AMILUM

BAB I

PEMBAHASAN

1. Amilum

Amilum merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan amilum sebagai sumber energi yang penting. Amilum atau dalam bahasa sehari-hari disebut pati terdapat pada umbi, daun, batang, dan biji-bijian seperti kentang, gandum, jagung, dan padi.

a)      Karakteristik Amilum

Amilum mempunyai rumus molekul (C₆H₁₀O₅)n, dan densitas 1.5 g/cm3. Butir-butir amilum atau pati tidak larut dalam air dingin tetapi apabila suspensi dalam air dipanaskan, akan terjadi suatu larutan koloid yang kental. [1] Larutan koloid ini apabila diberi larutan iodium akan bewarna biru. Warna biru tersebut disebabkan oleh molekul amilosa yang membentuk senyawa kompleks. Sedangkan amilopektin dengan iodium akan berwarna ungu atau merah lembayung.

Amilum dapat dihidrolisis sempurna dengan menggunakan asam sehingga menghasilkan glukosa. Hidrolisis juga dapat dilakukan dengan bantuan enzim amilase. Dalam ludah dan dalam cairan yang dikeluarkan oleh prankreas terdapat amilase yang bekerja terhadap amilum dalam makanan kita. Oleh enzim amilase, amilum diubah menjadi maltosa dalam bentuk β maltosa.[2] Selanjutnya maltosa di hidrolisis oleh asam sehingga menghasilkan glukosa.

H+

H+

(C₁₂H₂₀O₁₀)_{n                            n}C₁₂H₂₀O_{11                           2n}C₆H₁₂O₆

	Pati (Polisakarida)		Maltosa (Oligosakarida)		Glukosa (Monosakarida)

 

                                   

Butir-butir pati apabila diamati dengan menggunakan mikroskop, ternyata berbeda-beda bentuknya, tergantung dari tumbuhan apa pati tersebut diperoleh.[3] Bentuk butir pati yang berasal dari kentang berbeda dengan yang berasal dari terigu atau beras, dan sebagainya.

        

       Jagung                                                        Padi

       

                              Kentang                                                   Gandum

Gambar 1.1 Bentuk butir pati

b)     Struktur Amilum

Amilum tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam komposisi yang berbeda-beda yaitu terdiri dari 20% bagian yang larut air (amilosa) dan 80% bagian yang tidak larut dalam air (amilopektin).

      

        Gambar 1.2 Amilosa dan Amilopektin

Amilosa merupakan molekul yang lurus, terdiri atas 250-300 unit D-glukosa yang terikat dengan ikatan α 1,4-glikosidik, jadi molekulnya merupakan rantai terbuka dan bercabang. Amilopektin terdiri dari 1000 atau lebih satuan glukosa yang kebanyakan juga dihubungkan dengan hubungan α 1,4. Namun terdapat juga sejumlah hubungan α 1,6 yang terdapat pada titik-titik percabangan. Jumlah hubungan semacam ini terdapat kurang lebih 4% dari jumlah hubungan atau satu untuk setiap 25 satuan glukosa. Oleh karena perbedaan struktur ini maka amilosa lebih larut dalam air dibandingkan dengan amilopektin.

Amilopektin memberikan sifat lengket pada beras. Semakin banyak amilopektinnya, semakin lengket nasi yang dihasilkan oleh beras tersebut. Semakin banyak amilosa pada beras, semakin keras nasi yang dihasilkan. Beras pada umumnya mengandung amilosa lebih dari 20%, sedangkan ketan mempunyai kandungan amilosa hanya sekitar 1 – 2%.[4]

c)      Kegunaan Amilum

Karena masih dalam keluarga karbohidrat, tentu saja manfaat utamanya adalah menyediakan energi untuk tubuh kita secara baik. Pati akan mendukung pengubahan glukosa menjadi bentuk energi supaya tubuh tidak mudah lemas dan justru selalu aktif dan bersemangat. Glukosa sendiri merupakan wujud yang karbohidrat gunakan untuk fungsi tubuh kita.

Pati juga digunakan sebagai bahan yang digunakan untuk memekatkan makanan cair seperti sup. Dalam industri, pati dipakai sebagai komponen perekat, campuran kertas dan tekstil, dan juga pada industri kosmetik.

