metabolisme karbohidrat - Blog UB

METABOLISME KARBOHIDRAT
Oleh:
Prof. Dr. Ir. SITI CHUZAEMI, MS
Fakultas Peternakan
Universitas Brawijaya
Metabolisme



Adalah sejumlah proses yg meliputi sintesa
(anabolisme) dari protoplasma dan perombakan
(katabolisme) dlm organisme hidup
Tahap 1 dr metabolisme adalah pencernaan dan
hasil pencernaan diabsorpsi melalui usus halus
kedlm tubuh
Di dalam tubuh mengalami metabolisme intermediair
Proses Pencernaan



Mekanik di mulut
Enzimatik: dilakukan oleh enzim yg
disekresikan oleh sel sel tubuh hewan dan
oleh mikroba di dalam saluran pencernaan
Tempat utama pencernaan mikrobial adalh di
rumen, retikulum dan omasum pada ternak
ruminansia
Metabolisme KH. pd Ternak



Ada beda mendasar antara Rum dan
Monogastrik pada jalur Met. maupun produk
yang dihasilkan.
Ruminansia mempunyai M.O dlm reticulorumen yg mensekresikan enzim shg dpt
mencerna makanan yg masuk.
Bagian terbesar KH adalah mudah larut (gula
pati) dan sukar lar. Selul. & hemisel.
DEGRADASI KH DI DALAM RUMEN

60 – 75 % ransum ruminansia

Hasil utama fermentasi KH : VFA
–
–
–

Asam asetat
Asam propionat
Asam butirat
Hasil lain : ± 5 %
–
–
–
Asam iso butirat
Asam iso valerat
Asam laktat
: ± 65 %
:± 20 %
: ± 10 %
KH
Karbohidrat
 Selulosa
 Hemiselulosa
 Pati
 Pektin
SELULOSA







Komponen serat pembentuk dinding sel tanaman
Polimer dengan BM tinggi
Terdiri dari b 1,4 unit-unit glukosa
(b 1,4 glukosida)
1 mol = 10.000 unit
NDF= Neutral Detergent Fiber (dd seL): selulosa,
hemisel, lignin
ADF = Acids Detergent Fiber (selulosa, L)
ADL = Acids Detergent Lignin (lignin)
SELULOSA
SELULOSA

Enzim : Selulase, pH 6.5 – 6.9
– Exo β 1,4 glukonase
menyerang satu sisi / ujung
– Endo β 1,4 glukonase
menyerang secara acak
KEGUNAAN SELULOSA :




Meningkatkan kadar lemak susu
Mencegah displaced abomasum
Mempertahankan papila rumen
Mencegah rumen parakeratosis
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
DEGRADASI SELULOSA :







Lignin
Silika
Kristalinitas
Kadar N
Kadar lemak
Lama kontak dengan mikroba
Alkali treatment
Hemiselulosa

Merupakan komponen dari:
- Hexosa : glukosa, galaktosa, fruktosa
- Pentosa : xylosa, arabinosa
- Asam uronat: asam glukoronat, asam
galakturonat
Starch (amylum = pati)




Terdiri dari ά - 1,4 unit-unit glukosa
(ά - 1,4 glukosida)
Enzim : ά - amylase, maltase,
phosphorilase (Pi)
Mudah larut dalam air
Ada 2 macam strach:
- amylose: rantai lurus
- amylopektin: rantai lebih bercabang
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
DEGRADASI PATI

Prosessing : meningkatkan laju aliran partikel,
menurunkan laju degradasi

Frekuensi feeding

Macam pati
–
–
:
Rantai lurus (amilosa : kurang larut)
Rantai bercabang (amilopektin : mudah larut)
DEGRADASI KH DI DALAM RUMEN
PATI
SELULOSA
MALTOSA
SELOBIOSA
HEMISELULOSA
PEKTIN
XYLOBIOSA
AS.PEKTIK
XILOSA
GLUKOSA
PHOSPAT
FRUKTOSA-P
PYRUVAT
CH4
ASETAT
AS.LAKTAT
BUTIRAT
PROPIONAT
Piruvat
Asetil KoA
Format
CO2
H2
Metane
Malonil
KoA
AsetoAsetil
KoA
Beta hidroksi
butiril KoA
Asetil Fosfat
Laktat
Oksaloasetat
Laktil
KoA
Malat
Akrilil
KoA
Fumarat
Propionil
KoA
Suksinat
Metil malonil
KoA
Suksinil
KoA
Krotonil
KoA
Butinil
KoA
Asetat
Butirat
Propionat
Perubahan asam piruvat menjadi asam lemak atsiri
(VFA) dalam rumen
METABOLISME KH PADA RUMINANSIA
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
PRODUKSI VFA DAN CH4

Tipe pakan :
–
–




> Pati : Propionat meningkat, CH4 turun
> Selulosa : asetat meningkat, CH4 meningkat
Prosessing (grinding, pelleting): propionat
meningkat
Penambahan aditif (rumensin) : propionat
meningkat, CH4 turun
pH: mempengaruhi mikroba → proporsi VFA
Penambahan tanin , saponin : CH4 turun
ABSORBSI


