Metabolisme
Karbohidrat (Glukosa)
Glukosa
merupakan pusat dari semua metabolisme. Glukosa adalah bahan bakar universal
bagi sel manusia dan merupakan sumber karbon untuk sintesis sebagian besar
senyawa lainnya. Semua jenis sel manusia menggunakan glukosa untuk memperoleh
energi. Gula lain dalam makanan (terutama fruktosa dan gataktosa) diubah
menjadi glukosa atau zat antara dalam metabolisme glukosa.
Glukosa
adalah prekursor untuk sintesis bermacam-macam gula lain yang diperlukan untuk
pembentukan senyawa khusus, misalnya laktosa, antigen permukaan sel,
nukleotida, atau glikosaminoglikan. Glukosa juga merupakan prekursor pokok bagi
senyawa nonkarbohidrat; glukosa dapat diubah menjadi lemak (termasuk asam
lemak, kolesterol, dan hormon steroid), asam amino, dan asam nukleat. Dalam
tubuh manusia, hanya senyawa-senyawa yang disintesis dari vitamin, asam amino
esensial, dan asam lemak esensial yang tidak dapat disintesis dari glukosa.
Lebih dari
50% kalori dalam makanan sehari-hari di Amerika Serikat diperoleh dari kanji,
sukrosa, dan laktosa. Karbohidrat makanan ini diubah menjadi glukosa,
galaktosa, dan fruktosa di saluran cerna. Monosakarida diserap dari usus, masuk
ke dalam darah, dan berpindah ke jaringan tempat zat tersebut dimetabolis.
Setelah
dibawa ke dalam sel, glukosa mengalami fosforilasi oleh suatu heksokinase
menjadi glukosa 6-fosfat. Glukosa 6-fosfat kemudian dapat masuk ke sejumlah
jalur metabolik. Tiga jalur yang biasa terdapat pada semua jenis sel adalah
glikolisis, jalur pentosa fosfat, dan sintesis glikogen. Di dalam jaringan,
fruktosa dan gataktosa diubah menjadi zat antara metabolisme glukosa. Dengan
demikian, nasib gula-gula ini sejajar dengan nasib yang dialami oleh glukosa.
Nasib utama
glukosa 6-fosfat adalah oksidasi melalui jalur glikolisis, yang merupakansumber
ATP untuk semua jenis sel. Sel yang tidak memiliki mitokondria tidak dapat
mengoksidasi bahan bakar lain. Sel tersebut menghasilkan ATP dari glikolisis
anaerobik (perubahan glukosa menjadi laktat). Sel yang memiliki mitokondria
mengoksidasi glukosa menjadi CO2 dan H2O melalui glikolisis dan siklus asam
trikarboksilat. Sebagian jaringan, misalnya otak, bergantung pada oksidasi
glukosa menjadi CO2 dan H2O untuk penyediaan energi karena kapasitas jaringan
tersebut menggunakan bahan bakar lain terbatas.
Glukosa
menghasilkan zat antara pada glikolisis dan siklus asam trikarboksilat yang
digunakan untuk sintesis asam amino dan gugus gliserol serta asam lemak pada
triasilgliserol.
Nasib
glukosa 6-fosfat lainnya yang penting adalah oksidasi melalui jalur pentosa
fosfat, yang menghasilkan NADPH. Ekuivalen reduksi pada NADPH digunakan untuk
reaksi biosintetik dan untuk mencegah kerusakan oksidatif pada sel. Dalam jalur
ini, glukosa mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi gula 5-karbon
(pentosa), yang dapat masuk kembali ke jalur glikolitik. Gula-gula tersebut
juga dapat digunakan untuk sintesis nukleotida.
Glukosa
6-fosfat juga diubah menjadi UDP-glukosa, yang memiliki banyak fungsi di dalam
sel. Nasib utama UDP-glukosa adalah sintesis glikogen, yaitu polimer untuk
menyimpan glukosa. Walaupun sebagian besar sel memiliki glikogen sebagai
pemasok glukosa dalam keadaan darurat, namun simpanan terbesar adalah di otot
dan hati. Glikogen otot digunakan untuk menghasilkan ATP selama kontraksi otot.
Glikogen hati digunakan untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa
dan olahraga atau pada saat kebutuhan meningkat. UDP-Glukosa juga digunakan
untuk membentuk gula lain, dan galaktosa dan glukosa dapat dipertukarkan
sementara terikat ke UDP. UDP-Galaktosa digunakan untuk sintesis laktosa di
kelenjar payudara. Di hati, UDP-glukosa dioksidasi menjadi UDP-glukuronat, yang
digunakan untuk mengubah bilirubin dan senyawa toksik lainnya menjadi
glukuronida untuk ekskresi.
Gula nukleotida
juga digunakan untuk sintesis proteoglikan, glikoprotein. dan glikolipid.
Proteoglikan adalah komponen karbohidrat yang utama pada matriks ekstrasel,
tulang rawan, dan cairan ekstrasel (misalnya cairan sinovium sendi). Sebagian
besar protein ekstrasel adalah glikoprotein, yaitu, protein ekstrasel secara
kovalen melekat ke karbohidrat. Untuk glikolipid dan glikoprotein membran sel,
bagian karbohidrat meluas ke dalam ruang ekstrasel.
Semua sel
dengan tiada hentinya mendapat glukosa; tubuh mempertahankan kadar glukosa
dalam darah yang konstan (sekitar 80-100 mg/dL) walaupun pasokan makanan dan
kebutuhan jaringan berubah-ubah sewaktu kita tidur, makan, dan bekerja. Proses
ini disebut homeostasis glukosa. Kadar glukosa darah yang rendah (hipoglikemia)
dicegah dengan pelepasan glukosa dari simpanan glikogen hati yang besar
(glikogenolisis); melalui sintesis glukosa dari laktat, gliserol, dan asam
amino di hati (glukoneogenesis) dan melalui pelepasan asam lemak dari simpanan
jaringan adiposa (lipolisis) sebagai bahan bakar alternatif apabila pasokan
glukosa tidak mencukupi. Kadar glukosa dalam darah yang tinggi (hiperglikemia)
dicegah oleh perubahan glukosa menjadi glikogen dan perubahan glukosa menjadi
triasilgliserol di hati. Dengan demikian, jalur penggunaan glukosa sebagai
bahan bakar tidak dapat dianggap terpisah sama sekali dari jalur yang
melibatkan metabolisme asam amino dan asam lemak.
Keseimbangan
antar jaringan dalam menggunakan dan menyimpan glukosa selama puasa dan makan
terutama dilakukan melalui kerja hormon homeostasis metabolik—insulin dan
glukagon. Namun, kortisol, epinefrin, norepinefrin, dan hormon lain juga
berperan dalam penyesuaian pasokan dan kebutuhan antar jaringan sebagai respons
terhadap perubahan dalam status fisiologis.
0 komentar:
Posting Komentar