. Enzim tersebut
berfungsi menjamin pasokan glukosa bagi jaringan, sekalipun dengan konsentrasi
gula darah yang rendah, lewan fosforilasi semua glukosa yang masuk dalam sel
2
sehingga mempertahankan gradiean konsentrasi glukosa yang besar antara darah
dan lingkungan intrasel. Heksokinase bekerja pada anomer α maupun β dari
glukosa dan juga mengkatalisasikan reaksi fosforilasi jenis-jenis heksosa lainnya
walau dengan kecepatan rendah dibanding glukosa. Glukokinase berfungsi
mengeluarkan glukosa dari dalam darah setelah makan. Berbeda dengan
heksikonase enzim ini mempunyai nilai Km yang tinggi terhadap glukosa dan
bekerja secara optimal pada konsentrasi glukosa darah di atas 5 mmol/L.
Glukosa 6-fosfat adalah senyawa penting yang dijumpai pada titik temu antar
beberapa lintasan metabolik (glikolisis, glukoneogenesis, lintasan pentosa fosfat,
glikogenesis, glikogenolisis). Dalam glikolisissenyawa ini diubah menjadi fruktosa
6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase, yang meliputi reaksi
isomerisasi aldosaketosa. Reaksi tersebut hanya bekerja pada anomer α glukosa 6-
fosfat. Reaksi ini diikuti oleh reaksi fosfolirasi lainya dengan ATP yang dikatalisis
oleh enzim fosfofruktokinase-1 untuk memproduksi fruktosa 1,6-bifosfat.
Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik serta dapat dibentuk
kembali dalam pengaturan kecepatan glikolisis. Reaksi fosfofruktokinase
merupakan bentuk lain rekais yang secara fungsional bisa dianggap ireversibel
dalam keadaan fisiologis. Fruktosa 1,6-bifosfat akan dipecah oleh enzim aldotase
(fruktosa 1,6-bifosfat aldotase) menjadi 2 senyawa triosa fosfat, yaitu:
gliseraldehid 3-fosfat dan dihidrokiaseton fosfat1.
Beberapa enzim aldolase berbeda ditemukan dan semuanya mengandung 4
subunit. Enzim aldolase A terdapat dalam sebagian besar jaringan tubuh, enzim
aldolase B terdapat juga dalam hati dan ginjal. Gliseraldehid 3-fosfat dan
dihidroksiaseton fosfat mengalami interkonversi dengan bantuan enzim fosfotriosa
isomerase. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi gliseraldehid 3-fosfat menjadi
1,3-bifosfatgliserat karena aktivitas enzim fosfotriase isomerase, senyawa
dihidroksiaseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-difosfogliserat lewat
gliseraldehid 3-fosfat. Enzim yang bertanggungjawab atas oksidasi tersebut yaitu
gliseraldehid 3-fosfat dihidrogenase, merupakan enzim yang bergantung pada
NAD, dimana enzim tersebut memiliki rumus bangun terdiri atas 4 polipeptida
(monomer) yang identik sehingga membentuk tetramer. Empat gugus –SH terdapat
pada setiap polipeptida yang berasal dari residu sistein dalam rantai polipeptida.
Salah satu gugus –SH ditemukan pada tempat aktif tempat aktif enzim. Subtrat
yang awalnya bergabung dengan gugus –SH ini membentuk senyawa tiohemiasetal
3
yang lalu diubah menjadi senyawa ester tiol energi-tinggi lewat oksidasi, atom
hidrogen dari oksidasi ini dipindahkan pada NAD+ yang terikat pada enzim.