Amilum sering dicampur dengan kanji. Biasanya kanji dijual dalam bentuk tepung serbuk berwarna putih yang dibuat dari ubi kayu sebelum dicampurkan dengan air hangat untuk digunakan. Kanji juga digunakan sebagai pengeras pakaian dengan menyemburkan larutan kanji cair ke atas pakaian sebelum disetrika. Kanji juga digunakan sebagai bahan perekat atau lem. Selain itu, serbuk kanji juga digunakan sebagai penyerap kelembapan, sebagai contoh, serbuk kanji disapukan pada bagian kelangkang bayi untuk mengurangi gatal-gatal.[5] Bahkan kanji lebih efektif dibandingkan bedak bayi karena kanji menyerap kelembapan dan menjaga agar pelapis senantiasa kering.

Pada bidang farmasi, amilum terdiri dari granul-granul yang diisolasi dari Zea mays Linne (Graminae), Triticum aesticum Linne (Graminae), dan Solanum tuberosum Linne (Solanaceae). Granul amilum jagung berbentuk polygonal, membulat atau sferoidal dan mempunyai garis tengah 35 mm. Amilum gandum dan kentang mempunyai komposisi yang kurang seragam, masing-masing mempunyai 2 tipe granul yang berbeda. Amilum digunakan sebagai bahan penyusun dalam serbuk dan sebagai bahan pembantu dalam pembuatan sediaan farmasi yang meliputi bahan pengisi tablet, bahan pengikat, dan bahan penghancur. Sediaan amilum yang terdapat dalam pasaran adalah Volex^®. Sementara suspensi amilum dapat diberikan secara oral sebagai antidotum terhadap keracunan iodium dan amilum gliserin biasa digunakan sebagai emolien dan sebagai basis untuk supositoria. Amilum juga digunakan sebagai bahan penghancur atau pengembang (disintegrant), yang berfungsi membantu hancurnya tablet setelah ditelan.

Sebagai amilum normal, penggunaanya terbatas dalam industri farmasi. Hal ini disebabkan karakteristiknya yang tidak mendukung seperti daya alir yang kurang baik, tidak mempunyai sifat pengikat sehingga hanya digunakan sebagai pengisi tablet bagi bahan obat yang mempunyai daya alir baik atau sebagai musilago, bahan pengikat dalam pembuatan tablet cara granulasi basah.

2. Glikogen

Glikogen ditemukan oleh Claude Bernard. Eksperimen menunjukkan bahwa hati mengandung zat yang dapat menimbulkan kekurangan gula oleh aksi dari “peragian” di hati. Pada 1857, ia menggambarkan isolasi zat yang disebut “zat pembentuk gula”. Segera setelah penemuan glikogen di hati, A. Sanson menemukan bahwa jaringan otot juga mengandung glikogen. Rumus empiris untuk glikogen (C₆H₁₀O₅)n ditetapkan oleh Kekule pada tahun 1858.

a)      Karakteristik Glikogen

Glikogen sering disebut sebagai pati hewan karena merupakan cadangan makanan pada hewan.  Glikogen merupakan polimer glukosa dengan ikatan α 1,6. Seperti amilum glikogen juga mengahasilkan D-glukosa pada proses hidrolisis. Dengan iodium glikogen menghasilkan warna merah.

Pada tubuh kita glikogen terdapat dalam hati dan otot. Glikogen otot diubah menjadi glukosa oleh sel-sel otot, dan glikogen hati diubah menjadi glukosa untuk digunakan seluruh tubuh termasuk sistem saraf pusat. Dalam otot, glikogen dijumpai dalam konsentrasi rendah (1-2% dari massa otot). Jumlah glikogen yang disimpan dalam tubuh terutama dalam otot, hati, dan sel-sel darah merah kebanyakan bergantung pada latihan fisik, laju metabolik basal, dan kebiasaan makan seperti puasa berselang. Sejumlah kecil glikogen ditemukan dalam ginjal, dan jumlah yang lebih kecil dalam sel glial tertentu di otak dan sel darah putih. Rahim juga menyimpan glikogen selama kehamilan untuk memberi makan embrio.

Pada manusia, tubuh dapat menyimpan sekitar 2.000 kilokalori glikogen pada waktu tertentu. Dalam alam, glikogen terdapat pada kerang dan alga atau rumput laut.[6] Glikogen yang terlarut dalam air dapat diendapkan dengan jalan menambahkan etanol. Endapan yang terbentuk apabila dikeringkan berbentuk serbuk putih.

b)     Struktur Glikogen

Struktur dasar glikogen adalah rantai amilosa, yaitu rantai glukosa yang dihubungkan dengan ikatan α 1,4 dan mempunyai percabangan dengan ikatan 1,6 pada setiap 4 satuan glukosa pada bagian tengah molekul. Hal ini mengakibatkan terbentuknya struktur yang menyerupai pohon.  Struktur glikogen serupa dengan struktur amilopektin yaitu merupakan rantai glukosa yang mempunyai cabang.[7] Glikogen terdapat dalam jaringan sebagai polimer berberat molekul sangat besar (10⁷-10⁸) yang bersatu dalam partikel glikogen.

