Download - PERAGIAN - GLIKOLISIS ANAEROB
LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA KLINIS
Metabolisme-Glikolisis Anaerob (Peragian)
Disusun Oleh :
Ade Fithrotinnadhiroh
Bayyinah
Irfan Taufik
Nur Qurotul A’yuni
Rr Alvira Widjaya
Widya Dwi Arini
Ratu Feni Chaerunnisa
FARMASI 5A
FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN
JURUSAN FARMASI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2010
TEORI DASAR
A. METABOLISME
Metabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang terjadi di dalam makhluk hidup, mulai
dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, jamur, tumbuhan, hewan
sampai manusia. Di dalam proses ini makhluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai
senyawa kimia dari sekitarnya untuk kelangsungan hidupnya. Kelangsungan reaksi kimia di
dalam metabolisme dari permulaan sampai ke suatu hasil akhir disebut jalur metabolisme.
(pathway). Senyawa yang terbentuk selama jalur metabolisme berlangsung disebut senyawa
antara (intermediate).
Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme)
senyawa atau komponen di dalam sel hidup. Melalui jalur anabolisme terbentuk senyawa.
Diperlukan sejumlah energi supaya proses anabolisme terjadi. Reaksi kimia yang terjadi
meliputi sintesis dari ikatan .C-C- (sintesa asam lemak), ikatan .CO-N- (sintesa protein), ikatan C-
N- (sintesis urea), dan ikatan .C-O- (sintesa trigliserida) memerlukan energi. Unsur kimia dan
senyawa digunakan untuk membentuk senyawa baru yang lebih besar.
Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak
menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi
anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini
disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya
seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat
dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi
dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis
dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.
Metabolisme Karbohidrat
Fungsi utama karbohidrat dalam metabolisme adalah sebagai bahan bakar untuk oksidasi
dan menyediakan energy untuk proses-proses metabolisme lainnya. Karbohidrat dipakai oleh
sel – sel terutama dalam bentuk glukosa. Monosakarida utama yang dihasilkan dari proses
pencernaan yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa.
Metabolisme karbohidrat pada mamalia dapat dibagi sebagai berikut
1. Glikolisis ( oksidasi glukosa atau glikogen menjadi piruvat dan laktat )
2. Glikogenesis ( sintesis glikogen dari glukosa )
3. Glikogenesis ( pemecahan glikogen )
4. Oksidasi piruvat menjadi asetil Ko-A ( merupakan tingkat yang penting sebelum
pemasukan hasil glikolisis ke dalama siklus asam sitrat, yang merupakan jalan akhir
bersama untuk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein )
5. Heksosa monofosfat shunt (siklus pentose fosfat )
6. Glukogenesos ( pembentukan glukosa atau glikolisis dari sumber-sumber
monokarbohidrat)( diterjemahkan oleh Martin Muliawan, 1979 )
B. GLIKOLISIS
Didalam sel, katabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa pertama kali dilakukan oleh
enzim-enzim glikolisis yang larut dalam sitiplasma. Glikolisis (gluko= glukosa: lisis = penguraian)
adalah proses penguraian karbohidrat (glukosa ) menjadi piruvat. Reaksi penguraian ini terjadi
dalam keadaan ada atau tanpa oksigen. Bila ada oksigen, asam piruvat akan dioksidasi lebih
lanjut menjadi CO2 dan air, misalnya pada hewan, tanaman dan banyak sel mikroba yang
berada pada kondisi aerobic. Bila tanpa oksigen, asam piruvat akan dirubah menjadi etano
l(fermentasi alcohol) pada ragi atau menjadi asam laktat pada otot manusia yang berkontraksi.
