MAKALAH PBLMetabolik Endokrin - 1BLOK 11

Yovinus deny10.2010.119A - 4

Fakultas Kedokteran, Universitas Kristen Krida Wacana, JakartaJln. Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510.Telephone : (021) 5694-2061, fax : (021) 563-1731De2n_reii@ymail.comMetabolik Endokrin - 1Yovinus DenyFakultas Kedokteran, Universitas Kristen Krida Wacana, Jakarta1. PendahuluanSistem endokrin terdiri dari sekelompok organ (kadang disebut sebagai kelenjar sekresi internal), yang fungsi utamanya adalah menghasilkan dan melepaskan hormon-hormon secara langsung ke dalam aliran darah. Hormon berperan sebagai pembawa pesan untuk mengkoordinasikan kegiatan berbagai organ tubuh.Sistem Endokrin juga mengatur konsentrasi kadar gula darah. Hormon regulator kadar gula darah terutama disekresikan oleh bagian endokrin organ pankreas, yaitu insulin dan glucagon. Insulin bekerja untuk meningkatkan glukosa ke dalam sel untuk dikatabolisme menjadi energi serta meningkatkan penyimpanan glukosa dalam bentuk glikogen, sedangkan glucagon bekerja antogonis terhadap insulin.Defisiensi terhadap sekresi insulin dapat menyebabkan penyakit yang disebut diabetes melitus, yaitu tingginya kadar gula darah akibat adanya gangguan terhadap kerja insulin. Dengan penulisan makalah ini, penulis ingin memberikan informasi tentang struktur makroskopik dan mikroskopik pankreas sebagai organ penghasil hormon regulator gula darah; faal hormon regulator kadar gula darah yang dihasilkan pancreas dan organ endokrin lainnya dalam meregulasi kadar gula darah; serta metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak yang juga dipengaruhi oleh hormon tersebut. 11. Isi1. SkenarioSeorang perempuan berusia 45 tahun, badannya gemuk datang ke puskesmas dengan keluhan akhir-akhir ini sering kencing terutama pada malam hari sehingga tidurnya terganggu. Oleh dokter dianjurkan untuk memeriksa kadar gula darah dan urin. Hasilnya adalah peningkatan kadar gula darah diatas normal dan terdapat glukosa dalam urin, oleh dokter dianjurkan untuk mengurangi berat badan dengan mengurangi makan karbohidrat. Pasien bertanya apa hubungan gemuk dengan gula dalam darah yang naik?

