karbohidrat

KARBOHIDRAT
Penggunaan Energi
pakan
Pakan Oksigen
dicerna
dimetabolisme
Pertumbuhan
dikonsumsi
Sisa pakan
Ekskresi &
Respirasi
Feses
Growth = In - Out
-sisa pakan
-Pakan
-Feses
-Oksigen
-Ekskresi&Res
Determination of feed utilization
2 kg
kg of feed fed
Feed conversion ratio =
kg of fish gain
1 kg gain
=
=
2 kg
FCR of
2
2 kg gain
FCR of
=
=
1
KARBOHIDRAT
senyawa organik yang terdiri dari bahan
ekstrak tanpa nitrogen (BETN ) dan serat
kasar
unsurnya terdiri dari karbon (C), hidrogen
(H) dan oksigen (O).
Karbohidrat merupakan komponen dalam
makanan yang merupakan sumber energi
utama bagi organisme hidup.
 Pada tumbuhan, karbohidrat terdapat
sebagai selulosa, yaitu senyawa yang
membentuk dinding sel tumbuhan.
 Karbohidrat berasal dari makanan,
dalam tubuh mengalami perubahan
atau metabolisme yang hasilnya
adalah glukosa yang terdapat dalam
darah.
Klasifikasi Karbohidrat
 Karbohidrat dibagi menjadi dua golongan
pokok: gula dan non gula.
 Gula paling sederhana adalah
monosakarida yang dibagi lagi menjadi
sub golongan berdasar jumlah atom
karbon.
 I. GULA
A. MONOSAKARIDE
 Triose (C3H6O3) : Gliseraldehide,
Dihidroksiasetone
 Tetrose (C4H8O4): Eritrose
 Pentose (C5H10O5): Arabinose
 Heksose (C6H12O6): Fruktose,
Galaktose, Glukose, Mannose
B. DISAKARIDE (C12H22O11): Selobiose,
Laktose, Maltose, Sukrose, Trehalose
C. TRISAKARIDE (C18H32O16): Rafinose
D. TETRASAKARIDE (C24H42O21): Stakiose
 Triose dan tetrose adalah zat intermedier
yang terjadi pada metabolisme karbohidrat
lain.
 Monosakarida mungkin dapat bergabung
satu sama lain, dengan mengambil satu
molekul air untuk tiap gabungan,
menghasilkan, di-, tri-, atau polisakarida
yang mengandung 2,3 atau lebih
monosakarida.
II. NON-GULA
HOMOPOLISAKARIDE




Pentosan
Heksosan
HETEROPOLISAKARIDE





Hemiselulose
Gummi
Musilage
Zat Peptik
Mukopolisakaride dari hewan
 Homopolisakaride: polisakaride yang oleh
hidrolisis menghasilkan hanya satu
macam gula, misal: glukans hanya
menghasilkan glucose (atau dengan kata
lain glukan adalah polimer dari glucose),
fruktans  fructose, xilans  xilose.
 Heteropolisakaride: polisakaride campuran
yang oleh hidrolisis menghasilkan
campuran monosakaride dan produk lain.
 Pati : polimer dari α-D-glukose,
sangat mudah dicerna
 Selulose: 2-β-D-glukose, sukar
dicerna. Hewan tidak memproduksi
selulase (enzim yang menghidrolisis
selulose), hanya diproduksi oleh
mikroba saluran pencernaan.
Penentuan Karbohidrat untuk makanan
ternak
 Dalam analisis proksimat, karbohidrat
terdiri dari serat kasar dan bahan ekstrak
tanpa nitrogen (BETN/NFE=Nitrogen Free
Extract).
 Serat kasar mengandung selulose,
hemiselulose dan polisakaride lain yang
berfungsi sebagai bahan pelindung
tanaman, serta lignin.
 BETN adalah 100% dikurangi jumlah
% dari kadar air, abu, protein, lemak
kasar dan serat kasar.
 Lignin bukan suatu karbohidrat,
tetapi zat ini berhubungan erat
dengan bagian-bagian serat kasar
dalam analisis proksimat.
 Lignin adalah gabungan beberapa
senyawa yang erat hubungannya
satu dengan lainnya, mengandung
karbon, hydrogen dan oksigen,
namun proporsi karbonnya lebih
tinggi dibanding senyawa
karbohidrat, kandungan nitrogen 15%.
 Lignin sangat tahan terhadap setiap
degradasi kimia, termasuk degradasi
enzimatik.
 Kadar lignin tanaman bertambah
dengan bertambahnya umur
tanaman, sehingga daya cernanya
makin rendah dengan bertambahnya
lignifikasi.
 Kemampuan ikan untuk memanfaatkan
karbohidrat tergantung pada
kemampuannya menghasilkan enzim
amilase sebagai pemecah karbohidrat.
 Pada proses pencernaan makanan,
karbohidrat mengalami proses hidrolisis,
baik dalam mulut, lambung, maupun usus.
 Hasil akhir metabolisme karbohidrat
adalah glukosa, fruktosa, galaktosa,
manosa dan monosakarida lain.
 Selanjutnya senyawa ini diadsorbsi
melalui dinding usus dan dibawa ke hati
oleh darah. Dalam tubuh ikan karbohidrat
mengalami berbagai proses kimia
dimana antara reaksi yang satu dengan
yang lain saling berhubungan dan tidak
dapat berdiri sendiri.
 Pada ikan, karbohidrat disimpan sebagai
glikogen yang dapat dimobilisasi untuk
kebutuhan cadangan energi.
 Karbohidrat merupakan sumber energi
utama untuk hewan mamalia, tetapi
kurang dapat digunakan secara efisien
oleh ikan.

