MAKALAH METABOLISME KARBOHIDRAT, LEMAK, DAN PROTEIN

 

Disusun oleh

Anis Hidayanis Nurruloh

P27226013074

JURUSAN FISIOTERAPI

POLTEKKES KEMENKES SURAKARTA

2013/2014

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Karbonhidrat, Lipit dan Protein sangatlah dibutuhkan oleh tubuh kita ,karena ketiga zat tersebut berfungsi sebagai sumber energi yang dibutuh kan tubuh. Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Dan fungsi biologis terpenting lipid di antaranya untuk menyimpan energi, sebagai komponen struktural membran sel, dan sebagai pensinyalan molekul. Sedangkan fungsi protein Selain itu pula protein juga berperan dalam sintesis hormon dan pembentukan enzim dan antibodi.Protein juga dibutuhkan bagi tubuh dalam jumlah yang besar. Dan Asam amino adalah komponen utama protein, yang ditemukan dalam semua organisme hidup dan memainkan peranan dalam sel hidup. Zat ini dibutuhkan untuk perturnbuhan normal anak-anak dan bagi orang-orang dewasa asam amino dibutuhkan untuk menjaga kesehatan. Sehingga bila kita kekurangan salah satu dari ketiga zat ini akan mengakibatkan timbulnya berbagai penyakit yang berbahaya bagi tubuh kita.

Maka dari itu dalam makalah ini akan dibahas mengenai definisi, fungsi dan sumber, klasifikasi, struktur dan gugus fungsi, meteboisme di dalam tubuh serta dampak yang timbul akibat kekurangan  dan kelebihan ketiga unsur penting tersebut.

B.     RUMUSAN MASALAH

1.      Bagaimana proses metabolisme Karbohidrat?

2.      Bagaimana proses metabolisme Lemak?

3.      Bagaimana proses metabolisme Protein?

C.    TUJUAN

Untuk mengetahui secara mendetail tentang karbohidrat, protein, dan lemak, serta peranannya dalam tubuh kita sekaligus fungsinya masing-masing.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    KARBOHIDRAT

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen clan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.

Fungsi dan Sumber Karbonhidrat

1.      Sumber Energi Tubuh.

2.      Melancarkan Sistem Pencernaan.

3.       Mengoptimalkan Fungsi Protein.

4.      Mengatur Metabolisme Lemak.

5.      Karbohidrat Sebagai Pemanis Alami

Pengelompokan Karbonhidrat

1.      Monosakarida

Terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana.Tidak dapat dihidrolisis ke bentuk yang lebih sederhana. berikut macam-macam monosakarida : dengan ciri utamanya memiliki jumlah atom C berbeda-beda : triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7). 

Ø  Triosa : Gliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi aseton.

Ø  Tetrosa : threosa, Eritrosa, xylulosa.

Ø  Pentosa : Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Ribulosa.

Ø  Hexosa : Galaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosa.

Ø  Heptosa : Sedoheptulosa

2.      Disakarida

Senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis atau tidak. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2 molekul monosakarida.

Ø  hidrolisis : terdiri dari 2 monosakatida.

Ø  sukrosa : glukosa + fruktosa (C 1-2).

Ø   maltosa : 2 glukosa (C 1-4).

Ø    trehalosa ; 2 glukosa (C1-1).

Ø   Laktosa ; glukosa + galaktosa (C1-4)

3.      Oligosakarida

Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul2 monosakarida yang banyak gabungan dari 3 – 6 monosakarida , dan dihidrolisis : gabungan dari 3 – 6 monosakarida misalnya maltotriosa.

4.      Polisakarida

Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul  monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang. 

Metabolisme Karbohidrat

A.   Glikogenesis

Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses pembentukan glikogen sebagai berikut.

1.      Tahap pertama adalah pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat.

2.      Glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat.

3.      Glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Phospat) dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi).

4.      Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa.

Istilah yang berhubungan dengan metabolisme penguraian glukosa sebagai berikut.
– Fermentasi atau peragian adalah proses penguraian senyawa kimia yang menghasilkan gas. Dalam hal ini adalah penguraian karbohidrat, etanol, dan CO₂.

– Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat.

– Glikolisis anaerob adalah proses penguraian karbohidrat menjadi laktat tanpa melibatkan O₂.

– Respirasi adalah proses reaksi kimia yang terjadi apabila sel menyerap O₂, menghasilkan CO₂ dan H₂O.

