Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 68-

XIII UNIT
Metabolisme dan
Regulasi Suhu

GARIS BESAR UNIT

• 68 Metabolisme Karbohidrat dan
• Pembentukan Adenosin Trifosfat
• 69 Metabolisme Lipid
• 70 Metabolisme Protein
• 71 Hati
• 72 Keseimbangan Diet; Regulasi Asupan Makan; Obesitas dan Kelaparan; Vitamin dan Mineral
• 73 Energetika dan Laju Metabolisme
• 74 Regulasi Suhu Tubuh dan Demam
• BAB 68 

Metabolisme Karbohidrat dan
Pembentukan Adenosin Trifosfat

Beberapa bab berikut membahas metabolisme dalam tubuh, yaitu proses kimia yang memungkinkan sel tetap hidup. Tujuan teks ini bukan untuk menyajikan rincian kimia dari seluruh reaksi seluler yang beragam, yang termasuk dalam disiplin biokimia. Sebaliknya, bab-bab ini difokuskan pada (1) tinjauan proses kimia utama dalam sel dan (2) analisis implikasi fisiologisnya, terutama bagaimana proses tersebut berperan dalam homeostasis tubuh secara keseluruhan.

Pelepasan Energi dari Makanan dan “Energi Bebas”

Banyak reaksi kimia di dalam sel bertujuan untuk menyediakan energi dari makanan agar dapat digunakan oleh berbagai sistem fisiologis sel. Sebagai contoh, energi diperlukan untuk aktivitas otot, sekresi oleh kelenjar, pemeliharaan potensial membran oleh serabut saraf dan otot, sintesis zat di dalam sel, absorpsi makanan dari saluran gastrointestinal, dan banyak fungsi lainnya.

Reaksi Terkopel. Semua zat makanan penghasil energi, yaitu karbohidrat, lemak, dan protein, dapat dioksidasi di dalam sel, dan selama proses tersebut sejumlah besar energi dilepaskan. Zat makanan yang sama juga dapat dibakar dengan oksigen murni di luar tubuh dalam bentuk pembakaran nyata sehingga melepaskan energi dalam jumlah besar, tetapi energi tersebut dilepaskan secara mendadak seluruhnya dalam bentuk panas. Energi yang dibutuhkan oleh proses fisiologis sel bukanlah panas, melainkan energi untuk menghasilkan gerakan mekanik pada fungsi otot, memekatkan zat terlarut pada sekresi kelenjar, dan menjalankan berbagai fungsi sel lainnya. Untuk menyediakan energi ini, reaksi kimia harus “dikopel” dengan sistem yang bertanggung jawab terhadap fungsi fisiologis tersebut. Proses kopling ini dicapai melalui enzim seluler khusus dan sistem transfer energi, yang sebagian akan dijelaskan dalam bab ini dan bab-bab berikutnya.

“Energi Bebas.” Jumlah energi yang dilepaskan oleh oksidasi sempurna suatu makanan disebut energi bebas oksidasi makanan dan umumnya dinyatakan dengan simbol ΔG. Energi bebas biasanya dinyatakan dalam satuan kalori per mol zat. Sebagai contoh, jumlah energi bebas yang dilepaskan oleh oksidasi sempurna 1 mol (180 gram) glukosa adalah 686.000 kalori.

Adenosin Trifosfat Merupakan “Mata Uang Energi” Tubuh

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari

Adenosin trifosfat (ATP) merupakan penghubung esensial antara fungsi tubuh yang menggunakan energi dan yang menghasilkan energi (Gambar 68-1). Oleh karena itu, ATP disebut sebagai “mata uang energi” tubuh karena dapat diperoleh dan digunakan berulang kali.

Energi yang berasal dari oksidasi karbohidrat, protein, dan lemak digunakan untuk mengubah adenosin difosfat (ADP) menjadi ATP, yang kemudian digunakan oleh berbagai reaksi tubuh yang diperlukan untuk mempertahankan dan melangsungkan kehidupan.

ATP adalah senyawa kimia labil yang terdapat pada semua sel. ATP merupakan gabungan dari adenin, ribosa, dan tiga radikal fosfat, seperti diperlihatkan pada Gambar 68-2. Dua radikal fosfat terakhir terhubung dengan sisa molekul melalui ikatan berenergi tinggi yang ditunjukkan oleh simbol ∼.

Jumlah energi bebas dalam setiap ikatan berenergi tinggi tersebut per mol ATP adalah sekitar 7300 kalori pada kondisi standar dan sekitar 12.000 kalori pada kondisi suhu dan konsentrasi reaktan yang biasa terdapat di dalam tubuh. Oleh karena itu, di dalam tubuh, pelepasan masing-masing dari dua radikal fosfat terakhir akan membebaskan sekitar 12.000 kalori energi. Setelah kehilangan satu radikal fosfat dari ATP, senyawa tersebut menjadi ADP, dan setelah kehilangan radikal fosfat kedua, senyawa tersebut menjadi adenosin monofosfat (AMP). Interkonversi antara ATP, ADP, dan AMP adalah sebagai berikut:

ATP terdapat di seluruh sitoplasma dan nukleoplasma semua sel, dan hampir semua mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk berfungsi memperoleh energi tersebut secara langsung dari ATP (atau senyawa berenergi tinggi serupa lainnya, yaitu guanosin trifosfat). Selanjutnya, makanan di dalam sel secara bertahap dioksidasi, dan energi yang dilepaskan digunakan untuk membentuk ATP baru sehingga pasokan zat ini selalu tersedia. Semua transfer energi tersebut berlangsung melalui reaksi terkopel.

Tujuan utama bab ini adalah menjelaskan bagaimana energi dari karbohidrat dapat digunakan untuk membentuk ATP di dalam sel. Dalam keadaan normal, 90% atau lebih seluruh karbohidrat yang digunakan tubuh dipakai untuk tujuan ini.

Peran Sentral Glukosa dalam Metabolisme Karbohidrat

Sebagaimana dijelaskan pada Bab 66, hasil akhir pencernaan karbohidrat dalam saluran cerna hampir seluruhnya berupa glukosa, fruktosa, dan galaktosa, dengan glukosa mewakili rata-rata sekitar 80% dari produk tersebut. Setelah diabsorpsi dari saluran usus, sebagian besar fruktosa dan hampir seluruh galaktosa dengan cepat diubah menjadi glukosa di hati. Oleh karena itu, hanya sedikit fruktosa dan galaktosa yang terdapat dalam darah sirkulasi. Dengan demikian, glukosa menjadi jalur akhir bersama untuk transport hampir seluruh karbohidrat menuju sel jaringan.