1. HipotesisKegemukan disertai dengan kadar gula darah diatas normal dan terdapat glukosa dalam urin disebabkan oleh gangguan metabolisme (karbohidrat,protein, dan lemak) serta pola makan.1. PembahasanOtak harus terus menerus mendapat glukosa, bahkan di antara waktu makan ketika tidak ada penyerapan zat gizi baru dari saluran pencernaan. Pada tingkat superficial, metabolisme bahan bakar tampaknya relatif sederhana: jumlah nutrien dalam makanan harus cukup untuk memenuhi kebutuhan tubuh akan energi dan sintesis sel. Namun, hubungan sederhana ini diperumit oleh dua pertimbangan penting. 2Pertama, asupan bahan bakar melalui makanan bersifat intermiten, tidak kontinu. Akibatnya, sewaktu makan terjadi kelebihan energi yang harus diserap dan disimpan untuk digunakan selama periode puasa di antara waktu makan, saat tidak tersedia sumber bahan bakar metabolik dari makanan. Kelebihan glukosa dalam darah disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot. Karena glikogen merupakan cadangan energi yang relatif kecil, bentuk ini hanya dapat memenuhi kebutuhan energi kurang dari sehari. Setelah gudang glikogen di hati dan otot "terisi penuh", glukosa lain harus diubah menjadi asam lemak dan gliserol, yang digunakan untuk membentuk trigliserida (gliserol dengan tiga asam lemak melekat padanya), terutama di jaringan adiposa (lemak) dan sedikit di otot. Kelebihan asam amino dalam sirkulasi darah yang tidak diperlukan untuk sintesis protein tidak disimpan sebagai protein tambahan tetapi diubah menjadi glukosa dan asam lemak, yang pada akhimya disimpan sebagai trigliserida. Dengan demikian, tempat utama untuk menyimpan kelebihan ketiga kategori zat gizi adalah jaringan adiposa. Dalam keadaan normal, simpanan trigliserida cukup untuk memenuhi kebutuhan energi selama dua bulan, dan lebih lama pada orang yang kegemukan. Katabolisme simpanan trigliserida menyebabkan pembebasan gliserol dan asam lemak. Katabolisme simpanan lemak menghasilkan 90% asam lemak dan 10% gliserol berdasarkan berat. Sebagai cadangan energi ketiga, energi dalam jumlah substansial disimpan dalam bentuk protein struktural, terutama di otot, yaitu massa protein paling banyak di tubuh. Namun, protein bukan sumber pertama yang dipilih untuk dipakai sebagai sumber energi karena protein memiliki fungsi esensial lain, sebaliknya, simpanan glikogen dan trigliserida semata-mata digunakan sebagai simpanan energi.1Faktor kedua yang memperumit metabolisme bahan bakar adalah bahwa otak dalam keadaan normal bergantung pada penyaluran glukosa darah dalam jumlah adekuat sebagai satu-satunya sumber energi. Dengan demikian, konsentrasi glukosa darah harus dipertahankan di atas suatu titik kritis. Konsentrasi glukosa darah biasanya adalah 100 mg glukosa/100 ml plasma dan dalam keadaan normal dipertahankan dalam rentang sempit 70-110 mg/100 ml. Glikogen hati merupakan reservoir penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa singkat. Namun, glikogen hati relatif cepat habis, sehingga selama puasa yang lebih lama, mekanisme lain harus digunakan untuk memastikan bahwa kebutuhan energi otak yang tergantung glukosa tersebut terpenuhi. Pertama, saat tidak ada glukosa baru yang masuk ke dalam darah dari makanan, jaringan-jaringan yang tidak harus memakai glukosa mengubah perangkat metabolik mereka untuk membakar asam lemak, sehingga glukosa dapat dicadangkan untuk otak. Asam-asam lemak disediakan melalui katabolisme simpanan trigliserida sebagai sumber energi alternatif untuk jaringan yang tidak bergantung pada glukosa. Kedua, asam-asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui glukoneogenesis, sedangan asam lemak tidak. Dengan demikian, jika simpanan glikogen sudah habis walaupun sudah dilakukan penghematan glukosa, otak tetap mendapat pasokan glukosa baru yang dihasilkan dari katabolisme protein tubuh dan perubahan asam amino yang dibebaskan menjadi glukosa. 