 Sebagai contoh, mamalia dapat
menghasilkan energi sebanyak 4
kcal dari 1 gram karbohidrat,
sedangkan ikan hanya dapat
menghasilkan sekitar 1,6 kcal dari 1
gram karbohidrat.
 Karbohidrat dapat digunakan oleh
ikan sampai sekitar 20% dalam
pakan ikan.
Regulasi Metabolisme Glikogen
dan Glukosa
 Penyerapan karbohidrat dalam bentuk
monosacharida yaitu glukosa, fruktosa,
galaktosa.
 Pada dinding usus terjadi reaksi asam
phospat menjadi heksosa phospat.
Heksosa phospat dihidrolisa menjadi
glukosa. Glukosa masuk ke dalam sel
darah.
 Hormon insulin yang dihasilkan oleh
pancreas berfungsi mengatur pemasukan
glukosa ke dalam sel darah.
 Jika konsentrasi glukosa sel tubuh rendah
maka insulin akan mempertinggi
permiabilitas dinding sel terhadap glukosa,
sehingga glukosa darah masuk ke dalam
sel tubuh, akibatnya glukosa darah turun
konsentrasinya.
 Agar berlangsung keseimbangan antara
kadar gula darah dalam darah dengan
kadar gula dalam sel tubuh, maka growth
hormone yang diproduksi oleh hypophisa
merangsang pancreas untuk
mensecresikan glukagon.
 Glukagon merangsang glikogen menjadi
glukosa darah.
 Glukosa darah yang tinggi mengalir juga
ke pancreas, dan akan disekresikan insulin
demikian seterusnya
 Glukosa melalui proses glikogenesis
dibentuk menjadi glikogen yang disimpan
dalam hati.
 Jika dibutuhkan untuk tenaga, maka yang
diproses melalui glikogenolisis akan
diuraikan menjadi glukosa, glukosa diubah
menjadi fruktosa. Fruktosa melalui
glikolisis diuraikan menjadi asam-asam
piruvat, asam laktat.
 Dalam setiap proses glikolisis dilepaskan
4 molekul ATP yang disimpan dalam
mitochondria. ATP dengan katalisator
mineral magnesium dipecah menjadi
ADP + P + tenaga.
 Dalam tubuh reaksi oksidasi harus
sedemikian rupa sehingga jumlah kalori
yang dilepaskan tidak menaikkan suhu
media.
 Reaksi metabolisme dalam tubuh
umumnya bersifat bolak-balik .
 Jika tidak diperlukan maka glukosa yang
sampai di otot tidak dirombak akan tetapi
disintesa kembali menjadi glikogen otot
melalui proses glikogenesis.
 Proses perombakan glukosa di otot
selain proses glikolisis juga melalui siklus
sitrat, yaitu perubahan asam laktat atau
asam piruvat, sehingga ada tambahan
tenaga sebesar 10 %.
 Dalam keadaan darurat, jika kekurangan
glikogen dalam hati maka tubuh akan
mengubah zat non karbohidrat, misalnya
lemak menjadi karbohidrat melalui
proses glikoneogenesis.
Peranan Karbohidrat
Fungsi karbohidrat dalam tubuh hewan adalah:
 sumber lemak tubuh dan sumber energi untuk
