Prinsip-Prinsip dalam Sintesis Senyawa Organik (Terpenoid)

Restrosintesis merupakan proses pemecahan molekul target menjadi molekul sederhana melalui beberapa langkah agar bisa menjadi molekul yang sesuai untuk keperluan sintesis. Sehingga dengan cara ini struktur molekul yang akan disintesis harus ditentukan dulu atau disebut juga dengan molekul target (MT). Selanjutnya, MT ini akan dipecah lagi melalui diskoneksi. Diskoneksi merupakan suatu langkah dimana suatu reaksi mengalami pembelahan suatu ikatan yang direncanakan sehingga bisa memutus molekul kedalam bahan hasil retrosintesis yang mungkin. Selanjutnya, dari hasil diskoneksi ini akan diperoleh bahan awal (starting material) atau sinton yang terdapat melalui reaksi Interkonversi Gugus Fungsi (IGF).

Pedoman pendekatan diskoneksi

1.      Analisis

·         Memahami gugus fungsional dan molekul target (MT)

·         Memilih metode diskoneksi yang sesuai dengan reaksi-reaksi yang mungkin

·         Memastikan adanya sinton yang sesuai

2.      Sintesis

·         Menyusun rancangan berdasarkan analisis starting material

·         Melakukan kajian ulang analisis jika sintesis tidak berhasil.

Prinsip umum retrosintesis

1.      Ditentukan struktur molekul target terlebih dahulu

2.      Dilakukan pemecahan atau pembelahan pada molekul target tersebut yang disebut dengan tahap diskoneksi agar menjadi senyawa yang sederhana

3.      Ditentukan sinton yang sesuai dengan senyawa sederhana tadi

4.      Sinton yang sesuai taitu jika direaksikan ia akan menghasilkan senyawa semula.

Contoh

Disini saya akan mengambil contoh dari retrosintesis  senyawa turunan terpenoid yaitu senyawa Terpinolene. Terpinolene merupakan senyawa yang dapat digunakan sebagai zat penambah rasa makanan. Struktur target dalam retrosintesis ini yaitu

Dapat kita lihat bahwa molekul target mempunyai unit isopropyldene yang dapat mengalami proses pembelahan atau pemutusan strukturnya.

Dengan memperhatikan reaksi matesis sinton kita akan memperoleh kembali molekul target. Melalui proses diskoneksi, disini terdapat 2 sinton. Dimana sinton B adalah 2-metilpropene sebagai bahan awal yang tersedia. 2-metilpropene memiliki manfaat sebagai obat semprot dan sebagai pengganti gas Freon untuk mencegah lapisan ozon. Sedangkan sinton A adalah 1-metil-4-metilidien-sikloheksan. Kita ketahui bahwa reaksi E2 dapat mengubah haloalkana menjadi alkena, dengan demikian prekursur untuk kelompok metilidena akan menjadi bromida primer yang akan bereaksi dengan reaksi E2 menghasilkan alkena.

Alkil bromide dapat disintesis dari alcohol dengan PBr3.

Permasalahan:

1. Berdasarkan reaksi retrosintesis senyawa terpinolen di atas, dapat dilihat bahwa hanya synton A yang memiliki reagen yang sesuai sehingga bisa bereaksi lebih lanjut membentuk molekul target, sedangkan synton B tidak memperoleh reagen yang sesuai sehingga tidak bereaksi. Mengapa hal tersebut bisa terjadi? dengan demikian, apakah retrosintesis dikatakan gagal?

2. Pada retrosintesis senyawa terpinolen di atas bagaimana cara menentukan struktur yang dapat mengalami proses diskoneksi atau pemutusan pada molekul terpinolen tersebut?

3. Bagaimana proses bonding pada senyawa 1-metil-4-metilidien sikloheksan dengan alkil bromida sehingga membentuk molekul target zat penambah rasa makanan?