Tiap proses glikolisis menggunakan enzin tertentu. ( Anna Poedjiadi, 1994 )
Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis ditemukan di dalam
sitosol dari sel, mempunyai dua peran; pemecahan monosakarida untuk menghasilkan energi
dan menyediakan satuan pembentuk untuk sintesa senyawa yang diperlukan sel seperti gliserol
untuk sintesa trigliserida atau lemak. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus
memperoleh glukosa. Hanya beberapa jenis sel seperti sel-sel hati dan buah pinggang (kidney)
yang dapat menghasilkan glukosa dari asam amino, dan hanya hati dan sel-sel jaringan
menyimpan glukosa dalam jumlah besar. Glukosa ini disimpan sebagai glikogen. Hati dan
jaringan memecahkan glikogen menjadi glukosa (atau bentuk monosakarida lain). Sel-sel badan
lainnya harus memperoleh glukosa dari sirkulasi darah, sehingga badan perlu mempertahankan
suatu konsentrasi yang relatif tetap dari glukosa darah supaya dapat hidup. Hasil glikolisis
adalah dua unit senyawa yang mengandung tiga atom karbon yaitu asam piruvat. Sebagian sel-
sel mengubah asam piruvat menjadi asam laktat.
Glikolisis merupakan rangkaian reaksi yang mengkonversi glukosa menjadi piruvat. Pada
organisme aerob, glikolisis adalah pendahuluan daur asam sitrat dan rantai transport electron,
saat sebagian besar energi bebas glukosa dihasilkan. Sepuluh reaksi glikolisis terjadi didalam
sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi
fosforilasi, isomerasi, dan fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul glukosa pada
reaksi-reaksi ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6 difosfat dipecah oleh aldolase membentuk
dihrosiaseton fosfat dan gliserildehida 3-fosfat, yang dengan mudah mengalami interkonvensi.
Gliseraldehida 3-fosfat kemudian mengalami oksidasi dan fosforilasi membentuk 1-3-
bisfosfogliserat, suatu asetil fosfat dengan potensi transfer fosforil yang tinggi. 3-fosfogliserat
kemudian terbentuk dan ATP dihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara
kedua dengan potensi transfer yang tinggi, dibentuk melalui pergeseran fosforil dan dehidrasi.
ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfienolpiruvat dikonnversi menjadi piruvat. Tedapat
keuntungan bersih dua molekul ATP pada pembentukan dua molekul piruvat dari satu molekul
glukosa.
Akseptor elektron pada oksidasi gliseraldehida 3-fosfat adalah NAD+, yang harus
dihasilkan kembali agar glikosis dapat dihasilkan kembali agar glikolisis dapat berlangsung terus.
Pada organism aerob, NADH yang terbentuk pada glikolisis mentransfer elektronnya ke O2
melalui rantai transport elektron, dan dengan demikian menghasilkan kembali NAD+. Pada
keadaan aerob, NAD+ dihasilkan kembali melalui reduksi piruvat menjadi laktat. Pada sejumlah
mikroorganisme, NAD+ biasanya dihasilkan kembali oleh sintesis laktat atau etanol dari piruvat.
Dua proses ini merupakan contoh fermentasi.
Jalur glikolisis mempunyai peran ganda: degradasi glukosa untuk menghasilkan ATP, dan
memberikan unit-unit penyusun untuk sintesis komponen-komponen sel. Kecepatan konversi
glukosa piruvat diatur sesuai dengan dua keperluan utama sel ini. Pada reaksi fisiologis, reaksi-
reaksi glikolisis dengan mudah reversible kecuali reaksi-reaksi yang dikalisis oleh heksokinase,
fosfofruktokinase, dan piruvat kinase. Fosfofruktokinase, elemen pengontrol terpenting pada
glikolisis, dihambat oleh kadar tinggi ATP dan sitrat, dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6
bifosfat. Pada hati, bifosfat menandakan bahwa glukosa berlimpah. Karenanya,
fosfofruktokinase aktif bila diperlukan energy atau unit-unit penyusun. Hksokinase dihambat
oleh glukosa 6-fosfat, yang berakumulasi bila fosfofruktokinase aktif. Piruvat kinase situs
pengontrol lainnya, secara alosterik dihambat oleh ATP dan alanin, dan diaktif oleh fruktosa 1,6
bifosfat. Akibatnya, piruvat kinase aktif maksimal bila muatan energy rendah dan zat-zat ntara
glikolisis menumpuk. Piruvat kinase, seperti enzim bifungsi yang mengontrol kadar fruktosa 2,6
bisfosfat, diatur melalui fosforilasi. Kadar glukosa yang rendah dalam darah mendorong
fosforilasi pirivat kinase hati, sehingga aktivitasnya menurun dengan demikian menurunkan
pemakaian glukosa dalam hati.
