METABOLISME KARBOHIDRAT Oleh: Prof. Dr. Ir. SITI CHUZAEMI, MS

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

2. 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

3. 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

4. Metabolisme KH. pd Ternak • Ada beda mendasar antara Rum dan Monogastrik pada jalur Met. maupun produk yang dihasilkan. • Ruminansia mempunyai M.O dlm reticulo-rumen yg mensekresikan enzim shg dpt mencerna makanan yg masuk. • Bagian terbesar KH adalah mudah larut (gula pati) dan sukar lar. Selul. & hemisel.

5. DEGRADASI KH DI DALAM RUMEN • 60 – 75 % ransum ruminansia KH • Hasil utama fermentasi KH : VFA • Asam asetat : ± 65 % • Asam propionat :± 20 % • Asam butirat : ± 10 % • Hasil lain : ± 5 % • Asam iso butirat • Asam iso valerat • Asam laktat

6. Karbohidrat • Selulosa • Hemiselulosa • Pati • Pektin

7. 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)

8. SELULOSA

9. 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

10. KEGUNAAN SELULOSA : • Meningkatkan kadar lemak susu • Mencegah displaced abomasum • Mempertahankan papila rumen • Mencegah rumen parakeratosis

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

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

13. 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

14. 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)

15. DEGRADASI KH DI DALAM RUMEN PATI SELULOSA PEKTIN HEMISELULOSA XYLOBIOSA MALTOSA SELOBIOSA AS.PEKTIK GLUKOSA PHOSPAT XILOSA FRUKTOSA-P PYRUVAT AS.LAKTAT CH4 ASETAT BUTIRAT PROPIONAT

16. Piruvat Asetil KoA Laktat Format Oksaloasetat CO2 H2 Malat Laktil KoA Metil malonil KoA Malonil KoA AsetoAsetil KoA Metane Akrilil KoA Fumarat Beta hidroksi butiril KoA Suksinil KoA Propionil KoA Suksinat Krotonil KoA Asetil Fosfat Butinil KoA Asetat Butirat Propionat Perubahan asam piruvat menjadi asam lemak atsiri (VFA) dalam rumen

17. METABOLISME KH PADA RUMINANSIA

18. 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

19. LAKTAT (5-20 %) BHBA Butirat Iso butirat BHBA ABSORBSI • Mekanisme : difusi, lewat dinding rumen • Bentuk Absorbsi : Cairan rumenJar.Epit.RumenDarah • Asam asetat As. Asetat As. Asetat • As. Propionat As. Laktat • As. BUtirat + • As. Valerat As. Valerat As. valerat PROPIONAT

20. Faktor yang mempengaruhi absorbsi: • 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

21. Faktor yang mempengaruhi absorbsi: 3. Panjang rantai C dari VFA: Butirat > propionat > asetat Makin panjang rantai C absorpsi makin cepat

22. 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

23. 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

24. 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

25. Gb. Jalur Glikolisis Embden Meyerhof Parnase

26. 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

27. Jalur HPS Merupakan proses yang sangat penting karena : 1. Menghasilkan NADPH untuk sintesis asam lemak 2. Menghasilkan Ribose untuk pembentukan nukleotida dan asam nukleat

28. Gambar: Jalur Heksosa Monofosfat Shunt

29. 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

30. Gb. Jalur Siklus Krebs (TCA Cycle)

32. Glukoneogenesis • 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

33. 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

34. 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

35. 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%

36. VFA (1) : • Asetat (Lipogenik) 10 ATP (siklus krebs) Lemak • Propionat (Glukogenik) 15 ATP Glukosa(Glikogen) 34 ATP

37. VFA (2) : • Butirat (Ketogenik) 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

38. 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