1,2A. Struktur MikroskopikPankreas adalah kelenjar campuran eksokrin-endokrin yang menghasilkan enzim pencernaan dan hormon. Enzim ditimbun dan dilepaskan oleh sel dari bagian eksokrin, yang tersusun dalam asinus. Hormon disintesis oleh kelompok sel epitel endokrin, yang dikenal sebagai pulau Langerhans. Asinus eksokrin pancreas terdiri atas beberapa sel serosa yang mengelilingi lumen. Sel-sel ini sangat terpolarisasi, dengan inti bulat dan khas untuk sel penghasil protein.4Dengan cara pulasan khusus dapat dibedakan menjadi:1. Sel = penghasil glukagon Terletak di tepi pulau. Mengandung gelembung sekretoris dengan ukuran 250nm.2. Sel = penghasil insulin Terletak di bagian lebih dalam atau lebih di pusat pulau. Mengandung kristaloid romboid atau poligonal di tengah.3. Sel D = penghasil somatostatin Terletak di bagian mana saja dari pulau, umumnya berdekatan dengan sel A. Mengandung gelembung sekretoris ukuran 300-350 nm dengan granula homogen.4. Sel C Terlihat pucat, umumnya tidak bergranula dan terletak di tengah di antara sel B. Fungsinya tidak diketahui.B. Hormon RegulatorHormon pankreas yang paling penting untuk mengatur metabolisme bahan bakar adalah insulin dan glukagon. Hormon lain yang ikut berperan dalam metabolisme energi adalah epinefrin, cortisol, dan growth hormone.1Insulin mempunyai efek yang penting bagi metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Insulin menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah dan membantu dalam penyimpanan. Saat molekul tersebut masuk ke dalam darah selama masa absorbsi, insulin mengatur penyerapan sel dan perubahan menjadi glikogen, trigliseral, dan protein.Pengaturan keseimbangan gula darah adalah aktifitas penkreas yang penting. Pengaturan konsentrasi glukosa dibagi menjadi beberapa cara: penyerapan glukosa dari GIT, transport glukosa ke sel, produksi glukosa hati, sekresi glukosa di urine. 5Somatostatin berperan sebagai hormon yang menghambat system digestive dalam beberapa cara, antara lain adalah menghambat pencernaan nutrisi dan menghambat penyerapan nutrisi. Somatostatin disekresikan melalui sel D melalui respon langsung dari kenaikan gula darah dan asam amino dalam absorbsi makanan. 6Somatostatin memiliki efek penghambat sebagai berikut :1. Bekerja di dalam pulau langerhans guna menekan sekresi insulin dan glukagon.2. Menurunkan gerakan lambung, duodenum, dan kandung empedu. 3. Mengurangi sekresi dan absorbsi dalam saluran cerna.Peran utama somatostatin adalah untuk meningkatkan waktu asimilasi makanan dari usus ke dalam darah. Pada waktu yang sama, pengaruh somatostatin yang menekan sekresi insulin dan glukagon akan menurunkan penggunaan zat nutrisi yang diabsorbsi oleh jaringan, sehingga mencegah pemakaian makanan yang cepat dan oleh karena itu membuat makanan tersedia untuk waktu yang lebih lama.InsulinInsulin menghasilkan empat efek yang menurunkan kadar gula darah dan penyimpanan karbohidrat:1. Insulin mempermudah masuknya glukosa ke dalam sebagian sel. Molekul glukosa tidak mudah menembus membran sel tanpa adanya insulin. Dengan demikian, sebagian besar jaringan sangat bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa dari darah dan menggunakannya. Insulin meningkatkan mekanisme difusi terfasilitasi (dengan perantaraan pembawa) glukosa ke dalam sel sel tergantung insulin tersebut melalui fenomena transporter recruitment. Glukosa dapat masuk ke dalam sel hanya melalui pembawa di membran plasma yang dikenal sebagai glucose transporter (pengangkutan glukosa). Sel sel tergantung insulin memiliki simpanan pengangkut glukosa intrasel. Pengangkut pengangkut tersebut diinsersikan ke dalam membran plasma sebagai respons terhadap peningkatan sekresi insulin sehingga terjadi peningkatan pengangkutan glukosa ke dalam sel. Apabila sekresi insulin berkurang, pengangkut pengangkut tersebut sebagian ditarik dari membran sel dan dikembalikan ke simpanan sel. Beberapa jaringan yang tidak begantung pada insulin untuk menyerap glukosa dalam otak, otot yang aktif dan hati.2. Insulin merangsang glikogenesis, pembentukkan glikogen dari glukosa baik di otot maupun di hati.3. Insulin menghambat glikogenolisis, penguraian glikogen menjadi glukosa. Dengan menghambat pengeluaran glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat dan menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati.4. Insulin menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati dengan menghambat glukoneogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati. Insulin melakukan hal ini melalui dua cara yaitu dengan menurunkan jumlah asam amino di dalam darah yang tersedia bagi hati untuk glukogenogenesis dan menghambat enzim enzim hati yang diperlukan untuk mengubah asam amino menjadi glukosa.7