Di dalam sel hati tersedia enzim yang sesuai untuk memfasilitasi interkonversi antara monosakarida, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa, seperti diperlihatkan pada Gambar 68-3. Selain itu, dinamika reaksi tersebut sedemikian rupa sehingga ketika hati melepaskan monosakarida kembali ke dalam darah, produk akhirnya hampir seluruhnya berupa glukosa. Hal ini disebabkan sel hati mengandung glukosa fosfatase dalam jumlah besar. Oleh karena itu, glukosa-6-fosfat dapat diuraikan menjadi glukosa dan fosfat, kemudian glukosa dapat ditransportasikan melalui membran sel hati kembali ke dalam darah.

Sekali lagi perlu ditekankan bahwa lebih dari 95% seluruh monosakarida yang bersirkulasi dalam darah secara normal merupakan produk akhir konversi berupa glukosa.

Transport Glukosa Melalui Membran Sel

Sebelum dapat digunakan oleh sel jaringan tubuh, glukosa harus ditransportasikan melalui membran sel menuju sitoplasma sel. Namun, glukosa tidak dapat berdifusi dengan mudah melalui pori-pori membran sel karena berat molekul maksimum partikel yang dapat berdifusi secara bebas hanya sekitar 100, sedangkan glukosa memiliki berat molekul 180. Meski demikian, glukosa dapat masuk ke dalam sel dengan cukup bebas melalui difusi terfasilitasi. Prinsip mekanisme transport ini dibahas pada Bab 4. Menembus matriks lipid membran sel terdapat sejumlah besar molekul protein pembawa yang dapat berikatan dengan glukosa. Dalam bentuk terikat ini, glukosa dapat ditransportasikan oleh pembawa dari satu sisi membran ke sisi lainnya dan kemudian dilepaskan. Oleh karena itu, jika konsentrasi glukosa lebih tinggi pada satu sisi membran dibandingkan sisi lainnya, lebih banyak glukosa akan ditransportasikan dari daerah berkonsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi rendah dibandingkan arah sebaliknya.

Transport glukosa melalui membran sebagian besar sel jaringan sangat berbeda dibandingkan transport melalui membran gastrointestinal atau epitel tubulus ginjal. Pada kedua lokasi tersebut, glukosa ditransportasikan melalui mekanisme kotranspor aktif natrium-glukosa, di mana transpor aktif natrium menyediakan energi untuk mengabsorpsi glukosa melawan perbedaan konsentrasi. Mekanisme kotranspor natrium-glukosa ini hanya berfungsi pada sel-sel khusus tertentu, terutama sel epitel yang secara spesifik beradaptasi untuk absorpsi aktif glukosa. Pada membran sel lainnya, glukosa hanya ditransportasikan dari konsentrasi yang lebih tinggi menuju konsentrasi yang lebih rendah melalui difusi terfasilitasi, yang dimungkinkan oleh sifat pengikatan khusus protein pembawa glukosa membran. Rincian mengenai difusi terfasilitasi untuk transport membran sel dijelaskan pada Bab 4.

Insulin Meningkatkan Difusi Terfasilitasi Glukosa

Kecepatan transport glukosa, serta beberapa monosakarida lainnya, sangat meningkat pada sebagian besar sel oleh insulin. Ketika pankreas mensekresikan insulin dalam jumlah besar, laju transport glukosa ke dalam sebagian besar sel meningkat hingga 10 kali atau lebih dibandingkan keadaan tanpa sekresi insulin. Sebaliknya, jumlah glukosa yang dapat berdifusi ke dalam sebagian besar sel tubuh tanpa adanya insulin, kecuali pada sel hati dan otak, terlalu sedikit untuk memenuhi kebutuhan glukosa normal bagi metabolisme energi.

Dengan demikian, laju penggunaan karbohidrat oleh sebagian besar sel dikendalikan oleh laju sekresi insulin dari pankreas dan sensitivitas berbagai jaringan terhadap efek insulin pada transport glukosa. Fungsi insulin dan pengendaliannya terhadap metabolisme karbohidrat dibahas secara rinci pada Bab 79.

Fosforilasi Glukosa

Segera setelah masuk ke dalam sel, glukosa bergabung dengan radikal fosfat sesuai reaksi berikut:

Reaksi ini dikatalisis terutama oleh enzim glukokinase di hati dan oleh heksokinase pada sebagian besar sel lainnya. Fosforilasi glukosa hampir sepenuhnya irreversibel kecuali pada sel hati, sel epitel tubulus ginjal, dan sel epitel usus; pada sel-sel ini juga tersedia enzim lain, yaitu glukosa fosfatase, yang bila diaktifkan dapat membalikkan reaksi tersebut. Pada sebagian besar jaringan tubuh, fosforilasi berfungsi untuk menangkap glukosa di dalam sel. Artinya, karena glukosa hampir seketika berikatan dengan fosfat, glukosa tidak dapat berdifusi kembali keluar sel, kecuali dari sel-sel khusus tersebut, terutama sel hati, yang memiliki fosfatase.

Glikogen Disimpan di Hati dan Otot

Setelah diabsorpsi ke dalam sel, glukosa dapat segera digunakan untuk menghasilkan energi bagi sel, atau dapat disimpan dalam bentuk glikogen, yaitu polimer besar dari glukosa.

Hampir semua sel tubuh mampu menyimpan setidaknya sejumlah kecil glikogen, tetapi beberapa sel tertentu dapat menyimpan dalam jumlah besar, terutama sel hati yang dapat menyimpan hingga 5% sampai 8% dari beratnya sebagai glikogen, serta sel otot yang dapat menyimpan hingga 1% sampai 3% glikogen. Molekul glikogen dapat dipolimerisasi hingga mencapai hampir semua berat molekul, dengan berat molekul rata-rata 5 juta atau lebih; sebagian besar glikogen mengendap dalam bentuk granula padat.

Konversi monosakarida menjadi senyawa mengendap dengan berat molekul tinggi (glikogen) memungkinkan penyimpanan karbohidrat dalam jumlah besar tanpa secara bermakna mengubah tekanan osmotik cairan intraseluler. Konsentrasi tinggi monosakarida terlarut dengan berat molekul rendah akan sangat mengganggu hubungan osmotik antara cairan intraseluler dan ekstraseluler.