NADH dihasilkan pada enzim tak terikat erat pada enzim. Sehingga NADH dapat
digantikan dengan NAD+ lain.2 Lewat fosforolisis ditambahkan fosfat anorganik
(Pi) sehingga terbentuk 1,3-bifosfogliserat dan enzim bebas dengan gugus –SH
dibentuk lagi dan dilepaskan. Energi yang dihasilkan proses oksidasi disimpan
lewat pembentukan ikatan sulfur energi tinggi. Fosfat energi tinggi ini ditangkap
sebagai ATP dalam reaksi selanjutnya menjadi ADP yang dikatalisasi oleh
fosfogliseratkinase dengan meningalkan senyawa 3-fosfogliserat. Karena 2
molekul triosa fosfat dibentuk per molekul glukosa yang menjalani glikolisis, maka
2 molekul ATP akan dihasilkan pada tahap ini per molekul glukosa; jadi peristiwa
ini merupakan contoh fosforilasi pada tingkat substrat. Jika terdapat arsenat,
senywa ini akan bersaing dengan fosfat anorganik (Pi) dalam reaksi di atas
menghasilkan 1-arseno-3-fosfogliserat yang dihidrolisis spontang menghasilkan 3-
fosfogliserat dengan panas, tanpa produksi ATP. Ini menunjukan kemampunan
aresenat melakukan proses pemisahan oksidasi dan fosforilasi. Senyawa 3-
fosfogliserat terjadi reaksi tersebut diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim
fosfogliserat mutase.
Tahap berikutnya dikatalisasi oleh enzim enolase dan meliputi dehidrasi serta
distribusi kembali energi di dalam molekul, dengan menaikan valensi fosfat pada
posisi 2 ke status energi-tinggi, sehingga terbentuk fosfoenolpiruvat. Enolase
dihambat oleh fluorida (bahan yang mencegah glikolisis sebelum pemeriksaan
kadar glukosa darah). Enzim ini juga bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.
Fosfat energi-tinggi pada fosfoenopiruvat dipindahkan pada ADP oleh
enzimpiruvat kinese untuk menghasilkan 2 molekul ATP permolekul glukosa yang
teroksidasi dalam tahap ini. Enolpiruvat yang terbentuk dalam reaksi ini akan
dikonversi spontan menjadi bentuk keto piruvat. Peristiwa ini merupakan reaksi
nonekuilibrium lainnya yang disertai hilangnya energi bebas dalam jumlah besar
sebagai panas. Jika keadaannya anerob, reaksi oksidasi kembali NADH melalui
pemindahan sejumlah unsur ekuivalen perrduksi lewat rantai respirasi kepada
oksigen dicegah. Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat, dan reaksi ini
dikatalisis oleh laktat dehidrogenase. Oksidase kembali NADH lewat pembentukan
laktat memingkinkan berlangsungnya glikolisis dalam keadaan anaeron dengan
menhasilkan kembali NAD+ dalam jumlah memadai untuk siklus lain reaksi
4
tersebut dikatalisis oleh enzim gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase. Dalam
keadaaan aerob pirivat diambil oleh mitokondria dan setelah dikonversi menjadi
asetil-KoA akan dioksidasi menjadi CO2 lewat siklus asam sitrat1.
Gambar 3 Skema siklus Embden Meyerhof5.
Sebelum piruvat memasuki siklus asam sitrat, senyawa ini harus diangkut ke
dalam mitokondria lewat pengangkut piruvat khusus yang membantu pelintasan
melewati membran internal mitokondria. Proses ini meliputi mekanisme symport
dimana satu proton menjalani kontraspotrasi. Di dalam mitokondria, piruvat
mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil-KoA. Reaksi ini dikatalisis
beberapa enzim yang berbeda dan bekerja berurutan dalam konpleks multienzim
yang berkaitan dengan membran internal mitokondria. Secara kolektif enzim
tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks
α-ketoglutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat. Piruvat mengalami
dekarboksilasi oleh komponen piruvat dehidrogenase dengan enzim kompleks
menjadi derivat hidroksietil cincin tiazol pada tiamin difosfat yang terikat enzim.