proses metabolisme tubuh. Sebagai sumber
energi yang jauh lebih murah bila dibandingkan
dengan protein, maka karbohidrat dapat
menekan biaya produksi dan yang pada
akhirnya dapat menurunkan total harga pakan
 sumber glikogen tubuh
 sumber gula darah
 sumber bagian-bagian kerangka karbon untuk sintesis
protein
 sumber monosakaride dalam struktur polisakaride dan
asam nukleat tubuh
 sebagai binder, karbohidrat (terutama yang berasal dari
bahan pakan tertentu) mampu meningkatkan kualitas fisik
pakan dan menurunkan prosentase debu pakan
 sebagai komponen tanpa nitrogen, maka penggunaan
karbohidrat dalam jumlah tertentu dalam pakan dapat
menurunkan sejumlah limbah ber-nitrogen sehingga
meminimalkan dampak negatif dari pakan terhadap
lingkungan
Daya cerna atau kemampuan dalam
memanfaatkan karbohidrat bervariasi
dan terkait dengan :
 sumber/asal karbohidrat,
 spesies,
 proses pembuatan pakan
(pemanasan/penggunaan suhu saat
pembuatan pellet),
 kondisi lingkungan hidupnya (terutama
suhu),
 status kesehatan.
 Pada ikan, karbohidrat diperlukan untuk
pertumbuhan dan energi.
 Meskipun demikian, ikan tidak memerlukan
karbohidrat dalam jumlah besar di dalam
pakannya.
 Persentase karbohidrat yang terlalu tinggi
dapat menyebabkan rendahnya kandungan
nutrient essensial yang lain. Hal ini terutama
terjadi pada ikan muda yang membutuhkan
tingkat protein lebih tinggi.
 Ikan dewasa dapat mentoleransi sebesar 40%
karbohidrat di dalam pakannya tanpa
menimbulkan efek kematian.
SERAT
 Serat relative banyak dijumpai pada sayuran.
Meskipun dalam jumlah sedikit dapat
membantu proses pencernaan, serat tidak
boleh diberikan terlalu banyak.
 direkomendasikan kandungan pada pakan ikan
tidak lebih dari 4%, sedangkan untuk ikan
herbivore dianjurkan untuk memberi serat
sekitar 5-10%.
 Penggunaan serat kasar untuk ikan kadangkadang disarankan untuk mempertinggi
gerakan peristaltik
 Ikan tidak memiliki enzim selulase yang
diperlukan untuk pencernaan selulosa.
 Tetapi selulase dihasilkan oleh mikroba
di dalam usus.
 Di dalam tubuh ikan, mikroba usus juga
menghasilkan chitinase pada crustacea
dan ikan-ikan herbivora yang berfungsi
untuk mencerna serat.
METABOLISME
KARBOHIDRAT
DIET BERVARIASI
P.U. KARBOHIDRAT >
 FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA
SEBAGAI
SUMBER ENERGI ( DR. GLUKOSA )
 MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNAAN KARBOHIDRAT TERUTAMA :
* GLUKOSA
* FRUKTOSA
* GALAKTOSA
 FRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI
GLUKOSA