Glikogenesis, Pembentukan Glikogen

Reaksi kimia glikogenesis diperlihatkan pada Gambar 68-4, yang menunjukkan bahwa glukosa-6-fosfat dapat berubah menjadi glukosa-1-fosfat; zat ini kemudian diubah menjadi uridin difosfat glukosa, yang akhirnya dikonversi menjadi glikogen. Beberapa enzim spesifik diperlukan untuk menghasilkan konversi-konversi ini, dan setiap monosakarida yang dapat diubah menjadi glukosa dapat masuk ke dalam reaksi tersebut. Beberapa senyawa kecil tertentu, termasuk asam laktat, gliserol, asam piruvat, dan beberapa asam amino yang mengalami deaminasi, juga dapat diubah menjadi glukosa atau senyawa yang sangat berkaitan, kemudian dikonversi menjadi glikogen.

Glikogenolisis, Pemecahan Glikogen yang Disimpan

Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen yang tersimpan di dalam sel untuk membentuk kembali glukosa di dalam sel. Glukosa tersebut kemudian dapat digunakan untuk menyediakan energi. Glikogenolisis tidak terjadi melalui pembalikan reaksi kimia yang sama seperti pada pembentukan glikogen; sebaliknya, setiap molekul glukosa berturut-turut pada setiap cabang polimer glikogen dipisahkan melalui fosforilasi yang dikatalisis oleh enzim fosforilase.

Dalam keadaan istirahat, fosforilase berada dalam bentuk tidak aktif sehingga glikogen tetap tersimpan. Ketika diperlukan pembentukan kembali glukosa dari glikogen, fosforilase harus terlebih dahulu diaktifkan. Aktivasi ini dapat terjadi melalui beberapa cara, termasuk aktivasi oleh epinefrin atau glukagon, sebagaimana dijelaskan pada bagian berikut.

Aktivasi Fosforilase oleh Epinefrin atau Glukagon

Dua hormon, yaitu epinefrin dan glukagon, dapat mengaktifkan fosforilase dan dengan demikian menyebabkan glikogenolisis berlangsung cepat. Efek awal masing-masing hormon adalah merangsang pembentukan AMP siklik di dalam sel, yang kemudian memulai rangkaian reaksi kimia yang mengaktifkan fosforilase. Proses ini dibahas secara rinci pada Bab 79.

Epinefrin dilepaskan oleh medula adrenal ketika sistem saraf simpatis dirangsang. Oleh karena itu, salah satu fungsi sistem saraf simpatis adalah meningkatkan ketersediaan glukosa untuk metabolisme energi yang cepat. Fungsi epinefrin ini terjadi secara nyata pada sel hati dan otot, sehingga turut berperan, bersama efek lain dari stimulasi simpatis, dalam mempersiapkan tubuh untuk beraksi, sebagaimana dibahas pada Bab 61.

Glukagon adalah hormon yang disekresikan oleh sel alfa pankreas ketika konsentrasi glukosa darah turun terlalu rendah. Hormon ini merangsang pembentukan AMP siklik terutama di sel hati, sehingga meningkatkan konversi glikogen hati menjadi glukosa dan pelepasannya ke dalam darah, yang selanjutnya meningkatkan konsentrasi glukosa darah. Fungsi glukagon dalam regulasi glukosa darah dibahas pada Bab 79.

Pelepasan Energi dari Glukosa melalui Jalur Glikolitik

Karena oksidasi sempurna 1 gram-mol glukosa melepaskan 686.000 kalori energi, sedangkan hanya 12.000 kalori energi yang diperlukan untuk membentuk 1 gram-mol ATP, energi akan terbuang apabila glukosa diuraikan sekaligus menjadi air dan karbon dioksida sambil hanya membentuk satu molekul ATP. Untungnya, sel tubuh mengandung enzim khusus yang menyebabkan molekul glukosa dipecah sedikit demi sedikit melalui banyak tahap berturut-turut sehingga energinya dilepaskan dalam paket-paket kecil untuk membentuk satu molekul ATP setiap kali, sehingga secara total terbentuk 38 mol ATP untuk setiap mol glukosa yang dimetabolisme oleh sel.

Pada bagian berikut akan dijelaskan prinsip dasar proses pemecahan bertahap molekul glukosa dan pelepasan energinya untuk membentuk ATP.

Glikolisis, Pemecahan Glukosa untuk Membentuk Asam Piruvat

Jauh sejauh ini mekanisme terpenting pelepasan energi dari glukosa dimulai melalui glikolisis. Produk akhir glikolisis kemudian dioksidasi untuk menghasilkan energi. Glikolisis berarti pemecahan molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat.

Glikolisis berlangsung melalui 10 reaksi kimia berturut-turut seperti diperlihatkan pada Gambar 68-5. Setiap tahap dikatalisis oleh sedikitnya satu enzim protein spesifik. Perhatikan bahwa glukosa mula-mula diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat dan kemudian dipecah menjadi dua molekul dengan tiga atom karbon, yaitu gliseraldehida-3-fosfat, yang masing-masing kemudian diubah melalui lima tahap tambahan menjadi asam piruvat.

Pembentukan ATP selama Glikolisis

Meskipun terdapat banyak reaksi kimia dalam rangkaian glikolitik, hanya sebagian kecil energi bebas dari molekul glukosa yang dilepaskan pada sebagian besar tahap. Namun, antara tahap asam 1,3-difosfogliserat dan asam 3-fosfogliserat, serta antara tahap asam fosfoenolpiruvat dan asam piruvat, paket energi yang dilepaskan lebih besar dari 12.000 kalori per mol, yaitu jumlah yang diperlukan untuk membentuk ATP, dan reaksi tersebut dikopel sedemikian rupa sehingga ATP terbentuk. Dengan demikian, total 4 mol ATP terbentuk untuk setiap mol fruktosa-1,6-difosfat yang dipecah menjadi asam piruvat.

Akan tetapi, 2 mol ATP diperlukan untuk memfosforilasi glukosa awal menjadi fruktosa-1,6-difosfat sebelum glikolisis dapat dimulai. Oleh karena itu, keuntungan bersih molekul ATP dari seluruh proses glikolisis hanya 2 mol untuk setiap mol glukosa yang digunakan. Jumlah ini setara dengan 24.000 kalori energi yang dipindahkan ke ATP, tetapi selama glikolisis total 56.000 kalori energi hilang dari glukosa asal, sehingga efisiensi keseluruhan pembentukan ATP hanya 43%. Sisa 57% energi hilang dalam bentuk panas.