Glikolisis dimulai dengan penambahan satu gugus fospat ke glukosa, sehingga menjadi
lebih reaktif. Satu gugus fospat yang lainnya di tambahkan ke senyawa glukosa-fospat yang
baru terbentuk yang kemudian dipecah menjadi senyawa karbon yang mengandung tiga atom
karbon. Senyawaan ini diubah melalui serangkaian tahapan menjadi dua molekul piruvat. Maka
dalam glikolisis sebuah sel memulai dengan satu molekul glukosa dan menghasilkan dua
molekul yang mengandung tiga atom karbon yakni piruvat. Di dalam proses ini empat
hidrogen(mengandung total empat elektron) dikeluarkan dan empat ATP terbentuk. Elektron
dan hidrogen ditangkap oleh pembawa (carrier) dalam hal ini NAD. Setiap NAD (bentuk
teroksidasi) menerima dua elektorn dan satu ion hidrogen, menghasilkan NADH + H+ (bentuk
tereduksi). Maka salah satu hasil akhir dari glikolisis adalah juga sintesa dari dua NADH + H+,
dengan pelepasan dua ion hidrogen.
Di dalam glikolisis, reaksi pertama melibatkan satu ATP menyumbangkan satu gugus
fospat ke glukosa. Pada tahap ketiga, satu lagi ATP digunakan menambah satu gugus fospat
kedua. Maka untuk memulai jalur ini, satu sel memakai dua ATP. Pada saat molekul yang
mengandung tiga atom karbon diubah menjadi piruvat, masing-masing menghasilkan dua ATP,
sehingga total ada 4 ATP. Energi bersih yang dihasilkan sejauh ini dari glikolisis adalah dua ATP,
karena dua ATP digunakan didalam proses dan empat ATP di hasilkan. Masih ada ATP yang akan
terbentuk; ini hanya menyatakan sebanyak 5% dari total produksi ATP yang mungkin dari satu
molekul glukosa. Energi kimia yang disimpan di dalam ikatan NADH akhirnya dapat ditransfer ke
ATP. Pada umumnya setiap NADH + H+ menyumbangkan energy yang cukup untuk
menghasilkan 2,5 ATP. Maka NADH + H+ adalah satu bentuk dari energi potensial untuk sel.
Pada akhirnya sel memakai energi di dalam NADH+ H+ membentuk ATP. .( Simanjuntak dan
Silalahi, 2003 )
Tinjauan energi proses glikolisis
Proses glikolisis dimulai dengan molekul glukosa dan diakhiri dengan terbentuknya asam
laktat. Serangkaian reaksi-reaksi dalam proses glikolisis tersebut dimanakan juga jalur Embden-
meyerhof.
Reaksi-reaksi yang berlangsung pada proses glikolisis dapat dibagi dalam dua fase. Pada
fase pertama, glukosa diubah menjadi triofosfat dengan proses fosforilasi. Fase kedua dimulai
dari reaksi oksidasi triofosfat hingga terbentuk asam laktat. Perbedaan antara kedua fase ini
terletak pada aspek energy yang berkaitan debgan reaksi-reaksi dalam kedua fase tersebut.
Dalam proses glikolisis satu mol glukosa diubah menjadi dua mol asam laktat. Fase
pertama dalam proses glikolisis melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Jadi fase
pertama ini menggunakan energy yang tersimpan dalam molekul ATP. Fase kedua mengubah
dua mol triosa yang terbentuk pada fase pertama menjadi dua mol asam laktat, dan dapat
menghasilkan 4 mol ATP. Jadi fase kedua ini menghasilkan energy. Apabila ditinjau dari
keseluruhan proses glikolisis ini menggunakan 2 mol ATP dan menghasilkan 4 mol ATP sehingga
masih sisa 2 mol ATP yang ekivalen denganenergi sebesar 14.00 kalori. Energy tersebut
tersimpan dan dapat digunakan oleh otot dalam energy mekanik. ( Anna Poedjiadi, 1994 )
KARBOHIDRAT
Karbohidrat yang juga disebut gula, merupakan produk primer fotosintesis dan juga
merupakan sumber energy utama untuk system kehidupan. Karbohidrat didefinisikan sebagai
polihidroksialaldehid atau polihidroksiketon dan derivatnya. Suatu karbohidrat merupakan
suatu aldehid (-CHO ) jika oksigen karbonil berkaitan dengan suatu atom karbon terminal, dan
suatu keton (=C=0 ) jika oksigen karbonil berkaitan dengan deoksi dan amino. Dalam alam,
karbohidrat terdapat sebagai monosakarida ( gula individual dan sederhana ), oligosakarida,
dan polisakarida. Oligosakarida umumnya didefinisikan sebagai suatu molekul yang
mengandung dua hingga sepuluh unit monosakarida, beberapa di antaranya mempunyai berat
molekul beberapa juta. .( Armstrong, 1995 ).