Mekanisme : difusi, lewat dinding rumen
Bentuk Absorbsi :
Cairan rumen
–
–
Asam asetat
As. Propionat
Jar.Epit.Rumen
As. Asetat
As. Laktat
Darah
As. Asetat
PROPIONAT
LAKTAT (5-20 %)
–
As. BUtirat +
BHBA
Iso butirat
–
As. Valerat
Butirat
BHBA
As. Valerat
As. valerat
Faktor yang mempengaruhi absorbsi:
1.
2.
Konsentrasi asam : konsentrasi asam >> →
absorbsi naik
pH rumen:
- pH turun: → meningkatkan laju absorpsi
- pH 7 atau > → menurunkan laju absorpsi
- pH 6 - 6,8 → absorpsi normal
- pH 5 → absorpsi cepat
Faktor yang mempengaruhi absorbsi:
3. Panjang rantai C dari VFA:
Butirat > propionat > asetat
Makin panjang rantai C absorpsi makin
cepat
Proses-Proses dalam metabolisme
karbohidrat(1)


Glikolisis
oksidasi glukosa
asam piruvat
* terjadi dalam sitosol
* kondisi anaerob
Hexosa Monophosphat Shunt = HMP =
Pentosa Phosphate = Phospho Gluconat
(jalur lain glikolisis)
untuk oksidasi
glukosa
Proses-Proses dalam metabolisme
karbohidrat (1)


Glikolisis
oksidasi glukosa
asam piruvat
* terjadi dalam sitosol
* kondisi anaerob
Hexosa Monophosphat Shunt = HMP =
Pentosa Phosphate = Phospho Gluconat
(jalur lain glikolisis)
untuk oksidasi
glukosa
Proses-Proses dalam metabolisme
karbohidrat (2)





Siklus Krebs
Glikogenolisis / Glikogenesis
glikogen
glukosa
Glukoneogenesis
pembentukan glukosa dari sumber non KH
Glukogenesis : Sintesis glukosa dari KH
Oksidasi Piruvat
Asetil Ko.A
Gb. Jalur Glikolisis Embden Meyerhof Parnase
Jalur Lain Metabolisme Glukosa

Pentosa Posfat = Heksosa Monoposfat = HMP
Posfo Glukonat ( Tidak Perlu ATP)

Rangkaian jalur pentosa posfat = 36 mol ATP
dimana satu mol ATP untuk posforilasi glukosa
sehingga menghasilkan 35 mol ATP
Jalur HPS Merupakan proses yang
sangat penting karena :
1. Menghasilkan NADPH untuk sintesis
asam lemak
2. Menghasilkan Ribose untuk
pembentukan nukleotida dan asam
nukleat
Gambar: Jalur Heksosa Monofosfat Shunt
Siklus Krebs

Terjadi dlm mitokondria (jaringan pernafasan)
Jalur reaksi :
kondensasi dr asetil-CoA dg oksalat →
sitrat dikarboksilasi → alfaketoglutarat,
dikarboksilasi → suksinat → dioksidasi →
fumarat, dehidrasi → malat dioksidasi →
oksaloasetat
Gb. Jalur Siklus Krebs (TCA Cycle)
Glukoneogenesis


1.
2.


Proses p’mbentukan glukosa dr sumber non KH
Digunakan utk m’bersihkan hasil metabolisme
jar. Lain dlm darah, spt :
Laktat diubah menjadi otot
Eritrosit & gliserol dhasilkan jar. adiposa
Merupakan sumber utama glukosa pd kondisi
lapar
Terjadi dbag. Korteks ginjal dan hati dg adanya
enzim glukosa 6 fosfat
Oksidasi sempurna dari 1 mol glukosa = 36 ATP




2 ATP dari glikolisis
6 ATP dari piruvat
Asetil Ko.A
24 ATP dari 2 putaran siklus krebs untuk
oksidasi 2 unit asetil
4 ATP dari oksidasi dalam mitokondria dari 2
NADH selama glikolisis
Oksidasi 1 mol glukosa = 38 ATP



Konsumsi ATP = 2 mol / mol glukosa
Produksi ATP = 10 mol / mol glukosa
Produksi ATP bersih = 8 ATP/ mol glukosa
1 mol glukosa = * Glikolisis = 8 ATP
Siklus Krebs = 30 ATP
total = 38 ATP
1 mol ATP = 7,4 kkal
38 ATP = 38 x 7,4 kkal = 280 kkal
Secara teoritis :
energi pembakaran glukosa = 690 kkal / mol
Efisiensi pembentukan energi ATP =
280 / 690 x 100% = 40%
VFA (1) :


Asetat (Lipogenik)
10 ATP (siklus krebs)
Lemak
Propionat (Glukogenik)
15 ATP
Glukosa(Glikogen)
34 ATP
VFA (2) :
25 ATP
asetat
lewat b-oksidasi
 10 atom C
Asetyl CoA= 10/2 =5
putaran =5 – 1 = 4
 1 x putaran = 5 ATP
1 NAD = 3 ATP
1 FAD = 2 ATP
1 mol asetyl CoA dlm siklus krebs = 12 ATP

Butirat (Ketogenik)
Singkatan









ATP = Adenosine Tri Phosphate
ADP = Adenosine Di Phosphate
UTP = Uridine Tri Phosphate
UDP = Uridine Di Phosphate
GTP = Guanosine Tri Phosphate
GDP = Guanosine Di Phosphate
CTP = Cytidine Tri Phosphate
CDP = Cytidine Di Phosphate
FAD = Flavine Adenine Di Nucleotida