Metabolik Endokrin

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara no 6, Jakarta Barat

A. Pendahuluan

Sistem endokrin menyesuaikan dan mengatur berbagai aktivitas sistem tubuh sama

seperti sistem saraf, sehingga sistem tubuh tersebut dapat menjawab kebutuhan lingkungan

esternal dan internal yang selalu berubah. Integrasi endokrin dilaksanakan oleh sinyal kimiawi

yang disekresikan oleh kelenjar buntu dan dihantarkan melalui sirkulasi darah ke sel sasaran.

Beberapa hormon merupakan amina, dan yang lainnya berupa asam amino, polipeptida,

protein dan steroid.

Hormon mengatur proses metabolik. Istilah metabolisme secara harfiahnya bermaksud

perubahan, digunakan untuk semua transformasi kimiawi dan energi yang terjadi di dalam

tubuh.1

Diabetes Mellitus klinis adalah suatu sindroma gangguan metabolisme dengan

hiperglikemia yang tidak semestinya sebagai akibat suatu defisiensi sekresi insulin atau

berkurangnya efektifitas biologis dari insulin atau keduanya.

DM merupakan sekelompok kelainan yang ditandai oleh peningkatan kadar glukosa

darah (hiperglikemi). Glukosa secara normal bersirkulasi dalam jumlah tertentu dalam darah.

Glukosa dibentuk di hati dalam makanan yang dikonsumsi. Insulin, yaitu suatu hormon yang

diproduksi pankreas, mengendalikan kadar glukosa dalam darah dengan mengatur produksi

dan penyimpanannya.

Pada diabetes, kemampuan tubuh untuk bereaksi terhadap insulin dapat menurun, atau

pankreas dapat menghentikan sama sekali produksi insulin. Keadaan ini dapat menimbulkan

hiperglikemia yang dapat mengakibatkan komplikasi metabolik akut seperti dibetes

ketoasidosis dan sindrom hiperglikemia hiperosmolar nonketotik (HHNK). Hiperglikemia

jangka panjang dapat mengakibatkan komplikasi mikrovaskular yang kronis (penyakit ginjal

dan mata) dan komplikasi neuropati (penyakit pada saraf). DM juga meningkatkan insiden

1

penyakit makrovaskuler yang mencakup insiden infark miokard, stroke dan penyakit vaskuler

perifer.1,2

B. Pembahasan

1) Stuktur Makroskopik Pankreas

Terletak retroperitoneal melintang di abdomen bagian atas dengan panjang ± 25

cm, dan berat 120 g.

Bagian pankreas:

Caput Pancreatis: berbentuk seperti cakram dan terletak di dalam bagian cekung

duodenum. Sebagian caput meluas ke kiri di belakang arteria san vena

mesenterica superior serta dinamakan Processus Uncinatus.

Collum Pancreatis: merupakan bagian pancreas yang mengecil dan

menghubungkan caput dan corpus pancreatis. Collum pancreatis terletak di depan

pangkal vena portae hepatis dan tempat dipercabangkannya arteria mesenterica

superior dari aorta.

Corpus Pancreatis: berjalan ke atas dan kiri, menyilang garis tengah. Pada

potongan melintang sedikit berbentuk segitiga.

Cauda Pancreatis: berjalan ke depan menuju ligamentum lienorenalis dan

mengadakan hubungan dengan hilum lienale.

Hubungan:

Anterior: Dari kanan ke kiri: colon transversum dan perlekatan mesocolon

transversum, bursa omentalis, dan gaster.

Posterior: Dari kanan ke kiri: ductus choledochus, vena portae hepatis dan vena

lienalis, vena cava inferior, aorta, pangkal arteria mesenterica superior, musculus

psoas major sinistra, glandula suprarenalis sinistra, ren sinister, dan hilum lienale.

Vakularisasi:

Arteriae

o a.pancreaticoduodenalis superior (cabang a.gastroduodenalis)

o a.pancreaticoduodenalis inferior (cabang a.mesenterica cranialis)

o a.pancreatica magna dan a.pancretica caudalis dan inferior cabang a.lienalis

Venae

Venae yang sesuai dengan arteriaenya mengalirkan darah ke sistem porta.