Karbohidrat atau sakarida adalah polisakarida aldehid atau polihidroksi keton, atau
senyawa yang dihidrolisis dari keduanya. Unsur utama penyusun karbohirat adalah karbon,
hydrogen dan oksigen. Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan
organisme fotosintetik lain yang menggunakan energy matahari untuk melakukan
pembentukan karbohidrat, karbohidrat yang terdapat dalam bentuk pati dan gula berfungsi
sebagai bagian utama energy yang dikonsumsi oleh kebanyakan organisme dimuka bumi ini.
Sebagai pati dan glikogen, karbohidrat berfungsi sebagai penyedia sementara glukosa.
Karbohidrat dapat berfungsi juga sebagai penyangga di dalam dinding sel bakteri dan tanaman
serta pada jaringan pengikat dan dinding sel organisme hewan. Karbohidrat jenis lain dapat
berfungsi sebagai pelumas sendi kerangka, sebagai perekat diantara sel, dan senyawa pemberi
spesifitas biologi pada permukaan sel hewan.
Sifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang dimilikinya, seperti
gugus –OH, gugus aldehida dan gugus keton. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai sifat dapat
mereduksi bebas dalam molekul karbohidrat.sifat ini dapat digunakan untuk identifikasi
karbohidrat dan tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam misalnyaa ion Cu++ dan ion Ag+.
Metabolisme karbohidrat seperti halnya metabolisme lainnya terdiri dari reaksi
katabolisme dan anabolisme. Tujuan katabolisme karbohidrat adalah untuk mendapatkan
energy yang tersimpan dalam senyawanya. Energy yang dihadilkan biasanya tersimpan lagi
dalam senyawa energy tinggi sebelum digunakan. Sementara anabolisme karbohidrat bertujuan
untuk memasok karbohidrat pada makhluk hidup sebagai salah satu nutrient utama yang
dibuat dari senyawa-senyawa yang amat sederhana seperti CO2 atau senyawa lainnya. ( Abdul
Hamid, 2001 )
Monosakarida
Monosakarida diidentifikasi melalui jumlah atom karbon yang dikandungnya dan melalui
gugusan karbonil fungsionalnya, yaitu aldose jika merupakan suatu aldehid dan ketose jika
suatu keton. Karbohidrat terkecil lazim dianggap merupakan suatu gula tiga karbon,
gliseraldehid ( suatu aldotriase ) dan dehidroksiaseton ( ketotriose ). Glukosa ( juga disebut
dekstrosa ) merupakan senyawa organik paling relevan di alam dan merupakan suatu
aldoheksosa yang mengandung empat karbon asimetrik.( Armstrong, 1995 ).
Monosakarida merupakan senyawa karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat
dihirolisis lagi. Beberapa molekul monosakarida mengandung unsur nitrogen dan sulfur.
Monosakarida mempunyai rumus kimia (CH20)n dimana n=3 atau turunan aldehida, maka
monosakarida ini disebut aldosa. Dan bila gugusnya merupakan turunan keton maka
monosakaridaa tersebut dinamakan ketosa. Monosakarida aldosa yang paling sederhana adalah
gliseraldehida. Sedangkan monosakarida ketosa yang paling sederhana adalah dihidroksiaseton.