Prinsip-prinsip dalam Sintesis Senyawa Organik

 Sintesis organik merupakan proses pembentukan dari senyawa organik yang lebih kompleks dari senyawa yang sederhana melalui serangkaian reaksi kimia. Hasil sintesis dari senyawa organik yaitu berupa produk alami. Di alam ada banyak sekali jenis senyawa organik yang mempunyai sifat kimia dan karakteristik yang unik, contohnya kolesterol yang merupakan jenis steroid yang terdapat dalam tubuh, kafein yang merupakan senyawa alkaloid jenis purin terdapat dalam daun teh, kopi, dan coklat, morfin termasuk jenis alkaloid terdapat dalam opium, dan limonene yang termasuk senyawa terpenoid dan dapat ditemukan dalam minyak lemon dan jeruk.

Dalam sintesis senyawa organik terdapat dua bagian yang sangat penting, yaitu sintesis total dan metodologi. Sintesis total merupakan proses sintesis senyawa kimia secara lengkap dari molekul sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. Sedangkan penelitian metodologi terdiri dari tiga tahap utama yaitu penemuan, optimasi dan studi lingkungan, serta keterbatasan. Senyawa organik yang disintesis bisa jadi memiliki kerangka atom karbon yang kecil ataupun kerangka karbon yang lebih kompleks, seperti penicililin dan taksol.

Adapun hal-hal yang harus diperhatikan dalam mensintesis suatu senyawa yaitu sebagai berikut:

1.      Menyusun bentuk dari kerangka atom karbon atau bentuk struktur dari senyawa kompleks yang ingin dihasilkan.

2.      Melakukan transformasi pada gugus fungsi yang merupakan ciri-ciri dari senyawa yang diinginkan dengan menggunakan gugus lain pada posisi yang tepat.

3.      Apabila pusat stereogenik muncul, maka harus diperbaiki dengan cara yang tepat.

Berdasarkan tiga hal tersebut, maka sebelum melakukan sintesis suatu senyawa organik perlu diketahui ikatan karbon-karbon yang membentuk reaksi, yakni gugus fungsi dan aspek stereokimia.

Prinsip-prinsip sintesis senyawa aromatis:

 Dasar reaksi

1.    

Gugus G merupakan pendorong elektron kedalam cincin (EWG) atau pengarah ortho, para.

Gugus G merupakan penarik elektron keluar cincin (EDG) atau pengarah meta.

2.       

X = gugus pergi yang baik

X = halogen dengan EWG pada posisi ortho dan para

X = N = N⁺ (merupakan garam diazonium)

Contoh:

Menganalisis bahwa CH₃C=O merupakan gugus pengarah meta

OCH₃ merupakan pengarah ortho dan para

Dalam sintesis senyawa aromatik ini menggunakan teknik diskoneksi, interkonversi gugus fungsional dan sinton. Teknik diskoneksi pada senyawa aromatik umumnya dilakukan pada ikatan yang menghubungkan cincin aromatik dengan bagian molekul lain. Sedangkan dalam pemilihan sinton harus disesuaikan dengan sifat cincin aromatis nukleofil dan asil klorida yang merupakan elektrofil. Sinton ini merupakan suatu fragmen khusus yang dapat membantu menentukan reagen-reagen yang cocok untuk reaksi namun bisa jadi tidak ikut dalam reaksi. Reaksi substitusi elektrofilik pada senyawa aromatik sebagai berikut:

1.      Reaksi halogenasi

   elektrofil dari reaksi diatas yaitu X+ dari reaksi antara X2 + FeX3.

2.      Reaksi nitrasi

   elektrofil dari reaksi diatas adalah ion nitronium dari reaksi antara asam nitrat dan asam sulfat.

3.      Reaksi sulfonasi

   elektrofil pada reaksi diatas adalah SO3 yang termasuk elektrofil yang relatif kuat akibat adanya atom S yang kekurangan elektron yang dihasilkna dari reaksi berikut:

4.      Reaksi friedel-crafts

Reaksi ini meliputi reaksi alkilasi dan reaksi asilasi.
reaksi alkilasi:

elektrofil dalam reaksi ini adalah ion karbanium sehingga kan menghasilkan reaksi penataan ulang untuk membentuk karbanium yang stabil.

reaksi asilasi:

elektrofil reaksi di atas adalah ion asilium yang diperoleh dari reaksi berikut:

karena elektrofilnya merupakan ion maka tidak terjadi penataan ulang dalam reaksi ini.