2

Aliran limfatik:

Kelenjar limf terletak di sepanjang arteria yang mendarahi kelenjar. Pembuluh

eferen akhirnya mengalirkan cairan limf ke nodi limf coeliaci dan mesenterica

superiores.

Ductus Pancreaticus:

1. Ductus Pancreaticus Mayor ( W I R S U N G I ) 

Mulai dari cauda dan berjalan di sepanjang kelenjar menuju ke caput, menerima

banyak cabang pada perjalanannya. Ductus ini bermuara ke pars desendens

duodenum di sekitar pertengahannya bergabung dengan ductus choledochus

membentuk papilla duodeni mayor Vateri. Kadang-kadang muara ductus

pancreaticus di duodenum terpisah dari ductus choledochus.

2. Ductus Pancreaticus Minor ( S AN T O R I N I )

Mengalirkan getah pancreas dari bagian atas caput pancreas dan kemudian

bermuara ke duodenum sedikit di atas muara ductus pancreaticus pada papilla

duodeni minor.3

2) Stuktur Mikroskopik Pankreas

Pankreas adalah suatu organ yang terdiri dari jaringan eksokrin dan endokrin.

Bagian eksokrin pankreas mengeluarkan basa encer dan enzim-enzim pencernaan. Di

antara sel-sel eksokrin pancreas tersebar kelompok-kelompok, atau pulau-pulau

langerhans (ppl). Walaupun kebanyakan pulau berdiameter 100-200 µm dan mengandung

beberapa ratus sel, pulau-pulau kecil itu ditemukan tersebar di antara sel-sel eksokrin

pankreas. Pulau-pulau pankreas terdapat lebih dari 1 juta pulau dalam pankreas manusia

dengan jumlah pulau yang cenderung banyak di bagian ekor pankreas.4

Setiap pulau terdiri atas sel-sel bulat atau poligonal pucat yang tersusun berderet

yang dipisahkan oleh suatu jalinan kapiler darah. Pada rekonstruksi 3-dimensi, pulau

lengerhans tampak sebagai massa padat bulat yang berisi epitel sekretoris yang disusupi

jalinan kapiler darah. Sel-sel parenkim dan pembuluh darah diinervasi oleh serabut asaraf

otonom. Simpai serat-serat retikulin halus mengelilingi setiap pulau dan memisahkannya

dari jaringan eksokrin pankreas yang berdekatan.5

3

Jenis sel endokrin yang yang paling banyak dijumpai adalah sel (beta) 60-70%

ppl, tempat sintesis dan sekresi insulin. Yang juga penting adalah sel (alfa), yang

menghsilkan glucagon 20 % dari total sel-sel ppl. Sel D (delta) adalah tempat sintesis

somatostatin, sedangkan sel endokrin yang paling jarang adalah sel PP, mengeluarkan

polipeptida pancreas. Hormon pankreas yang paling penting dalam pengaturan

metabolisme energi adalah insulin dan glucagon. Insulin bersifat anabolik, yakni

meningkatkan simpanan glukosa, asam amino, dan asam lemak. Sedangkan glukagon

bersifat katabolic, yakni memobilisasi glukosa, asam lemak, dan asam amino dari

penyimpanannya ke dalam darah.4,5

3) Fungsi Pankreas

Pulau-pulau pankreas menghasilkan 4 sel yaitu:

1. Sel α

Sel α menghasilkan hormon glukagon. Banyak pakar ilmu faal yang memandang sel-

sel α penghasil glukagon dan sel β penghasil insulin sebagai pasangan sistim endokrin

yang sekresi kombinasinya merupakan faktor utama dalam mengatur metabolisme

bahan bakar.

Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolik yang juga dipengaruhi oleh

insulin. Efek glukagon berlawanan dengan efek insulin. Glukagon bekerja utama di

hati yaitu tempat dimana hormon ini menimbulkan berbagai efek yaitu:2

4

EksokrinPankreas

SeptumLobulus

Pulau-Pulau Langerhans

PANKREAS

a) Efek pada metabolisme karbohidrat

Efek keseluruhan glukagon pada metabolisme karbohidrat timbul akibat

peningkatan pembentukan dan pengeluaran glukosa oleh hati sehingga terjadi

peningkatan kadar glukosa darah. Glukagon menimbulkan efek hiperglikemik

dengan menurunkan sintesis gikogen, meningkatkan glikogenolisis, dan

merangsang glukoneogenesis.

b) Efek pada metabolisme lemak

Glukagon juga melawan efek insulin berkenaan dengan metabolisme lemak

dengan mendorong penguraian lemak dan menghambat sintesis trigliserida.

Glukagon meningkatkan pembentukan keton ( ketogenesis ) di hati dengan

mendorong perubahan asam lemak menjadi badan keton. Dengan demikian, di

bawah pengaruh glukagon kadar asam lemak dan badan keton dalam darah

meningkat.

c) Efek pada metabolisme protein.

Glukagon menghambat sintesis protein dan meningkatkan penguraian protein di

hati. Stimulasi glukoneogenesis juga memperkuat efek katabolik glukagon pada

metabolisme protein di hati. Walaupun meningkatkan katabolisme protein di hati ,

glukagon tidak memiliki efek bermakna pada kadar asam amino karena hormon ini

tidak mempengaruhi protein otot. 2

2. Sel β

Sel β menghasilkan hormon insulin. Insulin memepunyai efek penting terhadap

metabolisme karbohidarat, lemak, dan protein. Hormon ini menurunkan kadar

glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta mendorong penyimpanan

nutrient-nutrien tersebut. Dengan adanya insulin pemasukan glukosa melalui

membrane sel otot rangka, otot polos, dan otot jantung dapat ditingkatkan, tetapi tidak

pada epitel usus, tubuli ginjal, dan jaringan saraf kecuali daerah tertentu di

hipotalamus.

Stimulus utama untuk meningkatkan sekresi insulin adalah peningkatan

konsentrasi glukosa darah. Kontrol utama atas sekresi insulin adalah sistem umpan

balik negatif langsung antara sel pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah

yang mengalir ke sel-sel tersebut. Peningkatan kadar glukosa darah, seperti yang

5

terjadi setelah penyerapan makanan, secara langsung merangsang sintesis dan

pengeluaran insulin oleh sel . Insulin yang meningkat tersebut, pada gilirannya

menurunkan kadar glukosa darah ke tingkat normal karena terjadi peningkatan

pemakaian dan penyimpanan zat gizi ini. Sebaliknya, penurunan glukosa darah,

seperti yang terjadi saat puasa, secara langsung menghambat sekresi insulin.

Penurunan kecepatan sekresi insulin ini menyebabkan perubahan metabolisme dari

keadaan absorbtif ke keadaan pasca absorbtif. Dengan demikian sistem umpan balik

negative sederhana ini mampu memperthankan pasokan glukosa ke jaringan secara

konstan tanpa memerlukan peran serta saraf atau hormone lain. Selain glukosa

plasma, terdapat beberapa faktor lain yang berperan dalam mengatur sekresi insulin,

yaitu :

Peningkatan kadar asam amino darah yang secara langsung merangsang sel

untuk meningkatkan sekresi insulin

Hormone utama GIT, khususnya GIP(gastric inhibitory peptide) yang merangsang

sekresi insulin pancreas

Peningkatan aktivitas parasimpatis yang terjadi dalam merespon makanan dalam

GIT merangsang pembebasan insulin

Perangsangan simpatis/peningkatan epinefrin yang menghambat sekresi insulin1

DIABETES MELLITUS (DM)

