Metabolisme Karbohidrat

• Karbohidrat merupakan macronutrien salah satu yang penting untuk tubuh manusia, selain protein dan lemak.
• Karbohidrat adalah sumber utama energi bagi tubuh dimana dihasilkan 4 kalori energi/gram karbohidrat.
• Terdapat tiga jenis utama karbohidrat:

• Karbohidrat terdapat dalam berbagai makanan seperti nasi, roti, pasta, sereal, kentang, sayuran, buah-buahan, dan produk susu.
• Konsumsi karbohidrat yang kurang dapat menyebabkan kekurangan energi, sementara konsumsi berlebih menyebabkan penambahan berat badan.

• Jalur-jalur metabolisme termasuk metabolisme karbohidrat terbagi menjadi tiga kategori. 

1. 1. Jalur anabolik: sintesis senyawa yang lebih besar dan kompleks dari prekursor yang lebih kecil (e.g. sintesis protein dari asam amino dan sintesis cadangan triasilgliserol dan glikogen
   2. Jalur katabolik: Pemecahan molekul yang lebih besar, menghasilkan energi dalam bentuk ATP dan setara reduksi (e.g. pemecahan glukosa dalam darah (glikolisis))
   3. Jalur ambibolik: Jalur yang berperan sebagai penghubung antara jalur anabolik dan katabolik (e.g. siklus asam sitrat).

• Dalam metabolisme karbohidrat, dikenal beberapa istilah seperti glikogenesis, glikogenolisis, dan glukoneogenesis yang merupakan proses yang dilakukan tubuh untuk mempertahankan kadar glukosa dalam jumlah normal.
• Perbedaan ketiga proses tersebut diringkas dalam tabel berikut:

• Proses Glikolisis

Keterangan: 

Glikolisis terdiri dari dua fase yang berbeda: fase investasi energi dan fase pengambilan energi (lihat gambar di atas). Pada fase pertama, glukosa dipecah menjadi 2 molekul fruktosa 1,6-bisfosfat dengan menggunakan 2 molekul ATP. Langkah kedua menghasilkan 1 molekul piruvat, 2 molekul ATP, dan 1 molekul NADH per molekul fruktosa 1,6-bisfosfat (produk ganda per molekul glukosa).

• Proses Glukoneogenesis

Keterangan: 

Glukoneogenesis merupakan proses glikolisis secara terbalik. dengan proses sebagai berikut:

• Proses Glikogenolisis

Keterangan:

Beberapa enzim yang berbeda dapat terlibat dalam glikogenolisis salah satunya adalah enzim fosforilase glikogen.

• Insulin merupakan hormon peptida yang berperan dalam mengatur kadar gula darah dan metabolisme dalam tubuh manusia. 
• Insulin utamanya diproduksi dan disekresikan oleh sel beta di pankreas.
• Dalam mengatur homeostasis glukosa, insulin memungkinkan sel-sel untuk menyerap glukosa dari aliran darah dan menggunakannya sebagai sumber energi atau menyimpannya sebagai glikogen di hati dan otot.
• Struktur insulin terdiri dari dua rantai polipeptida rantai A dan rantai B, yang terhubung oleh ikatan disulfida.
  • Rantai A mengandung 21 asam amino
  • Rantai B mengandung 30 asam amino

• Sintesis dan sekresi Insulin:

• Regulasi Sekresi
  • Secara umum, insulin dilepaskan setelah mengonsumsi glukosa dalam proses yang disebut  glucose-induced insulin stimulation (stimulasi insulin terinduksi glukosa). Proses ini melibatkan penyerapan intraseluler dan degradasi metabolik glukosa yang dikonsumsi.
  • Terdapat faktor lain yang mengatur sekresi insulin seperti asam amino, hormon gastrointestinal (e.g. peptida serupa glukagon-1), dan input saraf.
  • Fungsi Insulin
• Insulin memberikan efeknya pada berbagai jaringan di seluruh tubuh, termasuk hati, otot, dan jaringan adiposa. Fungsi utamanya meliputi:

Sumber gambar: Rahman et al. (2021)

• Resistensi Insulin
  • Resistensi insulin adalah kondisi di mana sel-sel tubuh menjadi kurang responsif terhadap efek insulin yang dihasilkan sehingga menyebabkan peningkatan kadar glukosa darah (hiperglikemia)
  • Dalam resistensi insulin, meskipun pankreas menghasilkan insulin yang cukup, sel-sel tubuh tidak merespons dengan baik terhadap sinyal insulin sehingga fungsinya tidak berjalan dengan baik.
  • Beberapa faktor dapat menyebabkan resistensi insulin, termasuk obesitas, pola makan yang tidak sehat (terutama diet tinggi lemak dan karbohidrat sederhana), gaya hidup yang tidak aktif, genetika, peradangan kronis, dan ketidakseimbangan hormon.

• Glukosa di dalam tubuh disimpan dalam bentuk glikogen. 
• Glikogen adalah polisakarida yang terdiri dari rantai glukosa yang dihubungkan bersama dalam struktur rantai bercabang. 
• Glikogen berfungsi sebagai cadangan energi yang dapat digunakan oleh tubuh saat glukosa darah menurun atau dibutuhkan energi tambahan.
• Glikogen disimpan dalam hati dan otot rangka:

• Selain disimpan sebagai glikogen, glukosa juga dapat diubah menjadi lemak dalam proses yang disebut lipogenesis yang kemudian disimpan di jaringan adiposa sebagai cadangan energi jangka panjang.

• Glukosa adalah bahan bakar utama bagi otak dalam kondisi fisiologis untuk fungsi metabolik yang memadai
• Hipoglikemia adalah kondisi dimana kadar glukosa darah turun di bawah 70 mg/dL, tetapi gejala mungkin tidak muncul sampai kadar glukosa darah turun di bawah 55 mg/dL.
• Tubuh memiliki mekanisme perlindungan terhadap hipoglikemia untuk mencegah terjadinya komplikasi akibat gangguan pasokan glukosa (e.g. glukoneogenesis dan glikogenolisis).
• Hipoglikemia sering terjadi pada pasien dengan diabetes yang menjalani intervensi farmakologis. 
• Hipoglikemia dapat menimbulkan gejala neuroglikopenik (akibat kekurangan glukosa langsung pada otak) seperti perubahan perilaku dan kebingungan, serta gejala neurogenik (keterlibatan sistem saraf) seperti gemetar dan rasa lapar.
• Hipoglikemia berat dapat diobati dengan pemberian dekstrosa intravena atau karbohidrat yang mudah diserap melalui mulut.

• Karbohidrat kompleks adalah jenis karbohidrat yang terdiri dari rantai panjang molekul glukosa yang dihubungkan bersama.  
• Karbohidrat kompleks mengandung serat dan memiliki indeks glikemik yang lebih rendah daripada karbohidrat sederhana.
• Karbohidrat kompleks memberikan energi yang bertahan lebih lama karena mereka membutuhkan waktu lebih lama untuk dicerna dan diserap oleh tubuh. 
• Makanan yang mengandung karbohidrat kompleks membantu menjaga kadar gula darah yang stabil 
• Contoh makanan dengan karbohidrat kompleks:
  • Roti gandum utuh
  • Nasi merah, oatmeal
  • Kacang-kacangan
  • Kentang
  • Quinoa
  • Sayuran hijau