Selanjutnya derivat ini bereaksi dengan lipoamida teroksidasi, kelompok prostetik
5
dihidrolipoil transasetilase, untuk membentuk asetil lipoamida. Tiamin adalah
anggota vitamin B kompleks yang penting. Asetil lipoamida bereaksi dengan
koenzim A untuk membentuk asetil-KoA dan lipoamida tereduksi. Siklus reaksi ini
selesai kalau senyawa yang belakangan ini dioksidasi kembali oleh flavoprotein
yang mengandung FAD melalui enzim dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya,
flaviprotein tereduksi itu dioksidasi oleh NAD+, yang selanjutnya memindahkan
unsur ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi. Sistem piruvat dihidrogenase
kalau diperhatikan ternyata mempunyai sifat elektronegatif yang memadai
sehubungan dengan rantai respirasi sehingga selain memberikan koenzim tereduksi
(NADH), sistem ini juga menghasilkan ikatan tio ester energi tinggi dalam aseti-
KoA. 1,2
Gambar 4 Pengaturan aktivitas kompleks Piruvat dehidrogenase5.
.
2. Siklus asam sitrat
Proses kondensasi pendahuluan asetil-KoA dengan oksaloasetat untuk
membentuk sitrat dikatalisis oleh enzim sitrat sintase yang menyebabkan sintesis
iaktan antarkarbon yang terdapat di antara atomm karbon metil pada asetil-KoA
dan aton karbon karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang membentuk
sitril-KoA diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester-KoA yang disertai hilangnya energi
bebas jumlah besar menjadi panas. Sitrat dikonversikan menjadi isositrat oleh
enzim akonitase (akonat hidratase) yang mengandung besi dalam bentuk Fe2+
sebagai protein besi sulfur. Reaksi tersebut dihambat oleh fluorasetat yang dalam
bentuk fluoroasetil-KoA mengadakan kodensasi dengan oksaloasetat untuk
membentuk flurositrat. Senyawa terakhir ini menghambat akotinase sehingga
6
menyebabkan penumpukan sitrat. Isositrat menjalani dehidrogenasi dengan adanya
enzim isositrat dehidrogenase untuk membentuk oksalosuksianat. Ketiga enzim
isositrat dehidrogen salah satunya adalah yang spesifik-NAD+ hanya ditemukan di
dalam mitokondria. Dua enzim lainya bersifat spesifik-NADP+ dan masing-masing
di jumpai di dalam mitokondria serta sitosol. Oksidasi isositrat yang berkaitan
dengan rantai respirasi berlangsung hampir lengkap melaui enzim yang
bergantung-NAD+. Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi α-ketoglutarat yang
juga dikatalisis oleh enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ (atau Mg2+) merupakan
komponen penting reaksi dekarboksilasi. Oksalosuksinat tampak tetap terikat pada
enzim sebagai zat-antara dalam keseluruhan reaksi. Selanjutnya α-ketoglutarat
menjalani dekarboksilasi oksidatif dengan cara yang ananlog dengan
dekarboksilasi oksidatif piruvat dimana kedua substrat berupa α-keto.reaksi
tersebut yang dikatalisasi oleh kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase, juga
membutuhkan kofaktor yang identik dengan kompleks piruvat dihidrogenase
(tiamin difosfat, lipoat, NAD+, FAD, KoA) dan menghasilkan pembentukan
suksinil-KoA, yaitu senyawa tioser energi tinggi. Arsenit dapat menghambat reaksi
tersebut sehingga menyebabkan penumpukan substrat, α-ketoglutarat. Untuk
meneruskan siklus tersebut suksinil-KoA diubah menjadi suksinat oleh enzim
suksinat tiokinase (suksinil-KoA kinase).2
Reaksi dalam siklus asam sitrat ini merupakan contoh satu-satunya prosuk
fosfat energi-tinggi pada ringkat susbstrat dan terjadi karena pelepasan energi-
bebas dari dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat cukup memadai untuk
menghasilkan ikatan energi-tinggi di samping pembentukan NADH. Reaksi
altenatif dalam jaringan ekstrahepatik yang dikatalisasi oleh suksinil-KoA-
asetoasetat-KoA-transferase merupakan konversi suksinil-KoA menjadi suksinat
yang dirangkaikan dalam konversi asetasetat menjadi asetoasetik-KoA.