Respirasi dalam arti yang lebih khusus adalah proses-proses penguraian glukosa dengan menggunakan O₂, menghasilkan CO₂, H₂O, dan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang melibatkan metabolisme glikosis, Daur Krebs, dan fosforilase bersifat oksidasi.

B.    Proses Glikolisis

Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Karbohidrat di dalam usus yaitu glukosa setelah melalui dinding usus. Glukosa dalam darah sebagian diubah menjadi glikogen. Peristiwa oksidasi glukosa di dalam jaringan terjadi secara bertingkat dan pada tingkat tertinggi dilepaskan energi melalui prosesproses kimiawi (glukosa, glikogen) diubah menjadi piruvat. Piruvat ini merupakan zat antara yang sangat penting dalam metabolisme karbohidrat. Sifat-sifat peristiwa glikolisis, antara lain:

a.      Oksidasi glikogen/glukosa menjadi piruvat laktat dapat berlangsung secara aerob dan anaerob.

b.     Diperlukan adanya enzim dan energy.

c.      Menghasilkan senyawa karbohidrat beratom tiga.

d.     Terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi.

Pada peristiwa glikolisis aerob dihasilkan piruvat, sedangkan pada glikolisis anaerob dihasilkan laktat melalui piruvat. Proses glikolisis secara keseluruhan ditunjukkan oleh skema pada Gambar  ini.

Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari piruvat (kebalikan glikolisis). Sifat-sifat peristiwa glukoneogenesis antara lain:

a.       Merupakan reaksi yang kompleks.

b.      Melibatkan beberapa enzim dan organel sel, yaitu mitokondrion.

c.       Terlebih dahulu mengubah piruvat menjadi malat.

d.      Metabolisme piruvat diangkut ke dalam mitokondrion dengan cara pengangkutan aktif melalui membran.

Dalam peristiwa glukoneogenesis diperlukan energi sebanding dengan 12 molekul ATP.

C.    Daur Krebs

Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. Asetat khususnya asetil koenzim-A dapat diolah lebih lanjut dalam suatu proses siklis yang disebut lingkaran trikarboksilat. Hal itu dikemukakan oleh Krebs (1937), sehingga disebut juga Daur Krebs. Dalam proses siklik dihasilkan CO2 dan H2O, terlepas energi yang mengandung tenaga kimia besar, yaitu ATP (Adenosin Tri Phosfat). Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Untuk lebih jelasnya, dapat diamati dalam diagram berikut ini.

Tahap-tahap daur asam trikarboksilat (Daur Krebs) sebagai berikut.

a.       Fase pertama, terurainya asam piruvat terlebih dahulu atas CO₂ dan suatu zat yang mempunyai atom C (asetat). Senyawa kemudian bersatu dengan koenzim A menjadi asetil koenzim A.

b.      Fase kedua, bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil koenzim A sehingga tersusun asam sitrat.

Tujuh reaksi dalam Daur Krebs sebagai berikut.

1) Pembentukan sitrat dari oksalo asetat dengan enzim sitratsinase.

2) Pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat dengan enzim akonitase.

3) Oksidasi isositrat menjadi a-ketoglutarat dengan enzim isositrat dehidrogenase.

4) Oksidasi a-ketoglutarat menjadi suksinat dengan enzim a-ketoglutarat dehidrogenase.

5) Oksidasi suksinat menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase.

6) Penambahan 1 mol H₂O pada fumarat dengan enzim fumarase menjadi malat.

7) Oksidasi malat menjadi oksalo asetat dengan enzim malat dehidrogenase.

Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul glukosa akan menghasilkan 38 ATP.

B.     LEMAK

Lipid mengacu pada golongan senyawa hidrokarbon alifatik nonpolar dan hidrofobik. Karena nonpolar, lipid tidak larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar, seperti alkohol, eter atau kloroform. Fungsi biologis terpenting lipid di antaranya untuk menyimpan energi, sebagai komponen struktural membran sel, dan sebagai pensinyalan molekul.

Lipid adalah senyawa organik yang diperoleh dari proses dehidrogenasi endotermal rangkaian hidrokarbon. Lipid bersifat amfifilik, artinya lipid mampu membentuk struktur seperti vesikel, liposom, atau membran lain dalam lingkungan basah. Lipid biologis seluruhnya atau sebagiannya berasal dari dua jenis subsatuan atau "blok bangunan" biokimia: gugus ketoasil dan gugus isoprena. Dengan menggunakan pendekatan ini, lipid dapat dibagi ke dalam delapan kategori: asil lemak, gliserolipid, gliserofosfolipid, sfingolipid, sakarolipid, dan poliketida (diturunkan dari kondensasi subsatuan ketoasil); serta lipid sterol dan lipid prenol (diturunkan dari kondensasi subsatuan isoprena).

