Glukosa: Pengertian, regulasi, rumus molekul, manfaat

Glukosa: Pengertian, regulasi, rumus molekul, manfaat

Glukosa atau gula dalam darah adalah sumber energi utama tubuh, tanpanya tidak ada fungsi biologis yang dapat dijalankan di organ tubuh kita, ini juga merupakan salah satu bahan bakar yang memungkinkan Anda untuk melakukan aktivitas sehari-hari.

Glukosa adalah karbohidrat penting dan esensial untuk produksi ATP, atau molekul energi dalam tubuh. Glukosa diatur secara ketat, dan kedua kadar glukosa yang berlebihan dan tidak memadai mengakibatkan kondisi penyakit.

Pengertian

Asal usul nama glukosa berasal dari kata Yunani untuk ‘manis’, yang merupakan glukus. Glukosa adalah monosakarida, yang merupakan istilah lain untuk gula sederhana. Ini adalah salah satu dari tiga monosakarida yang digunakan oleh tubuh, tetapi itu adalah satu-satunya yang dapat digunakan langsung untuk menghasilkan ATP. ATP digunakan oleh tubuh untuk energi, bahkan, ATP adalah satu-satunya molekul yang dapat digunakan untuk energi. Dengan demikian, kadar glukosa yang memadai sangat penting.

Glukosa adalah membantu dan berbahaya bagi organisme. Seperti disebutkan, glukosa digunakan oleh sel untuk membuat ATP dan daya tubuh. Hiperglikemia (gula darah tinggi), bagaimanapun, adalah sitotoksik (membunuh sel-) dan dapat menyebabkan peradangan yang parah di seluruh tubuh. Hipoglikemia (gula darah rendah) terjadi ketika tidak ada cukup glukosa dalam darah. Ini juga berbahaya dan berpotensi mematikan.

Tubuh memiliki beberapa cara untuk mendeteksi perubahan kadar glukosa dan mekanisme untuk memperbaiki situasi berbahaya. Ketika tubuh tidak dapat mengatur kadar glukosa, penyakit seperti diabetes terjadi.

Regulasi

Ketika Anda makan, karbohidrat dalam makanan Anda baik gula sudah sederhana atau kembali dipecah menjadi gula sederhana. Gula sederhana yang mudah diserap ke dalam aliran darah Anda dari sistem pencernaan Anda, yang menyebabkan kadar gula darah meningkat. Pankreas mendeteksi kenaikan glukosa darah dan merespon dengan mengeluarkan insulin. Insulin adalah molekul peraturan yang tujuannya adalah untuk mengontrol metabolisme karbohidrat dan lemak.

Setelah dilepaskan ke dalam darah, insulin mengarahkan sel-sel hati, otot rangka, dan jaringan lemak untuk menyerap glukosa dari darah. Setelah kadar glukosa darah menurun ke tingkat yang aman, sekresi insulin dari pankreas berhenti.

Dapatkah Anda merasa hiperglikemia? Biasanya Anda tidak bisa merasakan bahwa gula darah Anda di atas tingkat normal. Namun, dalam kasus yang ekstrim, Anda bisa merasa sangat haus, sangat lapar, sering buang air kecil, dan bahkan kehilangan kesadaran. Tiba-tiba mengalami hiperglikemia adalah situasi darurat yang biasanya hanya mempengaruhi penderita diabetes yang bergantung pada insulin.

Atau, ketika Anda pergi untuk sementara waktu tanpa makan, kadar glukosa dalam darah Anda turun. Situasi ini juga dirasakan oleh pankreas, yang melepaskan molekul berbeda yang disebut glukagon.

Glukagon merangsang hati untuk mengubah glikogen (bentuk disimpan pati seperti glukosa) menjadi glukosa dan melepaskannya ke dalam darah. Rilis glukagon berhenti bila kadar glukosa darah naik kembali ke kisaran yang aman.

Dapatkah Anda merasa hipoglikemia? Ya. Ketika gula darah Anda turun di bawah ambang batas kritis Anda dapat merasa pusing, mengalami kesulitan berpikir, tangan gemetar, dan Anda dapat kehilangan kesadaran.