Suksinat dimetabolisasi lebih lanjut dengan menjalani reaksi dehidrogenasi
yang diikuti oleh penambahan air dan kemudian dehidrogenasi lebih lanjut yang
menghasilkan kembali oksaloasetat. Reaksi dehidrogenasi yang pertama
dikatalisasi oleh suksinat dehidrogenase, yang terikat pada permukaan sebelah
dalam membran internal mitokondria sehingga berbeda enzim lainnya yang ada di
matriks. Reaksi ini merupakan satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus
asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom hidrogen dari subtrat
kepada flavo protein tanpa peran dari NAD+. Enzim tersebut mengandung FAD
7
dan protein besi-sulfur. Fumarat terbentuk sebagai hasil dehidrogenasi. Fumarase
(fumarat hidratase) mengkatalisasi penambahan air kepada fumarat untuk
memberikan malat. Di samping bersifat spesifik untuk L-isomerase malat, enzim
fumarase juga mengkatalisasi penambahan unsur-unsur air kepada ikatan-rangkap
fumarat dalam bentuk trans. Malat dikonversikan menjadi oksalo-asetat oleh malat
dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+. Empat vitamin B kompleks
yang larut-air memiliki sejumlah peranan yang tepat untuk menjalankan fungsi
siklus asam sitrat. Keempat vitamin tersebut adalah (1) riboflavin dalam bentuk
flavin adenin dinukleotida (FAD), yaitu kofaktor dalam kompleks α-ketogluatarat
dehidrohenase dan dalam suksinat dehidrogenase; (2) niasin dalam bentuk nikotin
amida adenin dinukleotida (NAD), koenzim 3 buah enzim dehidrogenase dalam
SAS; (3) tiamin (B1) sebagai tiamin difosfatuntuk dekarboksialasi reaksi α-
ketogluatarat dehidrohenase; dan (4) asam pantotenat sebagai bagian dari koenzim
A2,3.
Gambar 5 Siklus asam sitrat5.
3. HMP Shunt
Enzim pada lintasan pentosa fosfat ditemukan di sitosol, sebagai akseptor
hidrogen digunakan NADP+. Pada fase pertama glukosa 6-fosfat menjalani proses
dehidrogenasi menghasilkan ribulosa 5-fosfat. Fase kedua ribulosa dikonversi
menjadi glukosa 6-fosfat dengan enzim utamanya transketolase dan trasnaldolase.
Reaksi dehidrogenase glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat lewat
8
pembentukan 6-fosfoglukonolakton oleh enzim glukosa-6-fosfatdehidrogenase
yang bergantung pada NADP. Hidrolisis 6-fosfoglukunolakton yang dikatalisis
oleh glukonolakton hidrolase. Tahap oksidasi ini kedua dikatalisis oleh 6-
fosfoglukonat dehidrogenase yang juga memerlukan NADP+ sebagai akseptor
hidrogen. Dekarboksilasi kemudian dengan pembentukan senyawa ketopentosa,
ribulosa 5-fosfat, yang akan berfungsi sebagai substrat bagi enzim ribulosa 5-fosfat
3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3, dengan membentuk epimer
xilulosa 5-fosfat dan enzim ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5
fosfat menjadi ribosa 5-fosfat. Transketolase memindahkan unit dua-karbon yaitu
karbon 1 dan 2 ketosa pada atom karbon aldehid pada gula aldosa. Reaksi tersebut
memerlukan vitamin B, tiamin sebagai koenzim tiamin fosfat bersama Mg2+.