Meskipun istilah lipid kadang-kadang digunakan sebagai sinonim dari lemak. Lipid juga meliputi molekul-molekul seperti asam lemak dan turunan-turunannya (termasuk tri-, di-, dan monogliserida dan fosfolipid, juga metabolit yang mengandung sterol, seperti kolesterol. Meskipun manusia dan mamalia memiliki metabolisme untuk memecah dan membentuk lipid, beberapa lipid tidak dapat dihasilkan melalui cara ini dan harus diperoleh melalui makanan.

Fungsi dan Sumber Lipit

1.      Penyimpan energy dan transport

2. Struktur membrane
3. Kulit pelindung, komponen dinding sel
4. Penyampai kimia

Selain itu ada beberapa referensi peran lipid dalam sistem makhluk hidup adalah sebagai berikut (Toha, 2005)  :

1.      Komponen struktur membrane. Semua membran sel termasuk mielin mengandung lapisan lipid ganda. Fungsi membran diantaranya adalah sebagai barier permeabel.

2.      Lapisan pelindung pada beberapa jasad. Fungsi membran yang sebagian besar mengandung lipid sperti barier permeabel untuk mencegah infeksi dan kehilangan atau penambahan air yang berlebihan.

3.      Bentuk energi cadangan. Sebagai fungsi utama triasilgliserol yang ditemukan dalam jaringan adiposa.

4.      Kofaktor/prekursor enzim. Untuk aktivitas enzim seperti fosfolipid dalam darah, koenzim A, dan sebagainya.

5.      Hormon dan vitamin. Prostaglandin: asam arakidonat adalah prekursor untuk biosintesis prostaglandin, hormon steroid, dan lain-lain.

6.      Insulasi Barier. Untuk menghindari panas, tekanan listrik dan fisik.

Metabolisme Lemak

 

Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini.

Struktur miselus. Bagian polar berada di sisi luar, sedangkan bagian non polar berada di sisi dalam

Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka diangkut oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang disebut kilomikron. Selanjutnya kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa.

Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida

Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa

Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi asam-asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses pembentukan trigliserida ini dinamakan esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan energi dari lipid, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut ditransportasikan  oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas (free fatty acid/FFA).

Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.

Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.

C.    PROTEIN

Fungsi Protein

Ada delapan  kategori  fungsi  protein  yang  terdiri  atas :

Ø  Membangun  jaringan  tubuh  yang  baru .

Protein dibutuhkan untuk anabolisme karena unsur gizi ini merupakan konstituen semua sel dan jaringan tubuh .

Ø  Memperbaiki  jaringan tubuh .

Katabolisme yang terus berlangsung pada semua protein tubuh memerlukan resintesis  protein  yang  baru  dari  asam-asam  amino.

Ø  Menghasilkan  senyawa  esensial .

Asam amino dan protein merupakan konstituen hormone, enzim dan secret tubuh lainnnya .

Ø  Mengatur  tekanan osmotic .

Protein plasma (albumin) menjaga keberadaan air dalam plasma darah dan demikian akan mempertahankan volume darah serta mencegah  penimbunan cairan dalam  jaringan (edema)  atau  rongga  tubuh  (asites, hidrotorak ,  dll).

Ø  Mengatur  keseimbangan  cairan  elektrolit dan  asam -  basa. Protein plasma merupakan zat aktif osmotic dan pendapar. 

Ø  Menghasilkan  pertahanan  tubuh. Anti body  seperti  immunoglobulin.

Ø  Menghasilkan  mekanisme  transportasi .

Protein dapat melarutkan zat lemak untuk diangkut dalam darah , misalnya Lipoprotein  yang  membawa  kolesterol.

Ø Menghasilkan energy.

Setelah nitrogen dikeluarkan , kerangka karbonnya dapat dioksidasi untuk memberikan  empat  kcal/gr protein . (Hartono Andry. 2004 )

Metabolisme Protein dalam Tubuh

Adalah sintesis dan pemecahan protein berjalan secara bersamaan

Keseimbangan Protein turn over dibongkar dibangun kembali
Tertinggi          = mukosa usus, hati , pancreas, ginjal, plasma.
Rendah            = otak, otot, kulit
Colagen –>hampir tidak ada
- Pertumbuhan = sintesis > pembongkaran
- Anabolisme (building) sintesis protein jaringan= adanya asam amino yang spesifik

Zat yang mengatur sintesis protein:
1.         DNA.
2.         mRNA.
3.         Ribosom.

