METABOLISME KARBOHIDRAT Oleh Prof Dr Ir SITI CHUZAEMI

METABOLISME KARBOHIDRAT Oleh: Prof. Dr. Ir. SITI CHUZAEMI, MS Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya

Metabolisme l l l 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 l l l Mekanik di mulut Enzimatik: dilakukan oleh enzim yg disekresikan oleh 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 l l l 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 l 60 – 75 % ransum ruminansia l Hasil utama fermentasi KH : VFA – – – l Asam asetat Asam propionat Asam butirat Hasil lain : ± 5 % – – – Asam iso butirat Asam iso valerat Asam laktat : ± 65 % : ± 20 % : ± 10 % KH

Karbohidrat l Selulosa l Hemiselulosa l Pati l Pektin

SELULOSA l l l l 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 se. L): selulosa, hemisel, lignin ADF = Acids Detergent Fiber (selulosa, L) ADL = Acids Detergent Lignin (lignin)

SELULOSA

SELULOSA l Enzim : Selulase, p. H 6. 5 – 6. 9 – Exo β 1, 4 glukonase menyerang satu sisi / ujung – Endo β 1, 4 glukonase menyerang secara acak

KEGUNAAN SELULOSA : l l Meningkatkan kadar lemak susu Mencegah displaced abomasum Mempertahankan papila rumen Mencegah rumen parakeratosis

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI DEGRADASI SELULOSA : l l l l Lignin Silika Kristalinitas Kadar N Kadar lemak Lama kontak dengan mikroba Alkali treatment

Hemiselulosa l Merupakan komponen dari: - Hexosa : glukosa, galaktosa, fruktosa - Pentosa : xylosa, arabinosa - Asam uronat: asam glukoronat, asam galakturonat

Starch (amylum = pati) l l 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 l Prosessing : meningkatkan laju aliran partikel, menurunkan laju degradasi l Frekuensi feeding l 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 CH 4 ASETAT AS. LAKTAT BUTIRAT PROPIONAT

Piruvat Asetil Ko. A Format CO 2 H 2 Malonil Ko. A Metane Aseto. Asetil Ko. A Laktat Oksaloasetat Laktil Ko. A Malat Akrilil Ko. A Fumarat Propionil Ko. A Suksinat Beta hidroksi butiril Ko. A Asetil Fosfat Metil malonil Ko. A Suksinil Ko. A Krotonil Ko. A Butinil Ko. A Asetat Butirat Propionat Perubahan asam piruvat menjadi asam lemak atsiri (VFA) dalam rumen

METABOLISME KH PADA RUMINANSIA

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PRODUKSI VFA DAN CH 4 l Tipe pakan : – – l l > Pati : Propionat meningkat, CH 4 turun > Selulosa : asetat meningkat, CH 4 meningkat Prosessing (grinding, pelleting): propionat meningkat Penambahan aditif (rumensin) : propionat meningkat, CH 4 turun p. H: mempengaruhi mikroba → proporsi VFA Penambahan tanin , saponin : CH 4 turun

ABSORBSI l l 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

Faktor yang mempengaruhi absorbsi: 1. 2. Konsentrasi asam : konsentrasi asam >> → absorbsi naik p. H rumen: - p. H turun: → meningkatkan laju absorpsi - p. H 7 atau > → menurunkan laju absorpsi - p. H 6 - 6, 8 → absorpsi normal - p. H 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) l l 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) l l 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) l l l 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 l Pentosa Posfat = Heksosa Monoposfat = HMP Posfo Glukonat ( Tidak Perlu ATP) l 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 l Terjadi dlm mitokondria (jaringan pernafasan) Jalur reaksi : kondensasi dr asetil-Co. A dg oksalat → sitrat dikarboksilasi → alfaketoglutarat, dikarboksilasi → suksinat → dioksidasi → fumarat, dehidrasi → malat dioksidasi → oksaloasetat

Gb. Jalur Siklus Krebs (TCA Cycle)

Glukoneogenesis l l 1. 2. l l 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 l l 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 l l l 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) : l l Asetat (Lipogenik) 10 ATP (siklus krebs) Lemak Propionat (Glukogenik) 15 ATP Glukosa(Glikogen) 34 ATP

VFA (2) : 25 ATP asetat lewat b-oksidasi l 10 atom C Asetyl Co. A= 10/2 =5 putaran =5 – 1 = 4 l 1 x putaran = 5 ATP 1 NAD = 3 ATP 1 FAD = 2 ATP 1 mol asetyl Co. A dlm siklus krebs = 12 ATP l Butirat (Ketogenik)

Singkatan l l l l l 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