Metabolisme merupakan seluruh proses dan jalur reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam tubuh. Apabila proses metabolisme terganggu maka fungsi atau kondisi fisiologis dari individu tersebut juga terganggu.
Karbohidrat merupakan senyawa utama penghasil energi yang diperlukan tubuh untuk menunjang aktivitas yang dilakukan sehari-hari. Karbohidrat tersebar luas, baik dalam jaringan hewan maupun jaringan tumbuhan. Pada sel hewan, karbohidrat terdapat dalam bentuk glukosa dan glikogen, yang berperan sebagai sumber energi yang penting bagi aktivitas vital. Sedangkan pada sel tumbuhan, karbohidrat terdapat dalam bentuk selulosa yang berperan sebagai rangka pada tumbuhan serta pati dari sel-sel tumbuhan.
Unsur penyusun karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa organik yang disintesis dari senyawa anorganik yang mengandung unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Komponen dasar dari karbohidrat adalah monosakarida.
Karbohidrat dapat diperoleh dari padi, jagung, gandum dan biji-bijian lainnya, sagu, ketela pohon, ketela rambat, kentang, bentul
Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi penting, diantaranya adalah:
- Sebagai sumber energi utama.
- Sebagai bahan pembentuk senyawa kimia lain.
- Sebagai komponen penyusun gen dalam inti sel yang amat penting dalam pewarisan sifat.
- Sebagai senyawa yang membantu proses berlangsungnya buang air besar.
Metabolisme Karbohidrat
Untuk menghasilkan energi, glukosa mengalami oksidasi. Prosesnya berlangsung bertahap, diawali dengn glikolisi, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transpor elektron.
Katabolisme karbohidrat.
Dalam hal ini glukosa, terdapat beberapa tipe jalur penambatan yang antara lain jalur glikolisis atau Embden Meyerhof – Parnas Pathway (EMP), Entne – Duodorff – Pathway (ED) dan Hexosa Mono Phospat Phatway (HMP). Oksidasi selanjutnya senyawa antara umum yang dihasilkan dari jalur di atas memasuki daur krebs (daur asam trikarboksilat) dan rantai respirasi yang berlangsung dengan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP yang lebih banyak. Proses metabolisme yang berlangsung pada tiap organisme, bergantung pada aktivitas sistem enzim yang dimiliki oleh orgnanisme tersebut.
Jalur-jalur EMP, ED, HMP berlangsung dalam keadaan anaerob. Sedangkan proses selanjutnya, yaitu siklus asam trikarboksilat (TCA ataudaur Krebs) dan rantai respirasi terjadi dalam keadaan anaerob.
Glukosa digunakan baik oleh organisme anaerob maupun aerob. Pada tahap-tahap awal jalur katabolisme untuk kedua tipe organisme itu mirip satu sama lain. Organisme anaerob memecah glukosa menjadi senyawa yang lebih sederhana yang tidak mengalami metabolisme lebih lanjut tanpa bantuan oksigen. Sedangkan organisme aerob selain memiliki perangkat enzim yang dimiliki oleh organisme anaerob, yang memiliki kemampuan lebih yang dapat memecah senyawa sederhana yaitu menjadi CO2 dan H2O dengan bantuan oksigen. Karena pemecahannya lebih sempurna, maka energi yang dihasilkan pun lebih banyak daripada yang dihasilkan oleh organisme anaerob.
Pencernaan karbohidrat di mulut mengalami biokimia hidrolisis dengan bantuan biokatalis enzim amilase menghasilkan maltosa. Pencernaan berlanjut di usus halus dengan bantuan enzim maltase yang dihasilkan pancreas untuk menghidrolisis maltose menjadi glukosa lalu diserap oleh mukosa usus. Selain maltase, pancreas juga menghasilkan lactase dan sukrase. Setelah makan, kadar glukosa dalam darah akan meningkat sementara, dan setelah 2 jam akan turun kembali akibat glukosa masuk ke dalam sel. Dalam sel, glukosa diubah menjadi glikogen sebagai cadangan pertama energi. Dalam keadaan gizi baik, glukosa dapat disimpan sebagai lemak dan protein yang dalam keadaan lapar atau kelaparan cadangan ini dapat digunakan kembali.