Konversi Asam Piruvat menjadi Asetil Koenzim A

Tahap berikutnya dalam degradasi glukosa adalah konversi dua tahap dari dua molekul asam piruvat (ditunjukkan pada Gambar 68-5) menjadi dua molekul asetil koenzim A (acetyl-CoA), sesuai reaksi berikut:

Dua molekul karbon dioksida dan empat atom hidrogen dilepaskan dari reaksi ini, sedangkan bagian tersisa dari dua molekul asam piruvat bergabung dengan koenzim A, suatu derivat vitamin asam pantotenat, untuk membentuk dua molekul asetil-CoA. Dalam konversi ini tidak terbentuk ATP, tetapi hingga enam molekul ATP terbentuk ketika empat atom hidrogen yang dilepaskan kemudian dioksidasi, sebagaimana akan dibahas selanjutnya.

Siklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)

Tahap berikutnya dalam degradasi molekul glukosa disebut siklus asam sitrat, yang juga dikenal sebagai siklus asam trikarboksilat atau siklus Krebs untuk menghormati Hans Krebs atas penemuan siklus ini. Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi kimia di mana bagian asetil dari asetil-CoA didegradasi menjadi karbon dioksida dan atom hidrogen. Semua reaksi ini terjadi di matriks mitokondria.

Atom hidrogen yang dilepaskan menambah jumlah atom hidrogen yang selanjutnya akan dioksidasi, sebagaimana dibahas kemudian, sehingga melepaskan sejumlah besar energi untuk membentuk ATP.

Gambar 68-6. Reaksi kimia siklus asam sitrat, yang menunjukkan pelepasan karbon dioksida dan sejumlah atom hidrogen selama siklus berlangsung. ADP, adenosin difosfat; ATP, adenosin trifosfat.

Gambar 68-6 memperlihatkan berbagai tahap reaksi kimia dalam siklus asam sitrat. Zat di sebelah kiri ditambahkan selama reaksi kimia berlangsung, sedangkan hasil reaksi kimia ditunjukkan di sebelah kanan. Perhatikan pada bagian atas kolom bahwa siklus dimulai dengan asam oksaloasetat, dan pada bagian akhir rangkaian reaksi asam oksaloasetat terbentuk kembali. Dengan demikian, siklus dapat berlangsung berulang kali.

Pada tahap awal siklus asam sitrat, asetil-CoA bergabung dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Bagian koenzim A dari asetil-CoA dilepaskan dan dapat digunakan kembali untuk membentuk asetil-CoA tambahan dari asam piruvat. Namun, bagian asetil menjadi bagian integral dari molekul asam sitrat. Selama tahap-tahap berikutnya dalam siklus asam sitrat, beberapa molekul air ditambahkan, sebagaimana ditunjukkan di sisi kiri Gambar 68-6, dan karbon dioksida serta atom hidrogen dilepaskan pada tahap lain dalam siklus, sebagaimana ditunjukkan di sisi kanan gambar.

Hasil bersih dari keseluruhan siklus asam sitrat dijelaskan pada bagian bawah Gambar 68-6, yang menunjukkan bahwa untuk setiap molekul glukosa yang mula-mula dimetabolisme, dua molekul asetil-CoA memasuki siklus asam sitrat bersama enam molekul air. Molekul-molekul tersebut kemudian didegradasi menjadi empat molekul karbon dioksida, 16 atom hidrogen, dan dua molekul koenzim A. Dua molekul ATP terbentuk sebagai berikut.

Pembentukan ATP dalam Siklus Asam Sitrat

Siklus asam sitrat sendiri tidak menyebabkan pelepasan energi dalam jumlah besar; molekul ATP hanya terbentuk pada satu reaksi kimia, yaitu selama perubahan dari asam α-ketoglutarat menjadi asam suksinat. Dengan demikian, untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme, dua molekul asetil-CoA melewati siklus asam sitrat, masing-masing membentuk satu molekul ATP, sehingga total terbentuk dua molekul ATP.

Fungsi Dehidrogenase dan Nikotinamid Adenin Dinukleotida dalam Pelepasan Atom Hidrogen pada Siklus Asam Sitrat

Sebagaimana telah disebutkan pada beberapa bagian pembahasan ini, atom hidrogen dilepaskan selama berbagai reaksi kimia dalam siklus asam sitrat, yaitu 4 atom hidrogen selama glikolisis, 4 selama pembentukan asetil-CoA dari asam piruvat, dan 16 dalam siklus asam sitrat; sehingga total 24 atom hidrogen dilepaskan untuk setiap molekul glukosa asal. Namun, atom hidrogen tersebut tidak dilepaskan begitu saja ke dalam cairan intraseluler. Sebaliknya, atom-atom tersebut dilepaskan berpasangan, dan pada setiap kasus pelepasannya dikatalisis oleh enzim protein spesifik yang disebut dehidrogenase. Dua puluh dari 24 atom hidrogen segera bergabung dengan nikotinamid adenin dinukleotida (NAD+), suatu derivat vitamin niasin, sesuai reaksi berikut:

Reaksi ini tidak akan terjadi tanpa perantaraan dehidrogenase spesifik atau tanpa ketersediaan NAD+ sebagai pembawa hidrogen. Baik ion hidrogen bebas maupun hidrogen yang terikat dengan NAD+ selanjutnya memasuki berbagai reaksi kimia oksidatif yang menghasilkan sejumlah besar ATP, sebagaimana akan dibahas kemudian.

Empat atom hidrogen yang tersisa yang dilepaskan selama pemecahan glukosa, yaitu 4 atom yang dilepaskan selama siklus asam sitrat antara tahap asam suksinat dan asam fumarat, bergabung dengan dehidrogenase spesifik tetapi tidak selanjutnya dilepaskan ke NAD+. Sebaliknya, atom-atom tersebut langsung diteruskan dari dehidrogenase ke proses oksidatif.

Fungsi Dekarboksilase dalam Pelepasan Karbon Dioksida

Jika kembali memperhatikan reaksi kimia pada siklus asam sitrat serta pembentukan asetil-CoA dari asam piruvat, terdapat tiga tahap di mana karbon dioksida dilepaskan. Untuk menyebabkan pelepasan karbon dioksida, enzim protein spesifik lain yang disebut dekarboksilase memisahkan karbon dioksida dari substrat. Karbon dioksida kemudian larut dalam cairan tubuh dan ditransportasikan ke paru-paru, tempat gas tersebut diekspirasikan keluar tubuh (lihat Bab 41).

