Hubungan Metabolisme Karbohidrat, Lemak dan Protein

Kita sudah mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya?

Perhatikan Gambar di bawah ini! Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa-senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.



Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan.

Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Seperti halnya karbohidrat, lemak merupakan substrat penting dalam proses respirasi. Lemak disintesis dari karbohidrat atau protein melalui asetil koenzim A dan gliserol yang berasal dari fosfogliseraldehid ( PGAL ), di mana PGAL merupakan senyawa antara dalam tahap glikolisis dan daur krebs.
Secara kimiawi, lemak tersusun dari penggabungan suatu asam lemak dengan gliserol. Agar dapat digunakan sebagai substrat respirasi ( reaksi katabolitik ) lemak terlebih dahulu dibongkar menjadi asam lemak dan gliserol. Kemudian gliserol diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat, untuk selanjutnya diubah menjadi fosfogliseraldehida yang merupakan zat antara pada tahap glikolisis dan daur krebs.Sementara itu asam lemak diubah menjadi molekul asetil ko A dan masuk ke jalur respirasi.

Berbeda dengan lemak, protein merupakan molekul yang pembentukannya melibatkan DNA, RNA dan ribosom. Protein di dalam sel tersusun dari asam amino. Beberapa asam amino dapat diubah menjadi glukosa ( alanin, serin, glisin, sistein, metionin dan triptofan ). Dan beberapa asam amino lainnya seperti : fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin dapat diubah menjadi asam lemak. Dalam reaksi katabolitik, protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino ini dapat masuk ke jalur respirasi melalui cara transaminasi ( pemindahan gugus amin-NH2 ) maupun deaminasi ( pembuangan gugus amin ). Asam amino seperti alanin, serin, glisin, sistein diubah menjadi asam piruvat dan masuk ke dalam mitokondria untuk dimanfaatkan dalam respirasi. Sedangkan asam amino seperti fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin diubah menjadi asetil ko A untuk selanjutnya mengikuti jalur respirasi.

Dalam proses repirasi, karbohidrat merupakan molekul pertama yang menjadi substrat respirasi, Jika karbohidrat habis maka baru lemak yang akan dioksidasi. Jika karbohidrat dan lemak sudah tidak ada lagi maka protein akan dibongkar menjadi asam amino untuk dioksidasi.

Dari ketiga substrat respirasi tersebut, karbohidrat merupakan substrat respirasi yang utama. Jumlah energi yang dihasilkan oleh setiap gram protein setara dengan jumlah energy yang dihasilkan oleh setiap gram karbohidrat, yaitu + 4,1 kkal. Sementara, setiap gram lemak bila dioksidasi akan menghasilkan 2 kali lipat dari jumlah energi yang dihasilkan oleh karbohidrat dan protein setiap gramnya yaitu + 9,3 kkal. 1 Molekul lemak + 2H2O à 2 C6H12O6 (glukosa ). Perbandingan C : H : O molekul lemak ( misalnya : tristerin ) adalah 57 : 110 : 6. Pada molekul karbohidrat perbandingan C : H : O adalah 6 : 12 : 6
. Itulah sebabnya energi yang digunakan dalam oksidasi lemak jauh lebih banyak.
Rantai asam lemak yang banyak mengandung gugus –CH2 merupakan bentuk penyimpanan yang ideal untuk surplus energi metabolic. Zat ini dalam bentuk sangat tereduksi, sehingga energi yang dihasilkan juga besar. Di sisi lain, lemak disimpan dalam bentuk paling pekat dan sedikit mengandung air, di mana energi potensial dapat disimpan. Sementara itu, pada oksidasi protein di dalam tubuh produk akhir katabolismenya adalah urea dan senyawa nitrogen lainnya, ditambah CO2 dan H2O. Itulah sebabnya nilai kalori protein dalam tubuh hanya +
4,1kkal / gram.

Catatan : setiap penggunaan per liter O2
untuk katabolisme, akan membebaskan energi sebesar 4,82 kalori ( 4,82 kkal ).