Jalur metabolisme disakarida dr diet
Metabolisme galaktosa
Metabolisme Fruktosa

Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :
1. Glikolisis
2. Glikogenesis
3. HMP Shunt
4. Oksidasi Piruvat
5. Siklus Asam Sitrat
6. Sisa
ditimbun sbg lemak
Puasa / kelaparan
kadar glukosa darah
memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :
1. Glikogenolisis
2. Glukoneogenesis
GLIKOLISIS
Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAY
 Terjadi di dalam sitosol
 Glikolisis : oksidasi glukosa
energi ( ATP )

Aerob
Anaerob
( asam piruvat )
( asam laktat )
 Pada keadaan aerob :
Hasil akhirnya asam piruvat
Masuk ke dalam
mitokondria
Asetil KoA
Siklus Krebs
ATP + CO2+ H2O
Jalur Glikolisis
Jalur Glikolisis
Pentingnya intermediate yang ter-fosforilasi
1.
2.
3.
Karena membran plasma umumnya
kekurangan transporter untuk gula terfosforilasi, sehingga intermediate glikolitik
tidak dapat meninggalkan sel. Setelah
fosforilasi awal tidak perlu energi untuk
menahannya dalam sel.
Kelompok fosforil sangat penting untuk
mempertahankan energi metabolik yang
berasal dari pemecahan ATP glucose 6phosphate  1,3-bisphosphoglycerate &
phosphoenolpyruvate  ATP
Kelompok fosfat (ATP, ADP, intermediate terfosforilasi) berikatan dengan Mg2+
kebanyakan aktivasi enzim glikolitik
membutuhkan Mg2+

Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan searah,
kecuali 3 reaksi :
1. Glukosa
Glukosa 6-p
Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan Glukokinase
* Enzim Heksokinase :
- terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas )
- dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya
- mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa
* Enzim Glukokinase :
- terdapat di sel hati dan pankreas
- aktif pada saat konsentrasi glukosa darah
* di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk glikolisis dikontrol oleh h. insulin
*Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus
fosfat


2. Fruktosa 6-p
Fruktosa 1,6-bi-p
* Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase
* bersifat irreversible
* Merupakan enzim pengendali kecepatan alur glikolisis ( rate limiting enzyme )
3. Fosfoenol piruvat
Enol piruvat
* Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase
Energi yang dihasilkan :
 Oksidasi 1 mol Glukosa
hasilkan 8 mol ATP
* Reaksi 5
: 2 x 3 ATP
* Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP
* Reaksi 1 & 3 :


2 mol piruvat meng= 6 ATP
= 4 ATP
=-2ATP
= 8 ATP
Hitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol glu
kosa dioksidasi sampai habis
CO2 dan H2O ?

Sisa Energi dalam piruvat
Glikolisis hanya melepaskan sebagian kecil
energi dari keseluruhan energi yang tesedia
dalam molekul glukosa; dua molekul piruvat
yang terbentuk dalam glikolisis masih
mengandung sebagian besar energi potensial
glukosa,energi tersebut dapat dikeluarkan oleh
reaksi-reaksi oksidasi dalam siklus asam sitrat
dan fosforilasi oksidatif.

Pada Glikolisis Anaerob :
Rantai respirasi tidak berjalan karena NADH tidak
dapat teroksidasi padahal NAD+ dibutuhkan lagi untuk
menerima elektron untuk oksidasi piruvat.
 Piruvat direduksi (menerima H+) laktat
Hasil akhirnya asam laktat



Piruvat + NADH + H+
Laktat dehidrogenase
Energi yg dihasilkan :
Reaksi 6 & 9
: 4 ATP
Reaksi 1 & 3
: -2 ATP
= 2 ATP
Laktat + NAD+

Anaerob
Rantai Respirasi tak berjalan

NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat
dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi

Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung
an Glikolisis

Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men
jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat Dehidrogenase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat
Laktat

GLIKOLISIS DI ERITROSIT :
* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan organel sel ( mitokondria )
Rantai Respirasi dan
Siklus Asam Sitrat tidak dapat terjadi
* oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan
asam laktat
* Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan samping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli
serat
yg berfungsi untuk membantu melepas
ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2
Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit
OKSIDASI ASAM PIRUVAT





Terjadi di dalam mitokondria
Oksidasi 1 mol Piruvat
1 mol Asetil KoA
menghasilkan 3 mol ATP
Reaksinya memerlukan TPP ( Tiamin Piro Phosphat )
Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidrogenase yg memerlukan koenzim : CoA ( Koenzim A ) yg
berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 )
Defisiensi tiamin
penumpukan piruvat
Alkoholik
def. thiamin
asidosis laktat &
piruvat
CH3COCOOH + HSCoA + NAD+
CH3CO-SCoA + NADH H+
Oksidasi dekarboksilasi asam piruvat
SINTESIS ASETIL KoA
GLIKOGENESIS
Sintesis glikogen dari glukosa
 Terjadi di dalam hati dan otot
 Reaksi 1 :
Mg++
Glukosa + ATP

Glukosa 6-p + ADP
Glukokinase / Heksokinase

Reaksi 2 :
Glukosa 6-p
Glukosa 1-p
Fosfoglukomutase

Reaksi 3 :
Glukosa 1-p + UTP
Pirofosfat
UDPG +

Enzim Glikogen sintetase ( sintase )
membentuk ikatan α-1,4 Glikosidik ( rantai lurus ) dr glikogen