Pembentukan ATP dalam Jumlah Besar melalui Oksidasi Hidrogen, Proses Fosforilasi Oksidatif

Meskipun glikolisis, siklus asam sitrat, dehidrogenasi, dan dekarboksilasi sangat kompleks, jumlah ATP yang terbentuk selama semua proses tersebut sangat kecil, yaitu hanya 2 molekul ATP pada skema glikolisis dan 2 molekul lainnya pada siklus asam sitrat untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme. Sebaliknya, hampir 90% dari total ATP yang dihasilkan melalui metabolisme glukosa terbentuk selama oksidasi lanjutan atom hidrogen yang dilepaskan pada tahap awal degradasi glukosa. Sesungguhnya, fungsi utama seluruh tahap awal tersebut adalah membuat hidrogen dari molekul glukosa tersedia dalam bentuk yang dapat dioksidasi.

Oksidasi hidrogen dilakukan, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 68-7, melalui serangkaian reaksi yang dikatalisis enzim di dalam mitokondria. Reaksi-reaksi ini (1) memisahkan setiap atom hidrogen menjadi ion hidrogen dan elektron serta (2) menggunakan elektron tersebut untuk akhirnya menggabungkan oksigen terlarut dalam cairan dengan molekul air sehingga membentuk ion hidroksil. Selanjutnya, ion hidrogen dan ion hidroksil bergabung membentuk air. Selama rangkaian reaksi oksidatif ini berlangsung, sejumlah besar energi dilepaskan untuk membentuk ATP. Pembentukan ATP dengan cara ini disebut fosforilasi oksidatif, yang berlangsung seluruhnya di dalam mitokondria melalui proses yang sangat khusus yang disebut mekanisme kemiosmotik.

Mekanisme Kemiosmotik Mitokondria untuk Membentuk ATP

Ionisasi Hidrogen, Rantai Transpor Elektron, dan Pembentukan Air

Tahap pertama fosforilasi oksidatif di mitokondria adalah ionisasi atom hidrogen yang telah dipisahkan dari substrat makanan. Seperti dijelaskan sebelumnya, atom hidrogen ini dipisahkan secara berpasangan: satu segera menjadi ion hidrogen, H+, sedangkan yang lainnya bergabung dengan NAD+ membentuk nikotinamid adenin dinukleotida tereduksi (NADH). Bagian atas Gambar 68-7 menunjukkan nasib selanjutnya dari NADH dan H+.

Efek awalnya adalah pelepasan atom hidrogen lain dari NADH untuk membentuk ion hidrogen tambahan, H+; proses ini juga membentuk kembali NAD+ yang akan digunakan kembali secara berulang.

Elektron yang dipisahkan dari atom hidrogen untuk menghasilkan ionisasi hidrogen segera memasuki rantai transpor elektron yang terdiri atas akseptor elektron sebagai bagian integral membran dalam (membran krista) mitokondria. Akseptor elektron tersebut dapat mengalami reduksi atau oksidasi secara reversibel dengan menerima atau melepaskan elektron. Komponen penting dalam rantai transpor elektron ini meliputi flavoprotein (flavin mononukleotida), beberapa protein besi sulfida, ubikuinon, serta sitokrom B, C1, C, A, dan A3. Setiap elektron dipindahkan dari satu akseptor ke akseptor berikutnya hingga akhirnya mencapai sitokrom A3, yang disebut sitokrom oksidase karena mampu melepaskan dua elektron dan dengan demikian mereduksi oksigen elemental menjadi oksigen ionik, yang kemudian bergabung dengan ion hidrogen membentuk air.

Dengan demikian, Gambar 68-7 menunjukkan transpor elektron melalui rantai elektron dan pemanfaatannya oleh sitokrom oksidase untuk membentuk molekul air. Selama elektron-elektron tersebut ditransportasikan melalui rantai transpor elektron, energi dilepaskan dan digunakan untuk sintesis ATP, sebagai berikut.

Rantai Transpor Elektron Melepaskan Energi untuk Memompa Ion Hidrogen ke Ruang Luar Mitokondria

Ketika elektron melewati rantai transpor elektron, sejumlah besar energi dilepaskan. Energi ini digunakan untuk memompa ion hidrogen dari matriks bagian dalam mitokondria (di sebelah kanan pada Gambar 68-7) ke ruang luar di antara membran dalam dan membran luar mitokondria (di sebelah kiri). Proses ini menciptakan konsentrasi tinggi ion hidrogen bermuatan positif di ruang tersebut; selain itu juga menciptakan potensial listrik negatif yang kuat di matriks bagian dalam.

Pembentukan ATP

Tahap berikutnya dalam fosforilasi oksidatif adalah mengubah ADP menjadi ATP. Konversi ini berlangsung bersama molekul protein besar yang menembus seluruh membran dalam mitokondria dan menonjol dengan kepala menyerupai knop ke dalam matriks mitokondria bagian dalam. Molekul ini merupakan ATPase, yang struktur fisiknya diperlihatkan pada Gambar 68-7. Molekul ini disebut ATP sintetase.

Konsentrasi tinggi ion hidrogen bermuatan positif di ruang luar dan perbedaan potensial listrik yang besar melintasi membran dalam menyebabkan ion hidrogen mengalir ke dalam matriks mitokondria melalui molekul ATPase. Selama proses tersebut, energi yang berasal dari aliran ion hidrogen digunakan oleh ATPase untuk mengubah ADP menjadi ATP dengan menggabungkan ADP dengan radikal fosfat ionik bebas (Pi), sehingga menambahkan satu lagi ikatan fosfat berenergi tinggi pada molekul tersebut.

Tahap akhir proses ini adalah pemindahan ATP dari bagian dalam mitokondria kembali ke sitoplasma sel. Tahap ini berlangsung melalui difusi terfasilitasi keluar melalui membran dalam dan kemudian melalui difusi sederhana melewati membran luar mitokondria yang permeabel. Sebaliknya, ADP terus-menerus dipindahkan ke arah berlawanan untuk terus dikonversi menjadi ATP.

Untuk setiap dua elektron yang melewati seluruh rantai transpor elektron, yang mewakili ionisasi dua atom hidrogen, hingga tiga molekul ATP dapat disintesis.

Ringkasan Pembentukan ATP selama Pemecahan Glukosa

Kini dapat dihitung jumlah total molekul ATP yang, dalam kondisi optimal, dapat dibentuk dari energi satu molekul glukosa.