Kerja insulin terhadap penurunan kadar lemak darah dan penyimpanan trigliserida terdiri dari:1. Membentuk jalan masuk asam lemak dari darah ke sel jaringan adipose.2. Meningkatkan transport glukosa ke sel jaringan adipose. Glukosa merupakan precursor dari pembentukan asam lemak dan gliserol, yang merupakan komponen utama dalam sintesis trigliserida.3. Mengaktifkan reaksi kimia yang sangat membutuhkan asam lemak dan glukosa dalam pembentukan trigliseral.4. Menghambat lipolisis, mengurangi pengeluaran asam lemak dari jaringan adipose ke darah.5,6

Secara garis besar, kerja dari insulin adalah pengambilan asam lemak dan glukosa dari darah dan menyimpannya dalam bentuk trigliserida. Mekanisme kerja / sifat insulin adalah meningkatkan pemasukkan glukosa melalui membran sel otot rangka, otot polos dan otot jantung serta tidak pada sel epitel usus, tubulus ginjal, dan jaringan saraf ( kecuali daerah tertentu di hipotalamus ). 1GlucagonGlucagon mempengaruhi beberapa proses metabolisme yang sama dengan insulin, namun dalam beberapa kasus kerja dari glucagon berlawanan dengan kerja dari insulin. Tempat utama dari kerja glucagon adalah di hati, dimana glucagon menghasilkan beberapa efek terhadap metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.5Inti dari efek glucagon terhadap metabolisme karbohidrat adalah meningkatkan produksi glukosa hati dan meningkatkan pengeluaran dan kadar gula darah. Glucagon menghasilkan efek hiperglikemik dengan meningkatkan sintesis glikogen, membantu glikogenolisis, dan menstimulus glikoneogenesis.Glucagon membantu produksi keton hati dengan membantu perubahan asam lemak menjadi badan keton. Kadar asam lemak dan keton darah meningkat karena kerja dari glucagon. Glucagon menghambat sintesis protein hati dan membantu pemecahan protein hati. Glukagon juga membantu katabolisme protein dalam hati, namun tidak mempengaruhi kadar asam amino dalam darah karena tempat utama penyimpanan asam amino di otot.7D.MetabolismeJalur metabolisme dibagi menjadi 3 :1. Katabolik : Untuk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, ekivalen pereduksi, dan terutama produksi ATP, bersifat eksotermik2. Anabolik : terlibat dalam proses sintesis senyawa kompleks dari prekurosr nya ( misal Asam Amino menjadi Protein ), bersifat endotermik3. Amfibolik : Terjadi di persilangan metabolisme yang menghubungkan jalur Katabolik dan Anabolik. Misal : Siklus Asam SitratMetabolisme berjalan normal bila : Tubuh dapat beradaptasi saat lapar, latihan fisik, kehamilan, dan laktasi. Abnormal misal karena defisiensi nutrisi, enzim, sekresi hormonal pengatur metabolisme tidak normal, efek racun / obat.6

Metabolisme Karbohidrat Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida. Energi yang dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP). Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu glikoprotein serta proteoglikan.Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan protein dari makanan. Secara berurutan, produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak serta gliserol dan asam amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.7

KarbohidratProteinLipidGula sederhana (terutama glukosa)Asam aminoAsam lemak + gliserol+gliserolAsetil KoASiklus asam sitrat2HATP2CO2Pencernaan dan absorpsiKatabolismeIlustrasi skematis dari lintasan metabolik dasarTerdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis. Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut: 81. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP. 2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi glikogen yang akan disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.Glikolisis Embden Meyerhof (EM)Glikolisis EM berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:1. Asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)2. Asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Krebs). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O

