Apa Saja Metabolisme Karbohidrat?

image

Metabolisme Fruktosa merupakan salah satu metabilisme karbohidrat, Apa yang dimaksud dengan Metabolisme Fruktosa? dan bagaimana ?

Metabolisme Fruktosa


Fruktosa dapat difosforilasi menjadi fruktosa 6-fosfat oleh enzim heksokinase. Enzim ini juga dapat memakai glukosa dan mannosa sebagai substrat, tapi afinitas untuk fruktosa sangat kecil bila dibandingkan dengan glukosa. Fruktokinase yang terdapat dalam hati, ginjal dan usus halus, dapat mengkatalisis fruktosa dengan ATP menjadi fruktosa 1-fosfat. Harga Km untuk reaksi ini kecil sekali dan aktivitas enzim ini tidak dipengaruhi oleh puasa ataupun insulin. Sangat mungkin sekali bahwa fosforilasi dengan enzim ini merupakan reaksi fosforilasi yang utama dari fruktosa. Kekurangan enzim fruktokinase dalam hepar akan menyebabkan suatu kelainan yang disebut “essential fruktosuria”.

Karena aktivitas enzim fruktokinase tidak dipengaruhi insulin maka pada penderita Diabetes Mellitus, fruktosa dapat dihilangkan dari darah dengan kecepatan yang sama dibandingkan dengan orang normal. Fruktokinase tidak dapat memakai glukosa sebagai substrat. Selanjutnya fruktosa 1-fosfat dipecah menjadi D-gliseral dehid dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dilatalisis enzim aldolase B, yang terdapat dalam hati. Enzim ini juga bisa memakai fruktosa 1,6-bisfosfat sebagai substratnya.Apabila enzim aldolase B tidak ada maka akan menyebabkan suatu penyakit menurun yang disebut “hereditary fructosa intolerance”. D-gliseraldehid dapat masuk ke dalam glikolisis melalui suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim yang terdapat dalam hepar yaitu triokinase. Enzim ini mengkatalisis fosforilasi D-gliseraldehid menjadi D-gliseraldehid 3-fosfat. Dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehi 3-fosfat (triosa fosfat) mungkin mengalami degradasi melalui jalur glikolisis atau diubah menjadi glukosa. Dalam hepar kedua triosa fosfat tersebut akan banyak yang diubah menjadi glukosa. Salah satu akibat dari “hereditary fructose intolerance” dan keadaan lain yang disebabkan karena kekurangan enzim fruktrosa 1,6-bisfofatase adalah hipoglisemi akibat induksi fruktosa, biarpun dalam hepar kadar glikogen tinggi. Ini disebabkan karena akumulasi fruktosa 1-fosfat dan fruktosa 1,6-bisfosfat akan menghambat aktivitas enzim fosforilase dalam hepar melalui mekanisme allosterik.

Apabila hepar dan usus dari suatu binatang percobaan dibuang, maka injeksi fruktosa (pemberian fruktosa secara parenteral) tidak akan bisa diubah menjadi glukosa, dan binatang tersebut akan mati, kecuali apabila diberi glukosa. Pada manusia telah dilaporkan bahwa ginjal dapat mengubah fruktosa menjadi glukosa dan asam laktat. Pada manusia, dalam usus banyak sekali fruktosa diubah menjadi glukosa sebelum diserap melalui vena porta (hal ini tidak terjadi pada tikus). Fruktosa akan lebih cepat mengalami glikolisis bila dibandingkan dengan glukosa, karena fruktosa tidak melewati jalur reaksi yang dikatalisis enzim fosfofruktokinase . Enzim ini mengontrol kecepatan reaksi katabolisme glukosa. Ini menyebabkan fruktosa akan membanjiri hepar dengan akibat meningkatnya sintesis asam lemak, esterifikasi asam lemak dan sekresi Very Low Density Lipoprotein (VLDL), yang mungkin bisa meningkatkan kadar triasil gliserol. Fruktosa bisa didapatkan dalam “seminal plasma” dan disekresi ke dalam fetal sirkulasi pada ikan paus . Pada binatang ini fruktose tertimbun dalam cairan amnion dan “allantoic fluid”.

Metabolisme Sorbitol


Sorbitol dan fruktosa didapatkan dalam lensa. Pada penderita Diabetes Mellitus kadar sorbitol dan fruktosa dalam lensa meningkat, mungkin senyawa tersebut terlibat dalam pembentukan katarak. Inhibitor aldose reduktase dapat mencegah timbulnya katarak pada diabetes mellitus.

Glukosa dapat diubah menjadi fruktosa melalui jalur sorbitol (gambar-22). Dalam hepar jalur ini tidak ada. Pembentukan fruktosa meningkat dengan meningkatnya kadar glukosa, seperti dalam Diabetes Mellitus.

Aldosa reduktase mengkatalisis reduksi glukosa menjadi sorbitol. Dalam reaksi ini NADPH diperlukan sebagai reduktor, yang berubah menjadi NADP. Selanjutnya sorbitol dioksidasi menjadi fruktosa dalam suatu reaksi yang dikatalisis enzim sorbitol dehidrogenase. Reaksi ini memerlukan NAD . Sorbitol tidak dapat secara bebas berdifusi keluar sel, oleh karena itu dapat tertimbun dalam sel. Dalam hepar adanya sorbitol dehidrogenase menyebabkan sorbitol diubah menjadi fruktosa. Apabila sorbitol diberikan intravena maka senyawa ini akan diubah menjadi fruktosa, bukan menjadi glukosa (sorbitol dehidrogenase mengkatalisis reaksi dua arah). Apabila sorbitol diberikan per-oral sedikit sekali yang diserap, dan akan mengalami fermentasi oleh bakteri usus besar (kolon) dan menghasilkan asetat dan H . Pada keadaan “sorbitol intolerance” kram perut mungkindisebabkan oleh makanan yang dikatakan pemanis “sugar-free” yang mengandung sorbitol.