Dengan memahami tahapan reaksi-reaksi di atas, pada tahap analisis kita bisa menentukan dimana letak yang tepat untuk melakukan diskoneksi, sehingga akan diperoleh reaksi yang umum terhadap senyawa aromatik pada tahap sintesis.

Permasalahan:

1.      Bagaimana yang dikatakan pusat stereogenik pada suatu reaksi kimia?

2.      Apa saja yang harus diperhatikan dalam menggunakan teknik diskoneksi pada suatu reaksi kimia?

3.      Bagaimana sinton dapat membantu menentukan reagen yang cocok dalam suatu reaksi?

Jawaban UTS Kimia Organik III no. 3
Struktur Senyawa khiral dari l-gliseraldehida dan d-gliseraldehida

Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam (2)

Pada blog yang sebelumnya saya telah membahas mengenai keunikan senyawa organik bahan alam, nah dalam kesempatan ini saya akan membahas mengenai keunikan dari gugus fungsi turunan senyawa organik bahan alam (metabolit sekunder) khusus pada senyawa flavonoid dan alkaloid.

Flavonoid

Flavonoid merupakan salah satu senyawa metabolit sekunder yang tergolong kedalam senyawa phenolik. Struktur kimia dari flavonoid adalah C₆-C₃-C₆ yang tersusun dari dua cincin benzene (C₆) terikat pada rantai propane (C₃).

Turunan senyawa flavonoid 

Quercetin merupakan salah satu jenis flavonol yang banyak ditemukan pada buah dan sayur. quercetin ini memiliki lima gugus hidroksi (-OH) yang menyebabkan senyawa ini memiliki kepolaran tinggi. Quercetin ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan suplemen, makanan ataupun minuman.