Enzim ini mengkatalisis xilulosa 5-fosfat kepada ribosa 5-fosfat yang
menghasilkan ketosa sedohepsosa7-fosfat 7 karbon dan aldosa gliseraldehid 3-
fosfat. Enzim transaldolase memungkinkan pemindahan 3 karbon dari ketosa
sedohepsosa7-fosfat pada gliseraldehid 3-fosfat membentuk ketosa fruktosa 6-
fosfat dan aldosa eritrosa 4-fosfat 4 karbon. Lalu sekali lagi dengan enzim
transketolase dengan xilulosa 5-fosfat sebagai donor glikoaldehid, dan eritrosa 4-
fosfat sebagai akseptor menghasilkan fruktosa 6-fosfat dan gliseraldehid 3-fosfat.
Lalu dengan reaksi bolak balik seperti pada glukogenesis menjadi glukosa 6-fosfat.
Lintasan pentosa fosfat menyediakan residu ribosa untuk sintesis nukleotida dan
asam nukleat, berupa bahan ribosa 5-fosfat yang bereaksi dengan ATP membentuk
PRPP dalam biosintesis nukleotida. Lintasan pentosa fosfat pada eritrosit
menyediakan NADPH untuk mereduksi glutation teroksidasi menjadi glutation
tereduksi oleh enzim glutation reduktase, yang mengandung FAD. Selanjutnya
glutation tereduksi akan mengeluarkan H2O2 untuk memendekan umun eritrosit
dengan meningkatkan kecepatan oksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin2,3.
4. Glikogenesis dan glikogenolisis
Glukosa akan mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat, yaitu rekasi
yang lazim terjadi sebagai reaksi pertama dengan lintasan glikolisis dari glukosa.
Reaksi fosforilasi ini dikatalisis oleh enzim heksokinase di dalam otot dan
glukokianse dalam hepar. Glikosa 6-fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat
dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan
mengalami fosforilasi, dan gugus fosfo akan mengambil bagian dalam reaksi
9
reversibel dimana glukosa 1,6-bifosfat merupakan senyawa-antara. Selanjutnya,
senyawa glukosa 1-fosfat berekais dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk
nukleotida aktif uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi antara glukosa 1-fosfat
dan uridin trifosfat dikatalisis oleh enzim UDPGlc pirofosforilase. Hidrolisis
berikutnya pirofosfat anorganik oleh enzim pirofosfotase anorganik akan menarik
reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.4 Dengan kerja enzim glikogen sintase, atom
C1 pada glukosa aktif UDPGlu membentuk ikatan glikosidik dengan C4 pada residu
glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat (UDP). Molekul
glikogen yang sudah ada sebelumnya atau molekul glikogen primer harus ada
untuk memicu reaksi ini. Molekul primer glikogen selanjutnya dapat terbentuk
pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin. Glikogenin adalah protein
dengan 37 kDa yang terglikosilasi pada residu tirosin khusus oleh UDPGlc. Lebih
lanjut residu glukosa melekat dalam posisi 1→4 untuk membentuk rantai pendek
yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat di
bagian tengah molekul glikogen, sedangkan di hati jumlah molekul glikogen lebih
dibandingkan molekul glikogenin. Penambahan residu glukosa kepada rantai
glikogen yang sudah ada sebelumnya atau primer terjadi pada ujung luar molekul
yang bersifat nonreduksi sehingga cadang-cabang pada pohon glikogen akan
memanjang begitu terbentuk ikatan 1→4 yang berturutan. Setelah rantai tersebut
diperpanjang hingga mencapai mininal 11 residu glukosa, maka enzim glukosa
yaitu enzim percabangan (aminol [1→4]→[ 1→6]-transglukosidase) akan
memindahkan bagian rantai dari rantai 1→4 (panjang minimal 6 residu glukosa)
kepada rantai sebelahnya untuk membentuk ikatan 1→6 dan dengan demikian
membentuk titik percabangan dalam molekul tersebut. Cabang-cabang itu akan
tumbuh dengan penambahan lebih lanjut unit 1→4-glukosil dan percabangan
selanjutnya3.