1. Selama glikolisis, terbentuk 4 molekul ATP dan 2 molekul digunakan untuk menyebabkan fosforilasi awal glukosa agar proses dapat dimulai, sehingga diperoleh keuntungan bersih 2 molekul ATP.
2. Selama setiap putaran siklus asam sitrat, terbentuk 1 molekul ATP. Namun, karena setiap molekul glukosa dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, maka terdapat 2 putaran siklus untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme, sehingga dihasilkan tambahan bersih 2 molekul ATP.
3. Selama seluruh skema pemecahan glukosa, total 24 atom hidrogen dilepaskan selama glikolisis dan siklus asam sitrat. Dua puluh atom di antaranya dioksidasi melalui mekanisme kemiosmotik yang ditunjukkan pada Gambar 68-7, dengan pelepasan 3 molekul ATP untuk setiap 2 atom hidrogen yang dimetabolisme. Proses ini menghasilkan tambahan 30 molekul ATP.
4. Empat atom hidrogen yang tersisa dilepaskan oleh dehidrogenasenya ke dalam skema oksidatif kemiosmotik di mitokondria setelah tahap pertama pada Gambar 68-7. Dua molekul ATP biasanya dilepaskan untuk setiap 2 atom hidrogen yang dioksidasi, sehingga menghasilkan total tambahan 4 molekul ATP.

Dengan menjumlahkan seluruh molekul ATP yang terbentuk, diperoleh maksimum 38 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang didegradasi menjadi karbon dioksida dan air. Dengan demikian, 456.000 kalori energi dapat disimpan dalam bentuk ATP, sedangkan 686.000 kalori dilepaskan selama oksidasi sempurna setiap gram-molekul glukosa. Hasil ini menunjukkan efisiensi maksimum keseluruhan transfer energi sebesar 66%. Sisa 34% energi berubah menjadi panas dan karena itu tidak dapat digunakan oleh sel untuk menjalankan fungsi spesifik.

Pengaruh Konsentrasi ATP dan ADP Sel dalam Mengendalikan Glikolisis dan Oksidasi Glukosa

Pelepasan energi secara terus-menerus dari glukosa ketika sel tidak membutuhkan energi akan menjadi proses yang sangat boros. Oleh karena itu, glikolisis dan oksidasi atom hidrogen selanjutnya terus-menerus dikendalikan sesuai kebutuhan sel terhadap ATP. Pengendalian ini dicapai melalui berbagai mekanisme umpan balik dalam skema kimia tersebut. Salah satu mekanisme yang paling penting adalah pengaruh konsentrasi ADP dan ATP sel dalam mengendalikan laju reaksi kimia pada rangkaian metabolisme energi.

Salah satu cara penting ATP membantu mengendalikan metabolisme energi adalah dengan menghambat enzim fosfofruktokinase. Karena enzim ini meningkatkan pembentukan fruktosa-1,6-difosfat, salah satu tahap awal rangkaian reaksi glikolitik, efek bersih kelebihan ATP seluler adalah memperlambat atau bahkan menghentikan glikolisis, yang pada akhirnya menghentikan sebagian besar metabolisme karbohidrat. Sebaliknya, ADP dan AMP menimbulkan perubahan yang berlawanan pada enzim ini dengan sangat meningkatkan aktivitasnya. Ketika ATP digunakan oleh jaringan untuk menyediakan energi bagi sebagian besar reaksi kimia intraseluler, tindakan ini mengurangi penghambatan ATP terhadap enzim fosfofruktokinase dan sekaligus meningkatkan aktivitasnya akibat kelebihan ADP yang terbentuk. Dengan demikian, proses glikolisis dimulai dan cadangan ATP seluler dipulihkan.

Hubungan pengendalian lain adalah ion sitrat yang terbentuk dalam siklus asam sitrat. Kelebihan ion ini juga sangat menghambat fosfofruktokinase sehingga mencegah proses glikolisis melampaui kemampuan siklus asam sitrat untuk menggunakan asam piruvat yang terbentuk selama glikolisis.

Cara ketiga sistem ATP-ADP-AMP mengendalikan metabolisme karbohidrat, serta pelepasan energi dari lemak dan protein, adalah sebagai berikut. Jika seluruh ADP dalam sel telah diubah menjadi ATP, ATP tambahan tidak dapat lagi dibentuk. Akibatnya, seluruh rangkaian penggunaan zat makanan, yaitu glukosa, lemak, dan protein, untuk membentuk ATP akan berhenti. Kemudian, ketika ATP digunakan oleh sel untuk menyediakan energi bagi berbagai fungsi fisiologis dalam sel, ADP dan AMP yang baru terbentuk akan kembali mengaktifkan proses energi, dan ADP serta AMP hampir seketika dikembalikan menjadi ATP. Dengan cara ini, cadangan ATP yang hampir penuh secara otomatis dipertahankan, kecuali selama aktivitas sel yang sangat berat, seperti olahraga yang sangat berat.

Pelepasan Energi Secara Anaerob, Glikolisis Anaerob

Kadang-kadang oksigen tidak tersedia atau tidak mencukupi sehingga fosforilasi oksidatif tidak dapat berlangsung. Namun, bahkan dalam kondisi ini, sejumlah kecil energi masih dapat dilepaskan ke sel melalui tahap glikolisis degradasi karbohidrat karena reaksi kimia pemecahan glukosa menjadi asam piruvat tidak memerlukan oksigen.

Proses ini sangat boros terhadap glukosa karena hanya 24.000 kalori energi yang digunakan untuk membentuk ATP untuk setiap molekul glukosa yang dimetabolisme, yang hanya sedikit lebih dari 3% total energi dalam molekul glukosa. Meskipun demikian, pelepasan energi glikolitik ke sel, yang disebut energi anaerob, dapat menjadi mekanisme penyelamat kehidupan selama beberapa menit ketika oksigen tidak tersedia.

Pembentukan Asam Laktat selama Glikolisis Anaerob Memungkinkan Pelepasan Energi Anaerob Tambahan

Hukum aksi massa menyatakan bahwa ketika produk akhir suatu reaksi kimia menumpuk dalam medium reaksi, laju reaksi akan menurun hingga mendekati nol. Dua produk akhir reaksi glikolitik (lihat Gambar 68-5) adalah (1) asam piruvat dan (2) atom hidrogen yang bergabung dengan NAD+ membentuk NADH dan H+. Penumpukan salah satu atau kedua zat tersebut akan menghentikan proses glikolisis dan mencegah pembentukan ATP lebih lanjut. Ketika jumlahnya mulai berlebihan, kedua produk akhir tersebut bereaksi satu sama lain membentuk asam laktat sesuai persamaan berikut:

Dengan demikian, dalam kondisi anaerob, sebagian besar asam piruvat diubah menjadi asam laktat, yang berdifusi dengan mudah keluar dari sel menuju cairan ekstraseluler bahkan ke cairan intraseluler sel lain yang kurang aktif. Oleh karena itu, asam laktat merupakan semacam “lubang penampung” tempat produk akhir glikolisis dapat menghilang sehingga memungkinkan glikolisis berlangsung jauh lebih lama dibandingkan keadaan tanpa konversi tersebut. Sesungguhnya, tanpa konversi ini, glikolisis hanya dapat berlangsung selama beberapa detik. Sebaliknya, glikolisis dapat berlangsung selama beberapa menit dan menyediakan sejumlah besar ATP tambahan bagi tubuh bahkan tanpa adanya oksigen respiratorik.