Derivate quercetin

Berdasarkan derivate quercetin kita bisa melihat bahwa gugus fingsi pada struktur quercetin yang paling unik atau yang berperan penting terletak pada gugus hidroksi (-OH) no. 3 karena pada gugus tersebut quercetin ini bisa mengalami substitusi atau berikatan dengan senyawa lain untuk membentuk senyawa baru yang mempunyai manfaat yang lebih spesifik. Quercetin-3-O-glukosida disebut juga dengan rutin yang memiliki fungsi sebagai agen terapi suatu penyakit.
Quercetin dikategorikan oleh struktur kerangka pyrone benzo- (g) dengan bentuk karbon C6-C3-C6, yang terdiri dari dua cincin benzena, A dan B, dihubungkan oleh tiga karbon cincin pyrone C seperti yang ditunjukkan pada Gambar diatas. Quercetin disebut dengan  pentahidroksi flavonol karena adanya lima gugus hidroksil pada kerangka kerangka flavonolnya pada 3, 30, 40, 5, dan 7 karbon 29-31.
Kisaran luas sifat biokimia dan farmakologis dari kuersetin dan turunannya adalah karena substitusi gugus fungsional molekul flavonol 32. Namun, glikosilasi dari gugus hidroksil lain juga telah ditemukan dari tanaman 33, 34. Gula gula dapat berupa  monosakarida, disakarida, atau polisakarida.  Substituen monosakarida yang paling umum adalah glukosa, galaktosa, rhamnosa, dan xilosa.  Isoquercetin glikosida juga telah dilaporkan memiliki sifat pemulungan radikal 35, 36.
 Quercetin (3,31,41,5,7-pentahydroxy flavone) adalah flavonoid alami dan turunan umumnya sebagai flavon (2-phenylchromen-4-one).  Quercetin mengandung lima gugus hidroksil yang bertanggung jawab atas aktivitas biologis dan diversifikasi turunannya.  Flavonoid umumnya terdiri dari dua cincin benzena yang dihubungkan oleh cincin pyran atau pyrone30, 32.
 Selain itu, analisis konformasi quercetin menunjukkan adanya 12 konformasi dari molekul ini yang memiliki energi Gibbs dalam kisaran 0 hingga 5,33 kkal / mol 37,38.  Selain itu, quercetin menunjukkan interaksi ikatan Hidrogen intramolekul yang kuat, yang menampilkan aktivitas multifungsi biologisnya dan menjadikannya mampu membentuk interaksi kompleks yang kuat, termasuk dengan logam, yang memengaruhi ketersediaan hayati dan sistem transportasi dalam sel (39-41).  Di antara ikatan-H ini, dua ikatan dengan gugus karbonil dan yang ketiga adalah antara gugus hidroksil (42, 43).  Selain itu, turunan dari glikosida kuersetin juga dapat mengandung substitusi asil dan sulfur menjadi bagian gula.  Dalam kasus turunan kuersetin, gugus hidroksil kuersetin dilekatkan dengan alkohol melalui ikatan eter.  Meskipun quercetin bersifat lipofilik, glikosilasi turunan kuersetin dapat meningkatkan hidrofilisitas dan memungkinkan molekul untuk mengangkut seluruh bagian tanaman (44, 45).
 Sifat farmakofor dari kuersetin dan turunannya menunjukkan berbagai sifat menurut aturan Lipinski lima (Ro5).  Ro5 terdiri dari nilai HBA / HBD masing-masing hingga 10 dan 5;  MW kurang dari 500, nilai Log P kurang dari 5 dan nilai total polar surfaceareare (TPSA) kurang dari 140 Å (46).  Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak ada pelanggaran Ro5 untuk quercetin;  Quercetin, 3-sulfate;  Quercetin, 3-sodium sulphate;  Quercetin, 3'-methyl ether;  dan Quercetin, 3-ethyl ether, sedangkan 4 turunan lainnya menunjukkan 3 pelanggaran Ro5 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
 Analisis docking molekuler dilakukan dengan menggunakan Autodock Vina.  Docking terbaik adalah Quercetin, 3-sodium sulfate dengan Affinity binding -11.2 kcal / mol.  Pengikatan yang baik ini dikontribusikan oleh interaksi hidrofobik dari empat residu asam amino dari protein HGMB1 termasuk Ala69, Glu72, Arg73, dan Lys76 (Gbr.2).  Konstanta hambatan (Ki) dari Quercetin, 3-sodium sulfate adalah 6.04 × 10-9 M. Hasil interaksi docking, nilai Ki, dan residu HGMB1 yang terlibat dalam interaksi hidrofobik ditunjukkan pada Tabel 2.
 Prediksi sifat ADME dari quercetin dan turunannya dilakukan dengan menggunakan platform ACD / I-Lab seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Absorpsi pasif maksimum Quercetin, Quercetin, 3'-metil eter dan Quercetin, 3'-metil eter ditemukan 100%  .  Sementara itu, turunan kuersetin lainnya ditemukan kurang dari 15%. Laju distribusi volume kuersetin dan turunannya kami temukan dalam 0,25 - 0,65 L / kg.  Tingkat kemampuan protein pengikat plasma dalam prediksi metabolisme dari kuercetin dan turunannya berada dalam kisaran 85,36 ​​- 99,82.  Probabilitas ekskresi dengan melibatkan spesifisitas P-gp (AB / logP) dari quercetin dan turunannya memiliki nilai antara 2,5-5 kemungkinan adalah inhibitor, sedangkan nilai spesifisitas P-gp kurang dari 2,5 mengindikasikan bukan inhibitor juga.

Alkaloid 

alkaloid memiliki kerangka dasar polisiklik termasuk cincin heterosiklik nitrogen dan mempunyai substituen yang tidak banyak. Dimana atom nitrogennya secara umum berada dalam gugus amin (-NR₂) atau gugus amina (-CO-NR₂) serta tidak pernah dalam bentuk gugus nitro ataupun diazo. Sedangkan gugus oksigennya ditemukan dalam bentuk gugus fenol (-OH), metoksi (-CH₃) atau gugus metilendioksi (-OCH₂-O).