Lintasan detail glikolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)Kesimpulan:Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut: hasil tingkat substrat:+ 4P hasil oksidasi respirasi:+ 6P jumlah:+10P dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P: - 2P + 8PPada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut: hasil tingkat substrat :+ 4P hasil oksidasi respirasi:+ 0P jumlah:+ 4P dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P: - 2P + 2POksidasi piruvatDalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks -keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Krebs. Jalur ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat.8Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2Siklus asam sitratSiklus ini juga sering disebut sebagai siklus Krebs dan siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk ATP. Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.6

Siklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein(dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.7Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

Lintasan detail Siklus Krebs (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitratPada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P= 9P2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P= 2P3. Pada tingkat substrat = 1PJumlah= 12PSatu siklus Krebs akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Krebs, akan dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:1. Glikolisis : 8P2. Oksidasi piruvat (2 x 3P): 6P3. Siklus Krebs (2 x 12P): 24PJumlah: 38PGlikogenesis Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.5,7Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.6

Lintasan glikogenesis dan glikogenolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia HarperGlikogenolisisJika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 14 glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang.

Glukosa transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan 16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.8GlukoneogenesisGlukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh. Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein. Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai berikut:1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Krebs. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis. 2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Krebs.

Metabolisme LipidSecara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.6Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.7

GliserolKolesterolAseto asetathidroksi butiratAsetonSteroidSteroidogenesisKolesterogenesisKetogenesisDietLipidKarbohidratProteinAsam lemakTrigliseridaAsetil-KoAEsterifikasi LipolisisLipogenesis Oksidasi betaSiklus asam sitratATPCO2 H2O+ ATPIkhtisar metabolisme lipidOksidasi asam lemak (oksidasi beta)Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Aktivasi asam lemak menjadi asil KoAAsam lemak bebas (FFA) pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang.

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase. Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria. Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar. Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan. Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon asam lemak dioksidasi menjadi keton.8Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut:1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P)2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA. Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat. 8Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembaliAsam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah: Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL. Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan. Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa. Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi trigliserida

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta). 6-8ProteinDi dalam sel, protein terdapat sebagai protein struktural maupun sebagai protein metabolik. Protein struktural merupakan bagian integral dari struktur sel dan tidak dapat diekstrai tanpa menyebabkan disintegrasi sel tersebut. Protein metabolik ikut serta dalam reaksi biokimiawi dan mengalami perubahan bahkan mungkin destruksi atau sintesa protein baru. Protein metabolik diekstrasi tanpa merusak integritas struktur sel itu sendiri. Kalau protein mengalami hidrolisa total, akan menghasilkan sejumlah 20-24 jenis asam amino, tergantung dari cara menghidrolisanya. 5Dari 20-24 jeins asam amino yang dihasilkan dalam hidrolisa total suatu protein, ada yang dapat disintesa di dalam tubuh, tetapi ada pula yang tidak. Asam amino yang tidak dapat disintesa harus tersedia dalam makanan yang dikonsumsi, jadi merupakan bagian yang esensial dari makanan. Karena itu asam amino yang tidak dapat disintesa oleh tubuh, disebut asam amino esensial, sedangkan yang lainnya disebut asam amino non esensial. Terdapat delapan jenis asam amino esensial yaitu lysine, leucine, isoleucine, valine, threonin, phenylalanine, methionin, tryptophane, sedangkan untuk anak-ank yang sedang tumbuh ditambah dua jenis lagi yaitu histidin dan arginin. Asam amino nonesensial seperti glisin, arginin, prolin, asam glutamat, asam aspartat, serin dan alanin.5Berdasarkan sumbernya, protein diklasifikasikan menjadi protein hewani dan protein nabati. Protein hewani yaitu protein dalam bahan makanan yang berasal dari binatang seperti protein dari daging, protein susu, dan sebagainya. Protein nabati ialah protein yang berasal dari bahan makanan tumbuhan, seperti protein dari jagung (zein), dari terigu, dan sebagainya.5Fungsi protein sebagai zat pembangun. Selain itu, protein berfungsi dalam pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan, menggantikan sel-sel yang mati dan aus terpakai, sebagai protein struktural. Sebagai badan-badan anti, protein juga berfungsi dalam mekanisme pertahanan tubuh melawan berbagai mikroba dan zat toksik lain yang datang dari luar dan masuk ke dalam milieu interieur tubuh. Sebagi zat pengatur, protein mengatur proses-proses metabolisme dalam bentuk enzim dan hormon. Protein juga adalah salah satu sumber energi. Protein menghasilkan 4,1 kilokalori/gr di mana komposisi gizi yang dibutuhkan 10-15% total kalori/hari. 5