Penguraian (degradasi) merupakan tahap yang dikatalisasi oleh enzim
fosforilase dengan membatasi kecepatan dalam glikogenolisis. Enzim ini spesifik
untuk proses pemecahan fosforilasi (fosforolisis) ikatan 1→4 glikogen untuk
menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar
molekul glikogen dikeluarkan secara sekuensial sampai kurang-lebih 4 residu
glukosa tetap berada pada tiap sisi cabang 1→6. Enzim glukon transferase
memindahkan unit trisakarida dari cabang satu ke cabang yang lainnya. Sehingga
cabang 1...6 terpajan. Pemecahan hidrolisis ikatan 1→6 memerlukan kerja enzim
10
penghilang cabang (amilo [1→6]glukosidase) yang spesifik, sehingga kerja enzim
fosforilase dapat berlangsung. Gabungan kerja enzim fosforilase dan yang lainnya
mengahasilkan pemecahan lengkap glikogen. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim
fosfoglukomutase bersifat revesibel, sehingga glukosa 6-fosfat dapat dibentuk dari
glukosa 1-fosfat. Dalam hepar dan ginjal glukosa 6-fosfatase, mengeluarkan gugus
fosfat dari glukosa 6-fosfat sehingga memudahkan difusi glukosa ke dalam darah.
Peristiwa ini merupakan tahap akhir dalam proses glikogenolisis hepatik, yang
dicerminkan dengan kenaikan kadar glukosa darah3.
Enzim utama dalam metabolisme glikogen yaitu glikogen fosforilase dan
glikogen sintase diatur dengan mekanisme alosterik maupun modifikasi kovalen
akibat fosforilasi dan defosforilasi protein enzim yang reversibel. Banyak
modifikasi kovalen disebabkan oleh kerja cAMP yang merupakan second
messenger. cAMP terbentuk dari ATP oleh enzim adenilil siklase yang ada pada
permukaan membran sel. Adenil siklase diaktifkan pada permukaan membran sel
oleh hormon seperti epinefrin dan norepinefrin selain itu di hati oleh glukagon
lewat resptor glukagon. cAMP dihancurkan oleh fosfodiesterase untuk
mempertahankan kadar normal cAMP yang rendah. Insulin dapat meningkatkan
aktivitas enzim tersebu sehingga menurunkan konsentrasi cAMP. Di hati enzim
fosforilase terdapat saat olahlaga saat AMP meningkat. Sedangkan fosforilase
dalam otot diaktifkan oleh epinefrin dengan bantuan cAMP, dan enzim fosforilase
kinase pada otot diaktifkan oleh Ca2+ 5.
Gambar 6 Glikogenesis dan glikogenolisis5.
11
5. Glikoneogenesis
Krebs menegaskan adanya penghalang energi yang merintangi pembalikan
sederhana glikolisis antara piruvat dan fosfoenolpirivat antara fruktosa 1,6-bifosfat
dan fruktosa 6-fosfat antara glukosa 6-fosfat dan glukosa serta antara glukosa 1-
fosfat dan glikogen. Semua reaksi ini bersifat non-ekuilibrim dengan melepaskan
banyak energi bebas dalam bentuk panas sehingga secara fisiologis tidak
reversibel. Reaksi-reaksi tersebut dielakan oleh sejumlah reaksi khusus.
a. Piruvat dan fosfoenolpiruvat: di dalam mitokondria terdapat enzim piruvat
karboksilase, yang dengan adanya ATP, vitamin B biotin dan CO2 akan
mengubah piruvat menjadi oksaloasetat. Biotin berfungsi untuk mengikat CO2
dari bikarbonat pada enzim sebelum penambahan CO2 pada piruvat. Enzim