Senyawa alkaloid

Caffeine merupakan salah satu jenis dari senyawa alkaloid xantin yang termasuk golongan senyawa purine. Caffeine ini berbentuk seperti kristal dan memiliki rasa yang pahit dan dapat dimanfaatkan sebagai perangsang psikoaktif dan obat deuretik ringan. Selain itu caffeine juga dapat digunakan sebagai obat perangsang saraf pada manusia sehingga kita bisa menahan rasa kantuk.

Struktur umum caffeine 

synthesis caffeine

Derivate caffeine

Berdasarkan derivate caffeine kita bisa melihat bahwa pada struktur caffeine, gugus fungsi yang paling unik dan berperan penting terletak pada gugus fungsi cincin heterosiklik lingkar 5 diantara gugug dua N, karena pada gugus ini senyawa caffeine dapat berikatan dengan senyawa lain membentuk senyawa baru yang mempunyai fungsi tertentu. 

kafein dan 8-klorokafein lebih sedikit ampuh.  8-chlorocaffeine memusuhi A1 reseptor adenosin pada tikus phrenic-hemidiaphrargm.  8-akyloxycaffeine juga digunakan sebagai fosfodiesterase (PDE) inhibitor dan menyebabkan DNA unwinding, di mana potensi kafein unwinding kurang dari 8-methoxycaffeine.  8-alkoxycaffeine sangat peka terhadap oksigenasi berfotosensitisasi dalam MeOH, oleh karena itu menyebabkan kerusakan oksidatif DNA dan asam amino, tetapi dalam hal kafein mudah mengalami oksigenasi yang peka dalam media alkali. Meskipun potensinya, sangat sedikit metode untuk mensintesis turunan 8-akyloxycaffeine 

 

Permasalahan:

1.      Jelaskan apa yang membedakan dua derivate quercertin berikut, yaitu isoquercertin glucosa dan isoquercertin galactosa. Bagaimana pula cara biosintesis kedua senyawa tersebut?

2.      Apakah semua derivate dari caffeine dapat berfungsi sebagai perangsang psikoaktif dan deuretik ringan ? jelaskan alasannya.

3.      Mengapa caffeine sering kali dihubungkan dengan senyawa morfin, padahal dari strukturnya saja sudah berbeda ? jelaskan!

Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam (1)

Gugus fungsi senyawa organik

Pada blog ini saya akan membahas mengenai karakteristik dan keunikan dari gugus fungsi senyawa organik bahan alam (metabolit sekunder) khususnya senyawa alkaloid.

Alkaloid 
Alkaloid memiliki kerangka dasar polisiklik termasuk cincin heterosiklik nitrogen dan mempunyai substituen yang tidak banyak. Dimana atom nitrogennya secara umum berada dalam gugus amin (-NR₂) atau gugus amina (-CO-NR₂) serta tidak pernah dalam bentuk gugus nitro ataupun diazo. Sedangkan gugus oksigennya ditemukan dalam bentuk gugus fenol (-OH), metoksi (-CH₃) atau gugus metilendioksi (-OCH₂-O).
Struktur alkaloid

Salah satu jenis alkaloid adalah kafeina

Kafein merupakan salah satu jenis dari senyawa alkaloid xantin yang termasuk golongan senyawa purine. Kafein atau dengan nama lain 1,3,7-trimetilxantin bisa kita temukan didalam daun teh, kopi, coklat, dan beberapa minuman seperti coca cola. Kafein ini berbentuk seperti kristal dan memiliki rasa yang pahit dan dapat dimanfaatkan sebagai perangsang psikoaktif dan obat deuretik ringan. Didalam tubuh kafein dalam darah berfungsi sebagai stimulan. Selain itu, kafein juga dapat digunakan sebagai obat perangsang saraf pada manusia sehingga kita bisa menahan rasa kantuk. 

