Makalah Katabolisme Karbohidrat Dengan Bantuan Enzim

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1              LatarBelakang

Karbohidrat adalah komponendalammakanan yang merupakan sumber energi yang utama bagi organisme hidup. Dalam makanan kita, karbohidrat terdapat sebagai polisakarida yang dibuat dalam tumbuhan dengan cara fotosintesis. Tumbuhan merupakan gudang yang menyimpan karbohidrat dalam bentu kamilum dan selulosa. Amilum digunakan oleh hewan dan manusia apabila ada kebutuhan untuk memproduksi energi. Di samping dalam tumbuhan, dalam tubuh hewan dan manusia juga terdapat karbohidrat yang merupakan sumber energi, yaitu glikogen.

Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik dalam mulut, lambung maupun usus. Hasil akhir proses pencernaan karbohidrat ini ialah glukosa, fruktosa, galaktosa, dan monosakarida lainnya. Senyawa-senyawa ini kemudian diabsorbsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah.

Dalam sel-sel tubuh karbohidrat mengalami berbagai proses kimia. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam sel ini tidak berdiri sendiri, tetapi saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Sebagai contoh apabila banyak glukosa yang teroksidasi untuk memproduksi energi, maka glikogen dalam hati akan mengalami proses hidrolisis untuk membentuk glukosa. Sebaliknya apabila suatu reaksi tertentu menghasilkan produk yang berlebihan, maka ada reaksi lain yang dapat menghambat produksi tersebut. Dalam hubungan antar reaksi ini enzim mempunyai peranan sebagai pengatur dan pengendali. Proses kimia yang terjadi dalam sel ini disebut Metabolisme. Didalam tubuh mahkluk hidup proses metabolisme dibagi menjadi dua yaitu proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup yang dibantu oleh katalis enzim untuk mempercepat proses metabolisme. Oleh karna itu makalah ini dibuat agar pembaca dapat memahami proses  penguraian atau perombakan karbohirat (katabolisme) dalam tubuh dengan bantuan enzim sebagai katalis.

1.2              RumusanMasalah

a.       Apa yang dimaksudKatabolisme, Karbohidrat, Dan Enzim ?

b.      Mengetahui Proses – proses  Katabolisme pada Karbohidrat dengan bantuan Enzim sebagai Katalis!

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Karbohidrat

Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun  hanyadari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling  sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana. Seperti halnya protein, karbohidrat adalah senyawa polimer, monomernya ialah gula atau sakarida. Secara umum rumus kimianya ditulis Cm(H2O)n, Huruf  ‘m’ dan ‘n’ menunjukkan angka.

Berdasarkan Gugus penyusunnya, Karbohidrat dibagi menjadi ;

-       Monosakarida(C₆H₁₂O₆)
Monosakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari satu gugus gula.Monosakarida ini memiliki rasa manis dan sifatnya mudah larut dalam air. Contoh dari monosakarida adalah heksosa,  glukosa, fruktosa, galaktosa, monosa, ribose (penyusun RNA) dan deoksiribosa(penyusun DNA).

-       Disakarida(C₁₂H₂₂O₁₁)
Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari dua gugus gula. Sama seperti monosakarrida, Disakarida juga memiliki rasa manis, dan sifatnyapun mudah larut dalam air.Contoh dari Disakarida adalah laktosa (gabungan antara glukosa dan galaktosa), sukrosa (gabungan antara glukosa dan fruktosa) dan maltosa (gabungan antara dua glukosa)

-       Oligosakarida :

Oligosakarida adalah senyawa yang terdiri dari gabungan 3 – 10 monosakarida. Memiliki rasa sedikit pahit dan larut dalam air. Contohnya trisakarida dan tetrasakarida

-       Polisakarida(C₆H₁₁O₅)

Polisakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari banyak gugus gula, dan rata-rata terdiri dari lebih 10 gugus gula. Pada umumnya polisakarida tidak berasa atau pahit, dan sifatnya sukar larut dalam air. Contohnya dari polisakarida adalah amilum yang terdiri dari 60-300 gugus gula berupa glukosa, glikogen atau gula otot yang tersusun dari 12-16 gugus gula, dan selulosa, pektin, lignin, serta kitin yang tersusun dari ratusan bahkan ribuan gugus gula dengan tambahan senyawa lainnya.