Tahap – tahap pembentukan protein:
1.         Aktivitas dari asam amino.
2.         tRNA.
3.         Pembentukan rantai peptida.

Kebutuhan akan protein
1. RDA = 0,8 gr protein per kilogram berat badan untuk orang dewasa.
2. Laki- laki dewasa, BB = 70 kg, maka membutuhkan 56 gr protein/ hari.
3. Wanita dewasa, BB = 55 kg, maka membutuhkan 44gr protein /hari.

Kebutuhan khusus (Special requirement).

Pertumbuhan :
1.         6 bulan pertama = 2,2 gr/kgBB.
2.         6 bulan kedua = 1,6 gr/kgBB.
3.         Kehamilan = ditambah 30 gr/ hari (44 + 30= 74gr/hari).
4.         Menyusui = ditambahi 20gr/hari (44 + 20= 64gr/hari).
5.         Strees fisik = Infeksi berat ditambahkan 1/3 dari kebutuhan.
Terbakar = 2 -4 x Normal.
Exercise = 1-1,5 gr protein/kgBB.

 

Protein yang memiliki sistem pencernaan akan dipecah oleh enzim protease menjadi asam amino. Selanjutnya, asam amino mengalami reaksi deaminasi sehingga dihasilkan NH₃ atau gugus amin dan asam keto.

Molekul protein terdiri atas kesatuan-kesatuan kecil yang disebut asam amino. Asam amino yang satu dengan yang lainnya dihubungkan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan peptida. Ikatan peptida ini akan terwujud apabila gugusan karboksil dari asam amino yang satu bergabung dengan gugusan amino dari asam amino yang lain. Di dalam penggabungan molekul asam amino itu, akan terlepas satu molekul air. Hal tersebut dapat dilihat dalam reaksi berikut.

Rangkaian tersebut dapat diperpanjang ke kiri atau ke kanan menurut kehendak kita. Jika diperpanjang ke kanan harus menyambungkan gugusan NH₂, sedangkan jika ke kiri harus menyambungkan gugusan COOH. Dengan demikian, akan diperoleh molekul protein yang berat molekulnya. Penggabungan molekul-molekul asam amino itu dipengaruhi oleh kegiatan fosforilasi.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Karbohidrat merupakan golongan senyawa yang terdiri dari unsure – unsure C, H dan O serta mempunyai rumus umum C_n(H₂O)_m. karbohidrat dibedakan jadi tiga sebagai berikut : 1. Monosakarida, 2. Disakarida, 3. Polisakarida. Dimana fungsi utama karbohidrat adalah Sumber Energi Tubuh dan Melancarkan Sistem Pencernaan.

Lemak atau Lipid adalah senyawa biomalekul yang digunakan sebagai sumber energy dan merupakan komponen structural penyusun membrane serta sebagai pelindung vitamin dan hormone.lemak tersusun oleh asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh.

Protein  adalah senyawa kimia yang mengandung asam amino , tersusun atas atom-atom C,H,O, dan N. Ada delapan  kategori  fungsi  protein  yang  terdiri  atas : Membangun  jaringan  tubuh  yang  baru, Memperbaiki  jaringan tubuh, Menghasilkan  senyawa  esensial, Mengatur  tekanan osmotic, Mengatur  keseimbangan  cairan  elektrolit dan  asam -  basa, Menghasilkan  pertahanan  tubuh, Menghasilkan  mekanisme  transportasi, Menghasilkan energy. Jenis-Jenis Protein : Protein lengkap (Complete protein ), Protein setengah lengkap ( half-complete protein ), dan Protein tidak lengkap (incomplete protein).

DAFTAR PUSTAKA

          Aritonang, Indah. 2013. Definisi jenis struktur dan fungsi. Di unggah pada mei 2013, 08.32 a.m.  http://indaharitonang-fakultaspertanianunpad.blogspot.com/2013/05/ html

https://www.google.com/search?q=definisi+karbonhidrat&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a

http://www.classimap.net/search?q=definisi%20lemak&loc=&camp=HUF11&rd=18793730051540417370

https://www.google.com/search?q=hubungan+lipit+dengan+kesehatan&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a

 http://www.biologi-sel.com/2012/06/katabolisme- karbohidrat-protein-lemak.html

http://duniafitnes.com/nutrition/kacang-polong-sumber-protein-nabati