Metabolisme ProteinPenguraian dan sintesis protein sel yang berlangsung terus menerus terdapat disemua bentuk kehidupan. Setiap hari, manusia mengganti 1-2% protein tubuh total, terutama protein otot. Penguraian protein dengan kecepatan tinggi terjadi di jaringan yang mengalami tata ulang struktur. Dari asam-asam amino yang dibebaskan, sekitar 75% digunakan kembali. Nitrogen yang berlebihan membentuk urea. Karena kelebihan asam amino tidak disimpan, asam-asam amino yang tidak segera digunakan untuk membentuk protein baru akan cepat diuraikan menjadi zat-zat antara amfibolik. Protease intrasel menghidrolisis ikatanikatan peptida internal. Pertida-peptida yang terbentuk kemudian diuraikan menjadi asam amino oleh endopeptidase dan karboksipeptidase yang mengeluarkan asam amino secara sekuensial masing-masing dari terminal amino dan karboksil. Protein-protein ekstrasel, protein yang terikat membran, dan protein intrasel yang berumur panjang diuraikan di lisosom melalui proses-proses yang tidak memerlukan ATP. Sebaliknya, penguraian protein yang berumur pendek dan abnormal terjadi di sitosol serta memerlukan ATP dan ubikuitin. 6Biosintesis Urea Biosintesis urea berlangsung dalam empat tahap yaitu transaminasi, deaminasi oksidatif glutamat, transport amonia, dan reaksi siklus urea. 6 TransminasiTransminasi saling mengonversi pasangan-pasangan asam -amino dan -keto. Semua asam amino protein kecuali lisin, treonin, prolin, dan hidroksiprolin ikut serta dalam transminasi. Transminasi berlangsung reversibel, dan aminotransferase juga berfungsi dalam biosintesis asam amino. Alanin-piruvat aminotransferase dan glutamat -ketoglutarat aminotransferase mengatalisis pemindahan gugus amino ke piruvat (membentuk alanin) atau -ketoglutarat (membentuk glutamat). Karena alanin juga merupakan suatu substrat untuk glutamat aminotransferase, semua nitrogen amino dari asam amino yang mengalami transminasi dapat terkonsentrasi dengan glutamat. Hal ini penting karena L-glutamat adalah satu-satunya asam amino yang mengalami deaminasi oksidatif dengan laju yang cukup tinggi. 6Deaminasi oksidatifPemindahan nitrogen amino ke -ketoglutarat membentuk L-glutamat. Pembebasan nitrogen sebagai amonia kemudian dikatalisis oleh L-glutamat dehidrogenase (GDH) hati, yang dapat menggunakan NAD+ atau NADP+. Perubahan nitrogen -amino menjadi amonia oleh kerja terpadu glutamat aminotransferase dan GDH sering disebut transdeaminasi. Aktivitas GDH hati secara alosteris dihambat oleh ATP, GTP, dan NADH serta diaktifkan oleh ADP. Reaksi yang dikatalisis oleh GDH bersifat reversibel sepenuhnya dan juga berfungsi dalam biosintesis asam amino. 6Transport Amonia Amonia yang dihasilkan oleh bakteri usus dan diserap ke dalam darah vena porta dan amonia yang dihasilkan oleh jaringan cepat disingkirkan dari sirkulasi oleh hati dan diubah menjadi urea. Amonia dapat bersifat toksik bagi otak, sebagaian karena zta ini beraksi dengan -ketoglutarat untuk membangun glutamar. Kadar -ketoglutarat yang menurun ini kemudian menggangu funsi siklum asam trikarboksilt (TCA) di neuron. Pembentukan glutamin dikatalisis oleh glutamin sintase mitokondri. 6Siklus UreaKondensasi CO2, amonia, dan ATP untuk membentuk karbamoil fosfat dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintase I mitokondria . Bentuk sitosolik enzim ini, yaitu karbamoil fosfat sintase II, menggunakan glutamin dan bukan amonia sebagai donor nitrogen dan berfungsi dalam biosintesis primidin. Pembentukan karbamoil fosfat memerlukan 2 mol ATP, yang salah satunya berfungsi sebagai donor fosforil,. Perubahan ATP menjadi AMP dan pirofosfat, yang digabungkan dengan hidrolisis pirofosfat menjadi ortofosfat, yang merupakan kekuatan pendorong untuk sintesis ikatan amida dan ikatan anhidrida asam campuran pada karbamoil fosfat. Reaksi tersebut berlangsung secara bertahap. Reaksi bikarbonat dengan ATP membentuk karbonil fosfat and ADP. Amonia kemudian menggeser ADP yang membentuk karbamat dan ortofosfar. Fosforfilasi karbamat oleh ATP kedua kemudian memebentuk karbamoil fosfat. Karbamoil fosfat ini kemudian akan bereaksi dengan ornitin membentuk sitrulin. Kemudian stirulin bereaksi dengan aspartat akan membentuk argininosuksinat. Dan selanjutnya argininosuksinat akan pecah menjadi arginin dan fumarat. Arginin akan kembali membentuk ornitin dan juga akan membebaskan urea oleh enzim arginase. 8