Karbohidrat memiliki fungsi dalam penerapannya di industri pangan, farmasi maupun dalam kehidupan manusia sehari-hari. Beberapafungsi dan kegunaan karbohidrat ialah sebagai berikut :

-  Sebagaisumberkaloriatauenergi

-  Sebagaibahanpemanis dan pengawet

-  Sebagaibahanpengisi dan pembentuk

-  Sebagaibahanpenstabil

-   Sebagaisumberflavor (karamel)

-   Sebagaisumberserat

Pada makanan yang kita konsumsi sehari-hari adalah sumber karbohidrat seperti nasi, singkong, umbi-umbian, gandum, sagu, jagung, kentang, dan beberapa buah-buahan lainnya..

2.1 Enzim

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis atau senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme. Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama.

Enzim memiliki sifat khas terhadap suatu substrat tertentu, kekhasan ini lah yang menjadi ciri suatu enzim. Adapun sifat-sifat khas yang dimiliki suatu enzim tersebut antara lain :

-       Sebagai katalisator

Enzim adalah katalis yang dapat mengubah laju reaksi tanpa ikut bereaksi. Tanpa kehadiran enzim, suatu reaksi itu sangat sukar terjadi, sementara dengan kehadiran enzim kecepatan reaksinya dapat meningkat 107 – 1013 kali, contohnya enzim katalase yang mengandung ion besi (Fe) mampu menguraikan 5.000.000 molekul hidrogen peroksida (H2O2) permenit.

-       Enzimbekerjasecaraspesifik dan selektif

Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim tertentu hanya dapat mengadakan pengubahan pada zat tertentu pula. Dengan kata lain, enzim hanya dapat mempengaruhi satu reaksi dan tidak dapat mempengaruhi reaksi lain yang bukan bidangnya. Salah satu enzim khusus untuk satu substrat, misalnya enzim katalase hanya mampu menghidrolisis H2O2 menjadi H2O dan O2.

-       Enzim bersifat bolak-balik

Enzimdapat bekerja bolak-balik karena dapat ikut bereaksi tanpa mempengaruhi hasil akhir dan akan terbentuk kembali pada hasil reaksi sebagai enzim. Ketika ikut bereaksi, struktur kimia enzim berubah, tetapi pada akhir reaksi struktur kimia enzim akan terbentuk kembali seperti semula. Misalnya enzim lipase dapat mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Sebaliknya, lipase juga mampu menyatukan gliserol dan asam lemak menjadi lemak. Enzim tidak hanya menguraikan molekul kompleks, tetapi juga dapat membentuk molekul kompleks dari molekul-molekul sederhana penyusunnya (reaksi bolak-balik ).

-       Seperti protein

Enzim memiliki sebagian besar sifat protein yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu rendah protein enzim akan mengalami koagulasi dan pada suhu tinggi akan mengalami denaturasi.

-       Enzim bersifat termolabil

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu rendah, kerja enzim akan lambat. Semakin tinggi suhu reaksi kimia yang dipengaruhi enzim semakin cepat, tetapi jika suhu terlalu tinggi, enzim akan mengalami denaturasi.

-       Hanya diperlukan dalam jumlah sedikit

Enzim berfungsi sebagai katalisator, tetapi tidak ikut bereaksi, maka jumlah yang dipakai sebagai katalis tidak perlu banyak. Satu molekul enzim dapat bekerja berkali-kali, selama molekul tersebut tidak rusak.

-       Merupakan koloid

Enzim tersusun atas komponen protein, maka sifat – sifat enzim tergolong koloid. Enzim memiliki permukaan antar partikel yang sangat besar sehingga bidang aktivitasnya juga besar.

-          Enzim mampu menurunkan energi aktivasi

Suatu reaksi kimia dapat terjadi jika molekul yang terlibat memiliki cukup energi internal untuk membawanya kepuncak bukit energi menuju bentu kreaktif yang disebut tahap transisi. Energi aktivasi suatu reaksia dalah jumlah energi dalam kalori  yang diperlukan untuk membawa semua molekul pada 1 mol senyawa pada suhu tertentu menuju tingkat transisi pada puncak batas energi. Apabila suatu reaksi kimia ditambahkan katalis yaitu enzim, maka energi aktivasi dapat diturunkan dan reaksi akan berjalan dengan lebih cepat.