Insulin dan glukagon bekerja malah tapi dengan cara yang terkoordinasi untuk mengatur kadar glukosa darah. Fungsi mereka adalah untuk mempertahankan kadar glukosa darah dalam rentang yang dapat diterima.

Gejala dan komplikasi hipoglikemia adalah sebagai ringan sebagai disforia (merasa tidak enak), untuk seserius kejang, tidak sadar, kerusakan otak, dan kematian. Gejala dan komplikasi hiperglikemia adalah kerusakan ginjal, kerusakan otak, kerusakan jantung, kerusakan mata, dan kerusakan saraf di kaki dan tangan. Komplikasi hipoglikemia terjadi dalam beberapa menit sampai beberapa jam setelah terjadinya hipoglikemia. Sebaliknya, komplikasi hiperglikemia dapat mengambil bulan untuk tahun paparan glukosa darah kronis yang berlebihan untuk berkembang.

Rumus molekul

Rumus molekul glukosa adalah C6H12O6. Ini berarti bahwa ada 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen terikat bersama-sama untuk membuat satu molekul glukosa. Atom tersebut diatur dalam urutan yang sangat spesifik dan orientasi dalam ruang tiga dimensi. Orientasi ini dikenal sebagai struktur molekul.

Glukosa memiliki beberapa struktur molekul, tetapi hanya salah satu dari mereka ditemukan di alam dan disebut D-glukosa. Glukosa dapat ditemukan dalam struktur lurus atau cincin.

Untuk apa glukosa?

Glukosa adalah salah satu mesin besar alam karena memberikan energi bagi semua makhluk hidup. Saat kita makan, tubuh memproses makanan menjadi molekul sederhana yang mengalir dari usus ke aliran darah, yang bertanggung jawab untuk membawanya ke semua sel tubuh. Dengan cara ini, makanan yang berbeda “diubah” oleh tubuh menjadi asam amino, protein, glukosa, dll. Karbohidrat dan gula adalah yang diubah menjadi glukosa, yang segera digunakan sebagai energi.

Gangguan metabolisme yang melibatkan glukosa

Metabolisme fruktosa yang tidak tepat menyebabkan gangguan metabolisme. Gangguan metabolisme umum yang melibatkan glukosa dapat menyebabkan gangguan glikolisis, sintesis glikogen, dan degradasi glikogen. Misalnya, defisiensi glukosa-6-fosfat isomerase mempengaruhi glikolisis karena enzim glukosa-6-fosfat isomerase digunakan dalam sitosol untuk mengubah glukosa-6-fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat. Kekurangan enzim ini mungkin disebabkan oleh kerusakan gen GPI pada kromosom 19 pada manusia. Lainnya adalah defisiensi piruvat kinase. Tanpa kekurangan enzim piruvat kinase, glikolisis juga terganggu karena itu adalah enzim yang mentransfer gugus fosfat dari fosfoenolpiruvat ke adenosin difosfat untuk menghasilkan ATP dan piruvat selama langkah terakhir glikolisis. Defisiensi piruvat kinase adalah kelainan metabolisme yang diturunkan yang disebabkan oleh mutasi pada gen PKLR.
Contoh lain dari kesalahan bawaan dari metabolisme glukosa adalah:

  • Hipoglikemia hiperinsulinemik, yaitu hiperglikemia dari hiperinsulinisme, akibat defisiensi glukokinase (enzim esensial dalam glikolisis), yang disebabkan oleh kerusakan gen GCK pada sel beta pankreas
  • Diabetes onset maturitas tipe II muda, yaitu tipe diabetes yang ditandai dengan hiperglikemia akibat hipoinsulinemia saat puasa, akibat defisiensi glukokinase (enzim esensial dalam glikolisis), yang disebabkan oleh kerusakan gen GCK pada sel beta pankreas
  • Glukosa-6-fosfat isomerase defisiensi, yaitu anemia hemolitik akibat defisiensi glukofosfat isomerase (enzim esensial dalam glikolisis), yang disebabkan oleh gen GPI yang rusak dalam sel darah merah
  • Penyakit penyimpanan glikogen tipe VII (atau penyakit Tarui), yaitu kekurangan fosfofruktokinase (enzim penting dalam glikolisis), yang disebabkan oleh gen PFKL yang rusak di sel hati atau oleh gen PFKM di sel otot
  • Penyakit penyimpanan glikogen tipe XII, yaitu defisiensi aldolase A yang disebabkan oleh gen ALDOA yang rusak di otot, hati, dan sel darah merah; Aldolase A adalah enzim penting dalam glikolisis
  • Defisiensi isomerase triosefosfat, yaitu defisiensi isomerase triosefosfat (enzim esensial dalam glikolisis), yang disebabkan oleh gen TPI1 yang rusak dalam sel darah merah
  • GSD tipe X, yaitu defisiensi mutase fosfogliserat yang menyebabkan miopati, yang disebabkan oleh gen PGAM2 yang rusak di otot; mutase fosfogliserat adalah enzim penting dalam glikolisis
  • Kekurangan enolase, yaitu kelainan autoimun karena kurangnya enolase yang cukup (enzim penting dalam glikolisis), yang disebabkan oleh gen ENO1 yang rusak dalam sel darah merah
  • Defisiensi piruvat kinase, yaitu defisiensi piruvat kinase (enzim penting dalam glikolisis), yang disebabkan oleh gen PKLR yang rusak dalam sel darah merah dan hati.
    Penyakit Baker-Winegrad, yaitu defisiensi fruktosa bifosfatase (enzim esensial dalam glukoneogenesis), yang disebabkan oleh gen FBP1 yang rusak di hati.

Peran atau fungsi biologis

Glukosa merupakan salah satu hasil fotosintesis pada tumbuhan dan organisme fotosintetik lainnya. Pada tumbuhan, molekul glukosa disimpan sebagai unit gula berulang (misalnya pati). Ini juga merupakan komponen penting dari amilopektin dan selulosa. Jadi, itu terjadi secara berlimpah pada buah-buahan, jus tanaman, dan banyak organ tanaman lainnya.

Glukosa juga berfungsi sebagai perantara metabolik penting dari respirasi sel. Ini adalah sumber energi utama melalui respirasi aerobik, respirasi anaerobik, atau fermentasi. Pada hewan, itu bersirkulasi di dalam darah dan dengan demikian disebut sebagai gula darah. Molekul glukosa diangkut ke berbagai bagian tubuh. Di hati dan sel otot, molekul glukosa berlebih disimpan sebagai glikogen. Otak mengambil glukosa karena lebih menyukai glukosa daripada yang lain sebagai sumber energi. Tanpa jumlah glukosa yang cukup, otak tidak dapat berfungsi dengan baik dan proses seperti pengambilan keputusan dan pengendalian diri akan terganggu. Glukosa adalah sumber energi utama tidak hanya di otak tetapi juga di bagian tubuh lainnya. Ini menyediakan sekitar 4 kalori per gram. Jadi, porsi glukosa makanan, misalnya, 100 gram akan menjadi sekitar 400 kalori. Namun, terlalu banyak glukosa dapat menyebabkan penyakit tertentu seperti diabetes melitus dan dalam kondisi seperti hiperglikemia, glukosuria, dan obesitas.

Glukosa juga merupakan konstituen penting dari beberapa senyawa biologis lainnya, seperti karbohidrat struktural: selulosa dan kitin. Ini juga merupakan komponen penting disakarida penting, seperti laktosa (gula susu), maltosa (gula malt), dan sukrosa (gula meja). Glukosa juga dapat dipecah lebih lanjut dan kemudian diubah menjadi lipid. Ini juga berfungsi sebagai prekursor untuk sintesis asam askorbat. Ini juga digunakan melalui jalur pentosa fosfat untuk menyediakan pentosis untuk digunakan dalam biosintesis DNA dan RNA.