Rekonversi Asam Laktat menjadi Asam Piruvat Ketika Oksigen Kembali Tersedia

Ketika seseorang kembali menghirup oksigen setelah periode metabolisme anaerob, asam laktat dengan cepat dikonversi kembali menjadi asam piruvat serta NADH dan H+. Sebagian besar zat-zat ini segera dioksidasi untuk membentuk sejumlah besar ATP. ATP berlebih ini kemudian menyebabkan hingga 75% sisa kelebihan asam piruvat dikonversi kembali menjadi glukosa.

Dengan demikian, sejumlah besar asam laktat yang terbentuk selama glikolisis anaerob tidak hilang dari tubuh karena ketika oksigen kembali tersedia, asam laktat dapat dikonversi kembali menjadi glukosa atau langsung digunakan untuk energi. Sebagian besar rekonversi ini terjadi di hati, meskipun sejumlah kecil juga dapat terjadi di jaringan lain.

Penggunaan Asam Laktat oleh Jantung sebagai Energi

Otot jantung sangat mampu mengubah asam laktat menjadi asam piruvat dan kemudian menggunakan asam piruvat tersebut sebagai sumber energi. Proses ini berlangsung secara luas selama latihan berat ketika sejumlah besar asam laktat dilepaskan ke dalam darah dari otot rangka dan digunakan oleh jantung sebagai sumber energi tambahan.

Pelepasan Energi dari Glukosa melalui Jalur Fosfat Pentosa

Pada hampir semua otot tubuh, hampir seluruh karbohidrat yang digunakan untuk energi didegradasi menjadi asam piruvat melalui glikolisis dan kemudian dioksidasi. Namun, skema glikolitik ini bukan satu-satunya cara glukosa dapat didegradasi dan digunakan untuk menghasilkan energi. Mekanisme penting kedua untuk pemecahan dan oksidasi glukosa disebut jalur fosfat pentosa (pentose phosphate pathway) atau jalur fosfoglukanat, yang bertanggung jawab terhadap hingga 30% pemecahan glukosa di hati dan bahkan lebih besar lagi di sel lemak.

Jalur ini sangat penting karena dapat menyediakan energi secara independen dari seluruh enzim siklus asam sitrat dan karena itu merupakan jalur alternatif metabolisme energi ketika terjadi kelainan enzim tertentu pada sel. Jalur ini juga memiliki kemampuan khusus untuk menyediakan energi bagi berbagai proses sintesis seluler.

Pelepasan Karbon Dioksida dan Hidrogen melalui Jalur Fosfat Pentosa

Gambar 68-8 memperlihatkan sebagian besar reaksi kimia dasar dalam jalur fosfat pentosa. Gambar tersebut menunjukkan bahwa glukosa, selama beberapa tahap konversi, dapat melepaskan satu molekul karbon dioksida dan empat atom hidrogen, dengan hasil akhir berupa pembentukan gula lima karbon, yaitu d-ribulosa. Zat ini dapat berubah secara bertahap menjadi beberapa gula lain yang memiliki lima, empat, tujuh, dan tiga atom karbon. Pada akhirnya, berbagai kombinasi gula tersebut dapat mensintesis kembali glukosa. Akan tetapi, hanya lima molekul glukosa yang disintesis kembali untuk setiap enam molekul glukosa yang mula-mula memasuki reaksi. Artinya, jalur fosfat pentosa merupakan proses siklik di mana satu molekul glukosa dimetabolisme pada setiap putaran siklus. Dengan demikian, melalui pengulangan siklus secara terus-menerus, seluruh glukosa akhirnya dapat diubah menjadi karbon dioksida dan hidrogen, dan hidrogen tersebut dapat memasuki jalur fosforilasi oksidatif untuk membentuk ATP; namun, lebih sering hidrogen tersebut digunakan untuk sintesis lemak atau zat lain, sebagai berikut.

Penggunaan Hidrogen untuk Sintesis Lemak; Fungsi Nikotinamid Adenin Dinukleotida Fosfat

Hidrogen yang dilepaskan selama siklus fosfat pentosa tidak bergabung dengan NAD+ seperti pada jalur glikolitik, tetapi bergabung dengan nikotinamid adenin dinukleotida fosfat (NADP+), yang hampir identik dengan NAD+ kecuali memiliki tambahan satu radikal fosfat, P. Perbedaan ini sangat penting karena hanya hidrogen yang terikat dengan NADP+ dalam bentuk NADPH yang dapat digunakan untuk sintesis lemak dari karbohidrat (sebagaimana dibahas pada Bab 69) dan untuk sintesis beberapa zat lainnya.

Ketika jalur glikolitik untuk penggunaan glukosa melambat akibat inaktivitas seluler, jalur fosfat pentosa tetap aktif, terutama di hati, untuk memecah kelebihan glukosa yang terus ditransportasikan ke dalam sel, dan NADPH menjadi tersedia dalam jumlah besar untuk membantu mengubah asetil-CoA, yang juga berasal dari glukosa, menjadi rantai asam lemak panjang. Ini merupakan cara lain pemanfaatan energi dalam molekul glukosa selain untuk pembentukan ATP, yaitu untuk pembentukan dan penyimpanan lemak dalam tubuh.

Konversi Glukosa menjadi Glikogen atau Lemak

Ketika glukosa tidak segera diperlukan untuk energi, kelebihan glukosa yang terus memasuki sel akan disimpan sebagai glikogen atau diubah menjadi lemak. Glukosa akan terlebih dahulu disimpan sebagai glikogen sampai sel menyimpan glikogen sebanyak kapasitas maksimalnya, yaitu jumlah yang cukup untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh selama hanya 12 hingga 24 jam.

Ketika sel penyimpan glikogen, terutama sel hati dan otot, mendekati keadaan jenuh glikogen, glukosa tambahan akan diubah menjadi lemak di hati dan sel lemak, kemudian disimpan sebagai lemak di dalam sel lemak. Tahap lain dalam proses kimia konversi ini dibahas pada Bab 69.