Struktur kafein:

Gugus-gugus fungsi pada struktur kafein mempunyai fungsi masing-masing, dalam hal ini gugus CH nomor 5 merupakan gugus yang paling reaktif yang dapat mengalami substitusi oleh senyawa lain sehingga dapat membentuk senyawa baru. gugus nitrogen yang terdapat dalam cincin aromatis merupakan nitrogen tersier bersifat jenuh yang mengikat tiga atom karbon lainnya.

permasalahan:
1. mengapa pada gugus nomor lima bersifat reaktif? jelaskan!
2. apakah yang membuat kafein ini lebih banyak ditemukan pada daun teh?
3. selain pada gugus CH nomor lima, apakah bisa terjadi proses substitusi oleh senyawa lain?

Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam

Senyawa bahan alam merupakan hasil metabolisme organisme hidup baik tumbuhan, hewan, dan sel. Senyawa bahan alam dapat dibagi menjadi kedua kelompok, yaitu  berupa metabolit primer dan sekunder.

Metabolit primer merupakan senyawa yang terlibat dalam proses metabolisme makhluk hidup atau senyawa yang memang terdapat pada setiap makhluk hidup, diantaranya yaitu, karbohidrat, protein, asam amino, dan lipid yang mempunyai fungsi tertentu didalam proses makhluk hidup tersebut. Sedangkan metabolit sekunder merupakan hasil samping dari reaksi metabolisme makhluk hidup dan tidak sama dalam setiap organisme hidup. Pada tumbuhan, metabolit sekunder ini dapat berfungsi untuk menjaga tumbuhan dari serangan hama dan berfungsi sebagai pelindung . Contohnya yaitu terpenoid, steroid, flavonoid, dan alkaloid.

Karakteristik senyawa metabolit primer yaitu:

a)      Tersebar merata dalam tiap organisme hidup

b)      Memiliki fungsi universal, sebagai sumber energi,enzim perkembangbiakan, serta bahan struktur

c)      Memiliki perbedaan struktur kimia yang tidak banyak

d)     Produk yang dihasilkan sama pada setiap organisme

e)      Fisiologisnya berkaitan dengan struktur kimia

Karakteristik senyawa metabolit sekunder yaitu:

a)      Tidak semua tumbuhan mempunyai metabolit sekunder, hanya tumbuhan khas

b)      Berfungsi sebagai pertahanan diri bagi tumbuhan

c)      Mempunyai struktur kimia yang berbeda

d)     Produk dari proses metabolismenya tergantung pada tumbuhan atau hewan itu sendiri.

e)      Fisiologisnya tidak berkaitan dengan struktur kimianya.

Senyawa bahan alam lebih diidentikkan atau lebih banyak membahas senyawa metabolit sekunder, karena senyawa metabolit sekunder tidak hanya bermanfaat bagi tumbuhan atau hewan, namun juga memiliki pengaruh yang penting bagi kehidupan manusia. contohnya alkaloid banyak di manfaatkan dalam bidang industri dan obat-obatan. Di kehidupan sehari-hari kita seringkali menemukan tanaman yang mempunyai senyawa metabolit sekunder. Untuk mengisolasi kandungan metabolit sekunder dalam suatu bahan alam agar bisa dimanfaatkan dalam kehidupan, dapat dilakukan dengan cara skrining fitokimia.

Permasalahan:

1. Mengapa senyawa metabolit sekunder ini sangat penting bagi kehidupan, jika tidak ada apa yang akan terjadi?
2. Didalam kehidupan sehari-hari ada banyak tumbuh-tumbuhan yang mempunyai kandungan metabolit sekunder. Uji fitokimia bagaimana yang bisa kita lakukan untuk mengetahui khasiat metabolit sekunder yang ada dalam tumbuhan tersebut?
3. Mengapa senyawa metabolit sekunder lebih banyak ditemukan pada tumbuhan dibandingkan hewan?

Biomolekul Metabolisme Karbohidrat Didalam Tubuh

Karbohidrat didalam tubuh berperan untuk menghasilkan glukosa bagi sel-sel tubuh yang akan diubah menjadi energi. Karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. Contoh karbohidrat sederhanan adalah Monosakarida (C₆H₁₂O₆), Disakarida (C₁₂H₂₂O₆), Polisakarida (C₆H₁₁O₅), dan Oligosakarida. Sedangkan  karbohidrat kompleks terbentuk dari banyak molekul monosakarid yang dikenal dengan glukosa.