      

            Gambar 1.3 Struktur Glikogen

c)      Glikogenesis

Glukosa merupakan sumber bahan bagi proses glikolisis, karena glukosa terdapat dalam jumlah banyak bila dibandingkan dengan monosakarida lain. Oleh karena itu bila jumlah glukosa yang diperoleh dari makanan terlalu berlebih, maka glukosa akan disimpan dengan jalan diubah menjadi glikogen dalam hati dan jaringan otot. Proses sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis.

Glikogen atau gula otot merupakan cadangan makanan yang dibentuk dari molekul glukosa hasil pencernaan makanan. Glukosa akan saling berikatan dengan ikatan α 1,4 glikosidik untuk membentuk glikogen. Molekul glikogen tersusun bercabang-cabang agar dapat tersimpan maksimal di dalam sel. Kelebihan kadar glukosa di dalam darah akan memicu disekresikannya hormon insulin untuk memicu terjadinya glikogenesis. Glikogen ini dapat dipecah lagi menjadi glukosa saat kadar glukosa darah menurun seperti dalam keadaan lapar atau puasa. Glikogenesis terjadi dengan cara penambahan molekul glukosa pada rantai glikogen yang telah ada (glikogen primer). Penambahan glukosa akan terjadi secara bertahap, satu demi satu molekul glukosa akan memperpanjang glikogen yang telah ada.

Proses glikogenesis terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan, maka dirangkai menjadi glikogen untuk menambah simpanan glikogen dalam tubuh sebagai cadangan makanan jangka pendek melalui proses glikogenesis. Proses pembentukan glikogen melalui glikogenesis merupakan langkah penting dalam menjaga kadar gula dalam darah tetap normal. Karena ketidakmampuan tubuh untuk menjalankan glikogenesis dengan wajar dapat mengakibatkan timbulnya penyakit diabetes melitus. Diabetes melitus dapat menjadi penyakit yang berbahaya dan mematikan karena memicu berbagai komplikasi seperti stroke, kerusakan jaringan, dan kebutaan.

Enzim yang mengkatalisis reaksi pembentukan dan penguraian glikogen adalah glikogen sintase dan glikogen fosforilase. Kerja kedua enzim ini diatur oleh beberapa enzim lainnya secara bertahap dan terkoordinasi sedemikian rupa sehingga kedua enzim tersebut dapat berada dalam keadaan bentuk aktif atau tak aktif.[8] Bila glikogen sintase berada dalam bentuk aktif, glikogen fosforilase berada dalam bentuk tak aktif, dan sebaliknya. Glikogen sintase-I dan  glikogen sintase-D masing-masing adalah bentuk aktif dan tak aktif dari enzim pembentuk glikogen, sedangkan glikogen fosforilase-a dan fosforilase-b masing-masing adalah bentuk aktif dan tak aktif dari enzim pengurai glikogen.

Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dari glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi. Sedangkan enzim yang mengkatalisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat.

Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri fosfat (UTP) dikatalis oleh glukosa 1-fosfat uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi).  Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk biosintesis disakarida dan polisakarida.[9] Dalam berbagai tumbuhan seperti tanaman tebu, disakarida sukrosa dihasilkan dari glukosa dan fruktosa melalui mekanisme biosintesis tersebut. Dalam hal ini UDP-glukosa bereaksi dengan fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh sukrosa fosfat sintase, membentuk sukrosa 6-fosfat yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase dihidrolisis menjadi sukrosa.

Proses pembentukan glikogen ringkasnya sebagai berikut.

-          Tahap pertama adalah pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat.

-          Glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat.

-          Glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Phospat) dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi).

-          Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa.

Gambar 1.4 Glikogenesis

d)     Glikogenolisis

Glikogenolisis merupakan proses pemecahan molekul glikogen menjadi glukosa yang terjadi di hati sedangkan pada otot menjadi asam piruvat dan asam laktat. Apabila tubuh dalam keadaan lapar, tidak ada asupan makanan, kadar gula dalam darah menurun, gula diperoleh dengan memecah glikogen menjadi glukosa yang kemudian digunakan untuk memproduksi energi.