Dalam keadaan tersebut, terjadi reaksi biokimia sebagai berikut:
- Glikogenesis: proses perubahan glukosa menjadi glikogen
- Glikogenolisis: proses pemecahan glikogen menjadi glukosa
- Glikolisis: proses pemecahan glukosa menjadi energi dalam bentuk ATP
- Lipogenesis: proses pembentukan asam lemak
- Lipolisis: proses pemecahan lemak
- Glukoneogenesis: proses pengadaan glukosa
Metabolisme Kabohidrat terdiri dari beberapa tahapan, yaitu pencernaan karbohidrat, penyimpanan glukosa dan penggunaan glukosa untuk energi.
1. Pencernaan karbohidrat
Pencernaan kabohidrat dimulai dari mulut. Bolus makanan yang berasal dari makanan yang dikunyah akan bercampur dengan ludah yang mengandung enzim amilase. Enzim amilase ini menghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana yaitu dekstrin. Enzim amilase ludah bekerja paling baik pada pH ludah yang bersifat netral. Makanan yang dikunyah di mulut hanya sebentar, mengakibatkan proses pemecahan amilum oleh amilase hanya sedikit saja.
Bolus kemudian ditelan ke dalam lambung. Amilase ludah yang ikut masuk ke lambung dicernakan oleh asam klorida dan enzim pencerna protein yang terdapat di lambung, sehingga pencernaan karbohidrat di dalam lambung terhenti.
Makanan yang hanya terdiri dari karbohidrat saja akan tinggal di lambung sebentar atau kurang dari dua jam, dan segera diteruskan ke usus halus. Pada usus halus, enzim amilase yang dikeluarkan oleh pankreas, mencernakan amilum menjadi dekstrin dan maltosa. Penyelesaian pencernaan kabohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakaridase yang dikeluarkan oleh sel-sel mukosa usus halus berupa maltase, sukrase dan laktase.
Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di mikrovili dan monosakarida yang diahasilkan adalah maltase memecah maltosa menjadi dua mol glukosa, sukrase memecah sakarosa menjadi satu mol glukosa dan satu mol fruktosa, laktase memecah laktosa menjadi 1 mol glukosa dan satu mol galaktosa.
Glukosa, fruktosa dan galaktosa kemudian di serap oleh dinding usus, masuk ke cairan limpa, kemudian ke pembuluh darah kapiler dan dialirkan melalui vena portae ke hati. Dalam waktu 1-4 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat makanan ini seperti selulosa, galaktan dan pentosan dan sebagian pati yang tidak dicerna masuk ke usus besar. Di usus besar jenis karbohidrat ini dipecah sebagian oleh mikroba yang terdapat di usus, melalui proses fermentasi dan menghasilkan energi untuk keperluan mikroba tersebut dan bahan sisa seperti air dan karbondioksida.
Fermentasi yang meningkat di usus besar menghasilkan banyak gas karbondioksida yang kemudian dikeluarkan sebagai flatus (kentut). Sisa karbohidrat yang masih ada, dibuang menjadi tinja.
2. Penyimpanan Glukosa
Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah untuk menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian akan diubah menjadi energi. Kelebihan glukosa akan disimpan di hati dalam bentuk glikogen. Salah satu fungsi hati adalah menyimpan dan mengeluarkan glukosa sesuai kebutuhan tubuh. Bila persediaan glukosa darah menurun, hati akan mengubah sebagian dari glikogen menjadi glukosa dan mengeluarkannya ke aliran darah. Glukosa ini akan di bawa oleh darah ke seluruh bagian tubuh yang memerlukan seperti otak, sistem saraf, jantung, dan organ tubuh lain.
Sel-sel otot dan sel-sel lain di samping menggunakan glukosa juga menggunakan lemak sebagai sumber energi. Sel-sel otot juga menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen. Glikogen ini hanya digunakan sebagai energi untuk keperluan otot saja dan tidak dapat dikembalikan sebagai glukosa ke dalam aliran darah.
Kelebihan karbohidrat di dalam tubuh juga dapat diubah menjadi lemak. Perubahan ini terjadi di dalam hati. Lemak ini kemudian dibawa ke sel-seln lemak yang dapat menyimpan lemak dalam jumlah tidak terbatas.
3. Penggunaan glukosa untuk energi
Bila glukosa memasuki sel, enzim-enzim akan memecahnya menjadi bagian-bagian kecil yang pada akhirnya akan menghasilkan energi, karbon dioksida dan air. Bagian-bagian kecil ini dapat pula disusun kembali menjadi lemak. Tubuh manusia selalu membutuhkan glukosa untuk keperluan energi, sehingga kita harus mengkonsumsi makanan sumber karbohidrat setiap harinya, karena persediaan glikogen hanya bertahan untuk keperluan beberapa jam.