13 Pedoman Gizi SeimbangKonferensi Gizi Internasional yang dilakukan di Roma pada tahun 1992 merekomendasikan agar setiap negara menyusun Pedoman Gizi Seimbang (PGS) untuk mencapai dan memelihara kesehatan dan kesejahteraan gizi (nutritional well-being). Indonesia saat itu menghadiri dan menandatangani rekomendasi tersebut. Maka setelah itu, Indonesia menyusun PGS tersebut dan menjabarkannya sebagai 13 pesan dasar yang disebut Pedoman Umum Gizi Seimbang (PUGS). Kemudian PUGS ini dikeluarkan oleh Direktorat Gizi, Depkes pada tahun 1995. Untuk menjadi sehat, biasanya kita memakan makanan dengan pola 4 sehat 5 sempurna. Tapi cara itu sudah ketinggalan jaman. Sekarang, dalam mewujudkan hidup yang sehat, digunakan 13 pedoman gizi seimbang .91. Makanlah makanan yang beraneka ragam.Faktor yang perlu diperhatikan: Jumlah makanan (kuantitas). Jenis makanan (kualitas). Kebutuhan masing-masing kelompok umur.

2. Makanlah makanan untuk memenuhi kebutuhan energi.Sumber energi dapat kita peroleh dari karbohidrat, protein, dan lemak. Faktor yang mempengaruhi kebutuhan energi: Jenis kelamin Berat badan Tinggi badan Umur Aktifitas fisik Kondisi tertentu (ibu hamil, menyusui, pertumbuhan)

3. Makanlah makanan sumber karbohidrat setengah dari kebutuhan energi.Konsumsi karbohidrat dibatasi 50-60% dari total energi, sedangkan pola konsumsi karbohidrat orang Indonesia sekitar 50-70% dari total energi.

4. Batasi konsumsi lemak dan minyak sampai seperempat dari kecukupan energi.Kebutuhan lemak dan minyak adalah sebesar 15-20% dari total energi. Fungsi lemak: Sumber asam lemak esensial (ALE). Pelarut berbagai vitamin (A,D,E,K). Bahan baku hormon. Bahan baku dinding sel.