Enzim memiliki mekanisme kerja sebagai katalisator dalam membantu proses metabolisme, yaitu :

-       Menciptakan lingkungan yang transisinya terstabilisasi untuk menurunkan energi aktivasi, misalnya dengan cara mengubah substrat.

-       Meminimalkan energi transisi dengan membuat lingkungan reaksi terdistribusi muatan berlawanan dan tanpa mengubah bentuk substrat sedikit pun.

-       Melalui pembentukan lintasan reaksi alternatif.

-       Menggiring substrat keorientasi yang tepat untuk bereaksi dengan menurunkan entropi reaksi.

Ditinjau dari cara kerja enzim tersebut, bagian enzim yang aktif sebagai katalis dianggap memiliki gugus prostetik dengan bentuk sangat spesifik sehingga hanya dapat bereaksi dengan molekul yang bentuknya spesifik pula. Melalui anggapan tersebut, beberapa ahli mengambil hipotesis bahwa carakerja enzim sesuai dengan teori kunci gembok (lock and key)  oleh Emil Fischer.

 

2.3   Katabolisme

Metabolisme adalah keseluruhan proses kimiawi dalam tubuh organisme yang melibatkan energi dan enzim, diawali dengan substrat awal dan diakhiri produk akhir. Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua, yakni proses penyusunan yang disebut anabolisme dan proses pembongkaran yang disebut katabolisme. Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses penguraian atau perombakan ( katabolisme )polisakarida menjadi monosakarida. Proses katabolisme terbagi atas beberapa proses, yaitu :

a.    Glikolisis

-          proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asetil coenzim-A

-          Glikolisis terjadi di sitoplasma

-          Glukose tidak dapat langsung diffusi ke sel

-          Glukose harus berikatan dulu dengan carrier: G + C → GC → GC dapat berdiffusi kedalam sel

-          Didalam sel GC → G + C

-          C keluar sel lagi untuk mengikat G yang lain → sampai semua G masuk sel

-          Proses ini dipercepat oleh H. Insulin, jika H. Insulin kurang → proses masuknya G kedalam sel lambat → G menumpuk didalam darah → DM

-          G di sitoplasma mengalami fosforilasi → glukose 6-PO4 (enzim glukokinase)

-          Fruktokinase → fruktose → fruktose 6-PO4

-          Galaktokinase → galaktose → galaktose 6-PO4

-          Glikolisis: proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asam laktat

-          Glikolisis terdiri 2 lintasan:

-          Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui triose (dihidroksi aseton fosfat atau gliseraldehid 3-PO4) disebut lintasan Embden Meyerhof

-          Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui 6-fosfoglukonat disebut lintasan oksidatif langsung (pintas heksosmonofosfat)

b.   Siklus Krebs

-          Proses perubahan asetil co-A → H

-          Proses ini terjadi didalam mitokondria

-          Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses

-          pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis

-          Jika dalam asupan nutrisi kekurangan KH → akan kekurangan oxaloasetat

-          Kekurangan oxaloasetat → pengambilan asetil co-A di sitoplasma terhambat → asetil co-A menumpuk di sitoplasma

-          Penumpukan asetil co-A → berikatan sesama asetil co-A → asam aseto asetat

-          Asam aseto asetat → senyawa tidak setabil → mudah mengurai: aseton + asam β hidroksi butirat

-          Ketiga senyawa: asam aseto asetat, aseton dan asam β hidroksi butirat → disebut Badan Keton

-          Meningkatnya badan keton didalam darah → ketosis

-          Badan keton bersifat racun bagi otak → koma, karena biasanya terdapat pada penderita DM → koma diabeticum

c.         Fosforilasi Oksidatif

-          Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh senyawa yang disebut ATP

-          Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi

-          Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP → ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 → H2O)

KESIMPULAN

Enzim sangat berperan penting pada metabolisme tubuh. Dimana enzim sebagai katalisator membantu proses reaksi metabolisme dalam tubuh yang berfungsi untuk mempercepat suatu reaksi dan menguraikan suatu zat (katabolisme) menjadi zat yang lebih kecil.