Metabolisme Galaktosa


Galaktosa diserap usus dengan mudah diubah menjadi glukosa dalam hepar. “Galactose tolerance test” adalah suatu pemeriksaan untuk mengetahui fungsi hepar, namun sekarang sudah jarang dipakai. Jalur yang dipakai untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa adalah sebagai berikut:

Galaktokinase mengkatalisis reaksi (1) dan dalam reaksi ini diperlukan ATP sebagai donor fosfat. Galaktosa 1-fosfat yang terbentuk akan bereaksi dengan uridin difosfat glukosa (UDPG) dan menghasilkan uridin difosfat galaktosa dan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini dikatalisis enzim galaktosa 1-fosfat uridil transferase, galaktosa menggantikan tempat glukosa. Suatu epimerase mengubah galaktosa menjadi glukosa (reaksi 3). Reaksi ini terjadi pada suatu nukleotida yang mengandung galaktosa, peristiwa oksidasi-

reduksi berlangsung dan memerlukan NAD sebagai ko-enzim. UDP-glukosa yang dihasilkan, dibebaskan dalam bentuk glukosa 1-fosfat (reaksi 4). Mungkin sebelum dibebaskan digabung dulu dengan molekul glikogen, baru kemudian dipecah enzim fosforilase. Reaksi (3) adalah reaksi dua arah. Dari diagram dapat dilihat bahwa glukosa bisa diubah menjadi galaktosa.

Dalam tubuh galaktosa diperlukan bukan hanya untuk sintesis laktosa, tetapi juga untuk membuat serebrosida, proteoglikan dan glikoprotein. Sintesis laktosa dalam mamma terjadi dengan jalan kondensasi UDP-galaktosa dengan glukosa dan dikatalisis enzim laktosa sintetase.

Suatu penyakit yang dapat diturunkan menyebabkan galaktosemia, mungkin terjadi akibat kekurangan enzim-enzim pada reaksi (1), (2) dan (3). Akan tetapi yang paling banyak diketahui adalah akibat kekurangan enzim uridil transferase (reaksi 2). Karena kadar galaktosa meningkat, dalam lensa mata galaktosa bisa mengalami reduksi menjadi galaktitol. Apabila kadar galaktitol ini tertimbun dalam lesa mata maka akan mempercepat terjadinya katarak.

Kekurangan enzim yang mengkatalisis reaksi (2) membawa akibat yang paling buruk bila dibandingkan dengan kekurangan enzim-enzim yang lain, karena galaktosa 1-fosfat tertimbun sedangkan hepar kekurangan fosfat inorganik. Ini bisa menyebabkan kegagalan fungsi hepar dan retardasi mental. Ekspresi klinik terjadi apabila aktivitas uridil transferase berkurang lebih dari 50 %, dan ini hanya terjadi pada homozygote.

Metabolisme Heksosamin


Heksosamin merupakan komponen karbohidrat yang penting dalam tubuh, karena heksosamin adalah bagian dari elemen struktur jaringan tubuh. Mukopolisakarida biasanya terdiri dari dua monosakarida sebagai struktur dasar (repeating unit). Mukopolisakarida yang paling banyak didapatkan dalam tubuh adalah asam hialuronat. Asam hialuronat terdapat dalam “cell coat”, “ground substance” pada jaringan ikat, jaringan sinovial, vitreous humor.

“Repeating unit” asam hialuronat adalah asam D-glukoronat dan N-asetil D-glukosamin, yang terikat melalui β(1-3).

Glukosa akan diubah menjadi glukosa 6-fosfat yang oleh enzim heksosa fosfat isomerase akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat. Amino transferase mengkatalisis pemindahan gugusan amino dari glutamin dan membentuk glukosamin 6-fosfat. Reaksi selanjutnya adalah pembentukan N-asetil glukosamin 6-fosfat, N-asetil glukosamin 1-fosfat, kemudian pembentukan UDP-N-asetil glukosamin yang selanjutnya dengan asam D-glukoronat membentuk unit untuk polimerisasi yaitu sintesa asam hialuronat.

Mukopolisakarida yang lain adalah khondroitin, yang strukturnya mirip asam hialuronat, bedanya pada khondroitin N-asetil D-glukosamin yang terdapat pada hialuronat diganti dengan N-asetil D-galaktosamin. Khondroitin sendiri hanya merupakan bagian yang kecil dari komposisi “extra cellular material”, tapi derivat sulfatnya seperti khondroitin 4-sulfat dan khondroitin 6-sulfat merupakan komponen tulang rawan, kornea dan bagian-bagian lain tubuh dalam jaringan ikat. Dengan enzim epimerase UDP-N-asetil glukosamin diubah menjadi UDP-N-asetil galaktosamin. Sintesa khondroitin dari dua monosakarida secara lengkap belum dijelaskan dalam buku standar.