Enzim Pencabang ( Branching Enzyme )
membentuk ikatan α-1,6 Glikosidik ( rantai cabang )
dr glikogen
Molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya
SINTESIS GLIKOGEN
SINTESIS GLIKOGEN
Jalur glikogenesis dan glikogenolisis
Glikogenesis
Glikogenolisis
GLIKOGENOLISIS
Proses pemecahan glikogen
 Dalam otot :
* tujuannya untuk mendapat energi bagi otot
* hasil akhirnya : piruvat / laktat
sebab
glukosa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur
glikolisis di otot
 Dalam hati :
* tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa
darah di antara dua waktu makan
* Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa
Glukosa 6-p + H2O
Glukosa + Pi


Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal
dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat di otot )

Enzim Glikogen fosforilase
glikosidik dr glikogen

Debranching enzyme
glikosidik
memutus ikatan α-1,4
memutus ikatan α-1,6
GLUKONEOGENESIS
Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat
 Pada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjal
 Substrat :
1. Asam laktat
dr. otot, eritrosit
2. Gliserol
dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm.
jar. lemak ( adiposa )
3. Asam amino glukogenik
4. Asam propionat
pd ruminansia


Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glu
kosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet

Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai
sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit

Enzim bantuan :
1. Piruvat karboksilase
2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase
3. Fruktosa 1,6 bifosfatase
4. Glukosa 6-fosfatase
Jalur Glukoneogenesis
Glukoneogenesis dari asam amino
Perubahan asam propionat masuk ke jalur
glukoneogenesis
Key Enzyme pd jalur Glikolisis dan Glukoneogenesis
HMP SHUNT
(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT)
Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway
 Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa
 Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP )
 Aktif dalam :
1. Hati
2. Jar. Lemak
3. Klj. Korteks adrenal
4. Klj. Tiroid
5. Eritrosit
6. Klj. Mammae ( laktasi )



Tidak aktif di dalam sel otot
Fungsi :
1. Membentuk NADPH
untuk sintesis asam le
mak, steroid
2. Membentuk pentosa
ribosa
untuk
sintesis nukleotida dan asam nukleat
3. Dalam eritrosit :
Membentuk NADPH untuk mereduksi :
Glutathion reduktase
Glutathion Teroksidasi
tereduksi
( G-S-S-G )
Glutathion
( 2-G-SH )

2G-SH + H2O2
G-S-S-G + 2H2O
Glutathion peroksidase
Glutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2
penimbunan H2O2 memperpendek umur eritrosit
 Mutasi enzim glutathion peroksidase


Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin,
Aspirin, sulfonamid

Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP
5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)
Jalur HMP Shunt
PRODUK HMP SHUNT
METABOLISME GLUKOSA
GLUKOSA DARAH
Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh,
disimpan :
* hati dan otot
Glikogen
* jaringan lemak
Triasilgliserol ( TG )
 Sumber glukosa darah :
1. Karbohidrat Makanan
2. Glikogenolisis hepar
3. Glukoneogenesis
 Hormon yg mengatur glukosa darah :
* Insulin
* Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth
Hormone
* Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon


PENGARUH HORMON :
* Keadaan kadar glukosa darah
merangsang sekresi hormon
glukagon
* Keadaan kadar glukosa darah
merangsang sekresi hormon insulin
* Keadaan darurat
merangsang
sekresi hormon adrenalin

Glukagon (hati)
Pembentukan cAMP
Epinefrin (otot)
1. cAMP menghambat Glikogen sintase
menghambat glikogenesis
2. cAMP memacu fosforilase
memacu glikogenolisis
 INSULIN :
1. Memacu glikogen sintase
2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah
cAMP menjadi 5’AMP
efek : memacu glikogenesis
menghambat glikogenolisis




PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN
Makan banyak karbohidrat
Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak
(Glukosa
Asetil KoA
Asam lemak
TG)
Makan protein
Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak
Asam amino
Anggota Siklus Kreb’s / Piruvat
TG
Asetil KoA
Asam lemak

Makan banyak lipid
Lipid tidak dapat diubah menjadi protein
ataupun karbohidrat
LIPID (TG)
cadangan energi
( oksidasi β asam lemak)
Asetil KoA
TCA Cycle
E
Metabolisme makanan