5. Gunakan garam beryodium.Standard garam beryodium adalah sebesar 30-80 ppm. Kekurangan yodium dalam jangka waktu yang lama akan menyebabkan GAKY (Gangguan Akibat Kekurangan Yodium). Kekurangan yodium pada bumil (ibu hamil) akan menyebabkan bayi yang lahir dengan bibir sumbing, kretin, atau retardasi mental. Konsumsi natrium berlebih akan menyebabkan hipertensi. Anjuran konsumsi yodium 6gr/sdt/hari. Sumber terbaik adalah makanan dari laut.

6. Makanlah makanan sumber zat besi.Zat besi dapat kita dapati dari: Hewani (hati, telur, daging). Nabati (kacang-kacangan, sayuran hijau tua).Kekurangan zat besi akan menyebabkan anemia zat besi. Batasan Hb normal adalah 12g/dl (untuk wanita) dan 13g/dl (untuk pria). Penyerapan zat besi dari hewani lebih besar dari nabati.

7. Pemberian ASI saja pada bayi sampai usia 6 bulan.ASI adalah makanan ideal bagi bayi. Ukuran payudara belum tentu berbanding lurus dengan ASI yang dihasilkan. Kolostrum (ASI yang keluar pertama kali, bewarna kekuningan) mengandung antibodi/zat anti infeksi. Keuntungan ASI: Gratis Tersedia pada suhu yang ideal. Bebas pencemaran kuman. Memperkuat ikatan batin ibu dan anak (kejiwaan). Mempercepat pengembalian besarnya rahim pada bentuk dan ukuran semula.

8. Biasakan sarapan pagi.Sarapan pagi bermanfaat untuk: Mempertahankan kesegaran tubuh setelah beristirahat 6-7jam. Meningkatkan produktifitas kerja. Memudahkan konsentrasi belajar.

9. Minum air bersih, aman, cukup jumlahnya.Batas minum air minimal adalah 2L/hari. Fungsi dari minum air yang cukup adalah sebagai metabolisme tubuh dan mengurangi dehidrasi serta resiko timbulnya penyakit batu ginjal.

10. Lakukan olahraga secara teratur.Manfaat dari berolahraga: Meningkatkan kesegaran tubuh. Memperlancar aliran darah. Mempertahankan berat badan normal.

11. Hindari minum minuman alkohol.Minuman alkohol hanya mengandung energi, itulah yang menyebabkan rasa hangat pada saat mengkonsumsinya. Alkohol dapat menyebabkan penyerapan gizi terhambat.

12. Makanlah makanan yang aman bagi kesehatan. Tidak tercemar. Tidak mengandung kuman. Tidak mengandung bahan kimia berbahaya. Diolah dengan baik.

13. Baca label pada makanan yang dikemas. Yang perlu diperhatikan dalam produk suatu makanan adalah nama produk, fungsi, kadarluasa, label halal (untuk muslim). MD : makanan buatan dalam negri. ML : makanan buatan luar negri. SNI : Standar Nasional Indonesia9

Daftar Pustaka1. Sherwood L. Fisiologi manusia : dari sel ke sistem. Ed.6. Jakarta: EGC, 2011. 1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC, 2003.1. Moore K.L, Agur A.M. Anatomi klinis dasar. Jakarta:Hipokrates, 2002.1. Unqueira, Luiz Carlos. Histologi dasar : teks dan atlas. Jakarta : EGC, 2007.1. Guyton AC. Buku ajar fisiologi kedokteran.Edisi ke-11. Jakarta: EGC, 2007. p.849-581. Hall, John E. Buku saku fisiologi kedokteran Guyton & Hall. Edisi 11. Jakarta : EGC, 2009.1. Ganong F. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Ed. 20. Jakarta: EGC; 2003.h.450-931. Murray RK, Graner DK, Rodwell VW. Biokimia Harper. Edisi ke-27. Jakarta: EGC; 2009.h.188-227.1. Djaeni A. Ilmu gizi. Jakarta: IKAPI; 2008.h.31-44, 91-101, 209-21.