Kedua monosakarida sederhana tersebut masing-masing mempunyai 3 atom karbon
(triosa). Monosakarida lain mempunyai 4 atom karbon (tetrosa), 5 atom karbon (pentose), 6
atom karbon (heksosa). Heksos, zat manis dan berbentuk kristalin, adalah salah satu
monosakarida terpenting. Beberapa contoh heksosa sehari-hari adalah : gula tebu, gandum,
gula susu, pati, dan selulosa. Pentose yang umum adalah ribose yaitu salah satu unit penyusun
nukleotida asam nukleat. Kelompok aldoheksosa penting misalnya glukosa (dekstrosa, gula
anggur, gula darah ). Fungsi utama glukosa adalah sumber energi dalam sel hidup. Di alam
glukosa banyak terdapat dalam buah-buahaan dan madu lebah. Monosakarida ini mengandung
lima gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida yang dilekatkan pada enam rantai karbon.
(http://www.steve.gb.com/science/carbohydrates.html )
Rumus umum monosakarida sesuai dengan nama karbohidrat yaitu (CH2O)n, di mana
jumlah n sesuai dengan jumlah atom karbon yang dimiliki. Berdasarkan jumlah atom karbon
tersebut, monosakarida dibagai menjadi beberapa bagian yaitu, triosa (C3H6O3), tetrosa
(C4H8O4), pentosa (C5H12O5), heksosa (C6H12O6), dan heptosa (C7H12O7).
OLIGOSAKARIDA
Karbohidrat yang terbentuk dari dua sampai sepuluh monosakarida digolongkan dalam
kelompok oligosakarida. Yang termasuk kelompok oligosakarida adallah disakarida, trisakarida,
dan seterusnya sesuai dengan jumlah satuan monosakaridanya. Oligosakarida yang paling
banyak terdapat dialam ialah disakarida. Molekul ini terdiri atas dua satuan monosakarida yang
dihubungkan oleh ikatan glikosida. Disakarida yang dikenal diantaranya adalah laktosa, sukrosa
(gula tebu), maltose (gula susu), dan selobiosa. Keempat disakarida ini mempunyai rumus
molekul sama (C12H22O11) tetapi struktur molekulnya berbeda. Laktosa terbentuk dari ikatan
glikosida antara karbon nomor 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa.
( Abdul Hamid, 2001 )
Oligosakarida yang paling berlimpah yaitu disakarida laktosa dan sukrosa. Sukrosa( gula
meja ) terdapat dalam tumbuh-tumbuhan, dimana mereka disintesis dari D-glukosa, dan D-
fruktosa. Laktosa, karbohidrat susu ari mamalia terdiri dari D-galaktosa dan D-glukosa.
( Armstrong, 1995)
GLUKOSA
Dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit,
yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam
madu. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil
akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses
metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di
dalam sel merupakan sumber energy.
Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang
digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu
hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga
dekstrosa, terutama pada industri pangan.
Glukosa (C6H12O6, berat molekul 180.18) adalah heksosa—monosakarida yang
mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO).
Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk
paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus
samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon
keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam
kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0.0026% pada pH 7.
Glukosa merupakan sumber tenaga yang terdapat di mana-mana dalam biologi. Kita
dapat menduga alasan mengapa glukosa, dan bukan monosakarida lain seperti fruktosa, begitu
banyak digunakan. Glukosa dapat dibentuk dari formaldehida pada keadaan abiotik, sehingga
akan mudah tersedia bagi sistem biokimia primitif. Hal yang lebih penting bagi organisme
tingkat atas adalah kecenderungan glukosa, dibandingkan dengan gula heksosa lainnya, yang
tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein. Reaksi ini
(glikosilasi) mereduksi atau bahkan merusak fungsi berbagai enzim. Rendahnya laju glikosilasi
ini dikarenakan glukosa yang kebanyakan berada dalam isomer siklik yang kurang reaktif. Meski
begitu, komplikasi akut seperti diabetes, kebutaan, gagal ginjal, dan kerusakan saraf periferal
(‘’peripheral neuropathy’’), kemungkinan disebabkan oleh glikosilasi protein.
Dalam respirasi, melalui serangkaian reaksi terkatalisis enzim, glukosa teroksidasi hingga
akhirnya membentuk karbon dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama dalam bentuk
ATP. Sebelum digunakan, glukosa dipecah dari polisakarida.