Karbohidrat dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemukan pada ubi, kentang, gandum, singkong, beras merah, singkong, roti, jeruk, semangka, jagung, pisang, kacang-kacangan, sayuran hijau, melon, apel mangga, mie, sereal, gula, susu, dan jambu biji. 

1. 

Secara umum, proses metabolisis karbohidrat didalam tubuh dapat dijelaskan sebagai berikut:

Pada saat kita mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, terjadi proses pencernaan makanan yang menghasilkan glukosa, glukosa ini kemudian dibawa  darah menuju sel-sel tubuh untuk kebutuhan metabolisis. Glukosa akan masuk kedalam sitoplasma dan mengalami proses glikolisis yang akan memecah gula menjadi energi dalam bentuk ATP. Jalur glikolisis terbagi menjadi 2, yaitu jalur biasa untuk aktifitas yang normal yang menghasilkan ATP dan jalur cepat (jalur Embden Meterhoff) yang menghasilkan ATP dengan cepat pada manusia yang melakukan aktifitas berlebih seperti berlari, selain itu juga dapat menghasilkan asam laktat. Setelah mengalami proses glikolisis diteruskan ke mitokondria untuk mengalami siklus krebs. Didalam siklus krebs, asam piruvat diubah dulu menjadi CO₂ dan zat yang mempunyai  atom C. senyawa tersebut akan bergabung dengan koenzim A membentuk asetil koenzim A. asetil KoA akan bergabung dengan asam oksalo asetat yang menghasilkan asam sitrat. Satu molekul asetil KoA akan menghasilkan 12 ATP dan satu molekul glukosa yang masuk kedalam tubuh akan menghasilkan 38 ATP.

Metabolisme karbohidrat dapat dibagai menjadi 4, yaitu sebagai berikut:

1.        Glikogenesis.

Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses yang terjadi yakni pada tahap awal glukosa diubah menjadi glukosa-6-fosfat dengan bantuan enzim glukokinase dan energi dari fosfat dan ATP. Kemudian glukosa-6-fosfat ini bereaksi dengan enzim glikomutase menghasilkan glukosa-1-fosfat, glukosa-1-fosfat akan bereaksi dengan UTP membentuk UDP-glukosa dan Pirofosfat. Selanjutnya, glukosa dan UDP glukosa mengalami kondensasi didalam rantai glikogen yang membentuk rantai glikogen baru dan glukosa.

2.        Glikogenolisis

Glikogenolisis adalah kebalikan dari glikogenesis yang merupakan proses pembentukan glukosa-6-fosfat dari glikogen.

3.        Glikolisis

Glikolisis merupakan proses dimana glukosa diuraikan menjadi piruvat. Karbohidrat yang terdapat didalam usus yaitu glukosa yang sebagian akan diubah menjadi glikogen.

4.        Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah kebalikan dari glikolisis yang merupakan proses pembentukan glukosa dari piruvat.

Permasalahan:

1.      Salah satu sumber karbohidrat yang utama adalah nasi. Nasi merupakan makanan pokok yang dikonsumsi setiap hari oleh manusia. Mengapa jika dikonsumsi dalam jumlah yang banyak dapat menimbulkan rasa panas atau gerah sesaat setelah mengkonsumsinya? Bagaimana proses metabolisme karbohidrat yang terjadi didalam tubuh pada kondisi tersebut?

2.      Pada orang yang sedang berpuasa ia tidak mengkonsumsi karbohidrat selama 12 jam, namun tetap memiliki energi untuk melakukan aktifitas seperti biasanya. Mengapa hal tersebut bisa terjadi dan bagaimana pula metabolisme yang berlangsung didalam tubuh pada saat puasa?

3.      Mengapa jika setelah mengkonsumsi karbohidrat dan langsung melakukan aktivitas berat seperti lari perut akan terasa sakit dan nyeri. Bagaimana hal tersebut bisa terjadi?