Dalam glikogenolisis, glikogen yang disimpan dalam hati dan otot dipecah menjadi glukosa-1-fosfat kemudian diubah menjadi glukosa 6-fosfat. Glukosa 6-fosfat akan masuk ke dalam proses glikolisis untuk menghasilkan energi. Glukosa 6-fosfat juga dapat diubah menjadi glukosa untuk di distribusikan oleh darah menuju sel-sel yang membutuhkan glukosa. Glikogenolisis diatur oleh hormon glukagon yang disekresikan pankreas dan epinefrin (adrenalin) yang disekresikan kelenjar adrenal. Kedua hormon tersebut akan menstimulasi enzim glikogen fosforilase untuk memulai glikogenolisis dan menghambat kerja enzim glikogen sintase (menghentikan glikogenesis).

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase.[10] Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi glikogenesis yaitu fosfoglukomutase.

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Glukosa 6-fosfatase melepaskan gugus fosfat sehingga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

Glukosa 6-fosfat                                                Glukosa + Asam fosfat

 Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energi, yang energi itu terekam/tersimpan dalam bentuk ATP.

e)      Kegunaan Glikogen

Glikogen adalah bentuk penyimpanan utama glukosa dalam sel-sel hewan, meskipun juga ditemukan di berbagai jenis mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Glikogen dipakai oleh tubuh sebagai sumber energi cadangan yang sangat penting untuk kelangsungan hidup dan mempertahankan fungsi normal semua sel tubuh kita, misalnya pada saat kita sedang berolahraga, bekerja berat, berpuasa, sedang sakit, dan sebagainya. Jadi jika tubuh kita membutuhkan banyak energi, maka zat glikogen ini akan diuraikan kembali menjadi glukosa, yang segera bisa dipergunakan sebagai energi bagi sel  tubuh kita.

Hati berfungsi sebagai tempat pembentukan glikogen dari glukosa. Apabila kadar glukosa dalam darah bertambah, sebagian diubah menjadi glikogen sehingga kadar glukosa dalam darah normal kembali. Sebaliknya apabila kadar glukosa darah menurun, glikogen dalam hati diuraikan menjadi sukrosa kembali, sehingga kadar glukosa darah normal kembali. Jadi glikogen berperan dalam menjaga kadar gula darah agar tetap normal.

Glikogen yang ada didalam otot digunakan sebagai sumber energi untuk melakukan aktifitas sehari-hari. Glikogen otot juga merupakan sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri.[11]

BAB III

PENUTUP

1. Kesimpulan
2. Saran

---

[1] Eltracyta, 2012, Amilum atau Amilosa, (online),

(http://eltracytaocktora.blogspot.co.id/2012/09/amilum-atau-amilosa.html), diakses 4 Oktober 2016

[2] Anna,P.&Titin S., Dasar-dasar Biokimia (Edisi Revisi), (Jakarta: Universitas Indonesia Press, 2012), hlm. 37

[3] Ibid., hlm. 35

[4] Hasanuddin, 2015, Amilum, (online), (http://kimiadasar.com/amilum/), diakses 4 Oktober 2016

[5] Muammar, Ismail, 2013,  Karbohidrat Polisakarida, (online), (http://we-rock1.blogspot.co.id/2013/04/karbohidrat-polisakarida.html), diakses 4 Oktober 2016.

[6] Anna, P.&Titin, S., Dasar-dasar Biokimia (Edisi Revisi), (Jakarta: Universitas Indonesia Press, 2012), hlm. 37

[7] Ibid., hlm. 38

[8] Muhamad, Wirahadikusumah, Biokimia Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Lipid, (Bandung: ITB, 1985), hlm. 33

[9] Bambang, Sumantri, 2011, Metabolisme Karbohidrat, (online),

(http://mantrinews.blogspot.co.id/2011/07/metabolisme-karbohidrat.html), diakses 4 Oktober 2016.

[10] Fedril, Dwi, 2011, Metabolisme Karbohidrat, (online),

(http://fedrildwi.blogspot.co.id/p/metabolisme-karbohidrat_24.html), diakses 4 Oktober 2016.

[11] Dyah, Widya N., 2013, Glikogen, (online),

(http://dyahwidya12.blogspot.co.id/2013/03/glikogen.html), diakses 4 Oktober 2016