LAKTOSA
Gula yang terdapat dalam susu. Ia dibentuk oleh dua jenis gula yaitu glukosa dan
galaktosa. Disebut juga gula susu, hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa
dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa.
Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal
ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung,
kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua.
Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar
larut daripada disakarida lain.
Laktosa (karbohidrat susu) merupakan salah satu komponen khas dalam susu bersama
dengan trigliserida (lemak susu) dan kasein (protein susu). Nama kimia dari laktosa adalah 4-0-
ß-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose. Laktosa merupakan karbohidrat utama dalam susu
yang jumlahnya sekira 4,6% dari total susu.
Pengubahan laktosa menjadi monosakarida harus dilakukan, karena laktosa tergolong
dalam disakarida yang tersusun dari dua monosakarida (glukosa dan galaktosa) oleh sintesis
dehidrasi (dehydration synthesis). Glukosa dan galaktosa yang menyusun laktosa memiliki
struktur kimia (chemical structure) yang berbeda satu sama lain. Pada galaktosa, dalam rantai
C-4 dan C-1 terdapat gugus –OH di bagian “atas”. Untuk membuat laktosa, gugus –OH dalam
rantai C-1 dari galaktosa harus mengikat gugus –OH di bagian “bawah” rantai C-4 dari glukosa.
Pengikatan ini mengharuskan glukosa untuk memutar (flip over) agar dua gugus –OH
menjadi berdampingan (side-by-side) dan membentuk ikatan -1,4-glycosidic linkage. Ikatan -
1,4-glycosidic linkage dalam laktosa ini harus dipecah oleh enzim yang mengubah laktosa
menjadi dua molekul gula sederhana kembali (glukosa dan galaktosa) agar dapat diserap usus.
Enzim adalah suatu zat yang bekerja sebagai katalis perubahan kimiawi, tanpa diikuti
perubahan enzimnya.
SUKROSA
Sukrosa atau gula tebu merupakan disakarida yang paling manis yang terdiri dari glukosa
dan fruktosa. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi karena sukrosa tidak mempunyai atom
karbon hemiasetal dan hemiaketal. Sukrosa tidak memilliki atom karbon monomer bebas
karena karbon anomer glukosa dan fruktosa berikatan satu dengan yang lain. Sukrosa juga
mudah dihidrolisis menjadi D-glukosa dan D-fruktosa. Sumber-sumber sukrosa yang terdapat di
alam antara lain: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira (50%), dan jelly.
RAGI
Ragi merupakan starter/inokulum tradisional Indonesia untuk membuat berbagai
macam makanan fermentasi seperti tape ketan/singkong. brem cair/padat dll. Mikroba yang
terkandung dalam ragi umumnya berupa kultur campuran (mixed culture) terdiri dari kapang,
khamir dan bakteri. Beragamnya bumbu rempah yang digunakan dalam pembuatan ragi
menjadikan jenis, populasi dan keaktifan mikroba dalam ragi sangat beragam, sehingga sulit
untuk mendapatkan ragi dengan kualitas yang seragam. Salah satu cara mengatasi
permasalahan tersebut adalah dengan membuat ragi menggunakan mikroba murni yang
diketahui memiliki aktivitas amilolitik dan berperan dalam proses fermentasi.( tita rialita, 2004).
Ragi atau fermen ialah zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung
mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi mikroorganisme tersebut.
Media biakan ini dapat berbentuk butiran-butiran kecil atau cairan nutrien. Ragi umumnya
digunakan dalam industri makanan untuk membuat makanan dan minuman hasil fermentasi
seperti acar, tempe, tape, roti, dan bir.
Mikroorganisme yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteri
dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces, Endomycopsis,
Saccharomyces, Hansenula anomala,, Lactobacillus, Acetobacter, dan sebagainya. Berbagai
jenis ragi yang digunakan di berbagai negara dan kebudayaan di dunia dibuat menggunakan
media biakan tertentu dan campuran tertentu galur fungi dan bakteri.