Glukoneogenesis, Pembentukan Karbohidrat dari Protein dan Lemak

Ketika cadangan karbohidrat tubuh menurun di bawah normal, sejumlah sedang glukosa dapat dibentuk dari asam amino dan bagian gliserol dari lemak. Proses ini disebut glukoneogenesis.

Glukoneogenesis sangat penting untuk mencegah penurunan berlebihan konsentrasi glukosa darah selama puasa. Glukosa merupakan substrat energi utama bagi jaringan seperti otak dan eritrosit, dan jumlah glukosa yang memadai harus tersedia dalam darah selama beberapa jam di antara waktu makan. Hati berperan penting dalam mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa dengan mengubah glikogen yang tersimpan menjadi glukosa (glikogenolisis) dan dengan mensintesis glukosa, terutama dari laktat dan asam amino (glukoneogenesis). Sekitar 25% produksi glukosa hati selama puasa berasal dari glukoneogenesis, yang membantu menyediakan pasokan glukosa yang stabil bagi otak. Selama puasa berkepanjangan, ginjal juga mensintesis glukosa dalam jumlah cukup besar dari asam amino dan prekursor lainnya.

Sekitar 60% asam amino dalam protein tubuh dapat dengan mudah diubah menjadi karbohidrat; 40% sisanya memiliki konfigurasi kimia yang membuat konversi ini sulit atau tidak mungkin terjadi. Setiap asam amino diubah menjadi glukosa melalui proses kimia yang sedikit berbeda. Sebagai contoh, alanin dapat langsung diubah menjadi asam piruvat hanya melalui deaminasi; asam piruvat tersebut kemudian diubah menjadi glukosa atau disimpan sebagai glikogen. Beberapa asam amino yang lebih kompleks dapat diubah menjadi berbagai gula yang mengandung tiga, empat, lima, atau tujuh atom karbon. Gula-gula tersebut kemudian dapat memasuki jalur fosfoglukanat dan akhirnya membentuk glukosa. Dengan demikian, melalui deaminasi ditambah beberapa interkonversi sederhana, banyak asam amino dapat menjadi glukosa. Interkonversi serupa juga dapat mengubah gliserol menjadi glukosa atau glikogen.

Regulasi Glukoneogenesis

Penurunan karbohidrat di dalam sel dan penurunan gula darah merupakan rangsangan utama yang meningkatkan laju glukoneogenesis. Penurunan karbohidrat dapat secara langsung membalik banyak reaksi glikolitik dan fosfoglukanat sehingga memungkinkan konversi asam amino yang mengalami deaminasi dan gliserol menjadi karbohidrat. Selain itu, hormon kortisol sangat penting dalam regulasi ini, sebagaimana dijelaskan pada bagian berikut.

Pengaruh Hormon Adrenokortikotropik dan Glukokortikoid terhadap Glukoneogenesis

Ketika jumlah normal karbohidrat tidak tersedia bagi sel, adenohipofisis, karena alasan yang belum sepenuhnya dipahami, mensekresikan hormon adrenokortikotropik (adrenocorticotropic hormone, ACTH), yang juga disebut kortikotropin atau adrenokortikotropin, dalam jumlah meningkat. Sekresi ini merangsang korteks adrenal untuk menghasilkan sejumlah besar hormon glukokortikoid, terutama kortisol. Selanjutnya, kortisol memobilisasi protein dari hampir seluruh sel tubuh sehingga protein tersebut tersedia dalam bentuk asam amino di dalam cairan tubuh. Sebagian besar asam amino ini segera mengalami deaminasi di hati dan menyediakan substrat ideal untuk dikonversi menjadi glukosa. Dengan demikian, salah satu mekanisme terpenting yang meningkatkan glukoneogenesis adalah pelepasan glukokortikoid dari korteks adrenal.

Glukosa Darah

Konsentrasi glukosa darah normal pada seseorang yang tidak makan selama 3 hingga 4 jam terakhir adalah sekitar 90 mg/dl. Setelah makan yang mengandung banyak karbohidrat, kadar ini jarang meningkat di atas 140 mg/dl kecuali pada penderita diabetes melitus, yang dibahas pada Bab 79.

Regulasi konsentrasi glukosa darah sangat berkaitan erat dengan hormon pankreas insulin dan glukagon; topik ini dibahas secara rinci pada Bab 79 sehubungan dengan fungsi hormon-hormon tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Dienel GA: Brain glucose metabolism: integration of energetics with function. Physiol Rev 99:949, 2019.
Gancheva S, Jelenik T, Álvarez-Hernández E, Roden M: Interorgan metabolic crosstalk in human insulin resistance. Physiol Rev 98:1371, 2018.
Giorgi C, Marchi S, Pinton P: The machineries, regulation and cellular functions of mitochondrial calcium. Nat Rev Mol Cell Biol 19:713, 2018.
Hengist A, Koumanov F, Gonzalez JT: Fructose and metabolic health: governed by hepatic glycogen status? J Physiol 597:3573, 2019.
Herzig S, Shaw RJ: AMPK: Guardian of metabolism and mitochondrial homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol 19:121, 2018.
Koliaki C, Roden M: Hepatic energy metabolism in human diabetes mellitus, obesity and non-alcoholic fatty liver disease. Mol Cell Endocrinol 379:35, 2013.
Krebs HA: The tricarboxylic acid cycle. Harvey Lect 44:165, 1948.
Kuo T, Harris CA, Wang JC: Metabolic functions of glucocorticoid receptor in skeletal muscle. Mol Cell Endocrinol 380:79, 2013.
Letts JA, Sazanov LA: Clarifying the supercomplex: the higher-order organization of the mitochondrial electron transport chain. Nat Struct Mol Biol 24:800, 2017.
Petersen MC, Shulman GI: Mechanisms of insulin action and insulin resistance. Physiol Rev 98:2133, 2018.
Petersen MC, Vatner DF, Shulman GI: Regulation of hepatic glucose metabolism in health and disease. Nat Rev Endocrinol 13:572, 2017.
Pfanner N, Warscheid B, Wiedemann N: Mitochondrial proteins: from biogenesis to functional networks. Nat Rev Mol Cell Biol 20:267, 2019.
Prats C, Graham TE, Shearer J: The dynamic life of the glycogen granule. J Biol Chem 293:7089, 2018.
Szabo I, Zoratti M: Mitochondrial channels: ion fluxes and more. Physiol Rev 94:519, 2014.
Taylor EB: Functional properties of the mitochondrial carrier system. Trends Cell Biol 27:633, 2017.
Wright EM, Loo DD, Hirayama BA: Biology of human sodium glucose transporters. Physiol Rev 91:733, 2011.