Ragi Roti
Merupakan jasad renik sejenis jamur yang berkembang biak dengan sangat cepat dan
menghasilkan fermentasi yang mampu mengubah pati dan gula menjadi karbon dioksida dan
alkohol. Saccharomyces cerevisiae biasa digunakan untuk ragi roti. Ada tiga jenis yang terkenal,
yang segar, yang dikeringkan, dan brewer's yeast. Jenis yang segar dan yang kering sering
dipakai untuk membuat roti dan kue-kue. Jenis ragi kering yang lebih praktis dan menghemat
waktu adalah ragi instan, yang bisa langsung dicampur dengan bahan lain. Brewer's yeast yang
agak cair dipakai oleh para pembuat bir dan minuman lain yang beragi (brewer dalam bahasa
Inggris artinya pembuat bir, dan yeast istilah bahasa Inggris ragi roti).
FERMENTASI
(Fermentasi)
Merupakan proses perubahan karbohidrat menjadi alkohol. Zat-
zat yang bekerja pada proses ini ialah enzim yang dibuat oleh sel-sel
ragi. Lamanya proses peragian tergantung dari bahan yang akan
diragikan.
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa
oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi,
terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam
lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah
etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan
dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum
digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman
beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak
memiliksssi akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi.
Fermentasi adalah proses an-aerobic atau sebagian aerobic, suatu proses oksidasi
karbohidrat. Fermentasi dibedakan dari pembusukan karena terakhir merupakan perombakan
an-aerobic terhadap bahan yang mengandung protein. Natrium Clorida / garam dapur sangat
berguna pada proses fermentasi karena garam ini menghambat pertumbuhan mikroba
pembusuk dan sebagian terbesar mikroba lainnya. Bakteri tertentu tahan dalam larutan garam.
Contoh-contoh hash fermentasi anggur, cuka (cider), alkohol, acar dan macam-macam asinan
lainnya.
Reaksi
Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan
produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling
sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini
dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.
Persamaan Reaksi Kimia
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol)
Dijabarkan sebagai
Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida + Energi
(ATP)
Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat,
tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi
aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir
yang dihasilkan.
Sumber energi dalam kondisi anaerobic
Fermentasi diperkirakan menjadi cara untuk menghasilkan energi pada organisme purba
sebelum oksigen berada pada konsentrasi tinggi di atmosfer seperti saat ini, sehingga
fermentasi merupakan bentuk purba dari produksi energi sel.
Produk fermentasi mengandung energi kimia yang tidak teroksidasi penuh tetapi tidak
dapat mengalami metabolisme lebih jauh tanpa oksigen atau akseptor elektron lainnya (yang
lebih highly-oxidized) sehingga cenderung dianggap produk sampah (buangan).
Konsekwensinya adalah bahwa produksi ATP dari fermentasi menjadi kurang effisien
dibandingkan oxidative phosphorylation, di mana pirufat teroksidasi penuh menjadi karbon
dioksida. Fermentasi menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa bila dibandingkan
dengan 36 ATP yang dihasilkan respirasi aerobik.
"Glikolisis aerobik" adalah metode yang dilakukan oleh sel otot untuk memproduksi
energi intensitas rendah selama periode di mana oksigen berlimpah. Pada keadaan rendah
oksigen, makhluk bertulang belakang (vertebrata) menggunakan "glikolisis anaerobik" yang
lebih cepat tetapi kurang effisisen untuk menghasilkan ATP. Kecepatan menghasilkan ATP-nya
100 kali lebih cepat daripada oxidative phosphorylation. Walaupun fermentasi sangat
membantu dalam waktu pendek dan intensitas tinggi untuk bekerja, ia tidak dapat bertahan
dalam jangka waktu lama pada organisme aerobik yang kompleks. Sebagai contoh, pada
manusia, fermentasi asam laktat hanya mampu menyediakan energi selama 30 detik hingga 2
menit.
Tahap akhir dari fermentasi adalah konversi piruvat ke produk fermentasi akhir. Tahap
ini tidak menghasilkan energi tetapi sangat penting bagi sel anaerobik karena tahap ini
meregenerasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), yang diperlukan untuk glikolisis. Ia
diperlukan untuk fungsi sel normal karena glikolisis merupakan satu-satunya sumber ATP dalam
kondisi anaerobik.