Gejala DM khas adalah untuk keadaan pasca absorbtif yang berlebihan. DM adalah

gangguan endokrin yang paling banyak dijumpai. Gejala-gejala akut diabetes mellitus

disebabkan oleh efek insulin yang tidak adekuat. Hal ini karena insulin adalah satu-

satunya hormon yang dapat menurunkan kadar glukosa darah, salah satu gambaran

yang paling menonjol adalah peningkatan kadar glukosa darah, atau hiperglikemia.1,2

DM dapat dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan kapasitas insulin pancreas,

yaitu :

DM tipe I, yang ditandai oleh tidak adanya sekresi insulin

DM tipe II, yang ditandai oleh sekresi insulin yang normal bahkan meningkat,

tetapi terjadi penurunan kepekaan sel sasaran terhadap insulin

6

Selain keadaan pasca absorbitf yang berlebihan, gejala lain DM adalah poliuria

yang disebabkan oleh diuresis osmotic, polidipsia (kehilangan cairan tubuh akibat

dehidrasi dan menimbulkan rasa haus), polifagia (kehilangan glukosa di urin yang

meningkatkan katabolisme protein dan lemak dan mengakibatkan penurunan berat

badan) yang bila tidak ditanggulangi dapat menyebabkan koma diabeticum dan

asidosis yang berakhir pada kematian.

Berbagai efek insulin

Insulin yang berlebih

Insulin yang berlebihan menyebabkan hipoglikemia yang menimbulkan

kelaparan bagi otak (brain straving hypogilcemia). Kelebihan insulin ini dapat

terjadi pada pasien DM jika insulin yang disuntikkan melebihi asupan kalori

dan tingkat olahraga, sehingga terjadi syok insulin. Selain itu, kadar insulin

dalam darah yang berlebihan dapat terjadi pada individu nondiabetes yang

mengidap tumor sel atau yang sel -nya sangat responsive terhadap

glukosa.

Efek defisiensi insulin

o Meningkatkan glikogenolisis

o Meningkatkan glukoneogenesis

o Menurunkan penggunaan glukosa jaringan(hiperglikemia)

o Bila kadar gula darah naik sampai melampui ambang ginjalglikosuria

o Penurunan di sel untuk sintesa glokogen,protein, lipid

Efek defisiensi insulin terhadap lemak

o Menurunkan aktivitas dan jumlah kelompok enzim lipogenesis

(menurunkan kecepatan sintesis)

o Meningkatkan lipolisis dan menurunkan lipogenesis sehingga terbentuk

banyak asam lemak bebas dan ketika melalui hati diubah menjadi benda-

benda keton (asam-asam asetat, aseton, asam hidroksi butirat) yang

disebut ketonemia. Ditambah dengan gangguan asam basaketoasidosis.

Efek defisiensi insulin terhadap protein

7

Menigkatkan katabolisme protein otot sehingga terbentuk banyak asam amino

yang oleh hati diubah menjadi urea, pembentukan urea meningkat.1

3. Sel D

Sel D menghasilkan hormon somatostatin. Selain di pankreas, hormon somatostatin

dihasilkan di hipotalamus yang berfungsi menghambat sekresi hormon pertumbuhan

dan TSH, sel-sel yang membentuk lapisan saluran pencernaan yang berkerja secara

lokal sebagai zat paraktin untuk menghambat sebagian besar proses pencernaan yang

efek keseluruhannya adalah untuk menghambat penyerapan nutrien dan pencernaan

nutrien. Somatostatin yang dikeluarkan sel D berfungsi sebagai respon langsung

terhadap peningkatan glukosa dan asam amino darah selama penyerapan makanan.

Dengan menimbulkan inhibisi, somatostatin pankreas bekerja secara umpan balik

negatif untuk mengerem kecepatan pencernaan dan penyerapan makanan sehingga

tidak terjadi peningkatan berlebihan kadar nutrien di dalam plasma. Selain itu,

somatostatin pankreas berperan penting dalam pengaturan lokal sekresi hormon

pankreas.1

Hormon ini akan disekresikan oleh sel D ppl sebagai respons terhadap:

a. Peningkatan kadar glukosa plasma

b. Peningkatan asam amino plasma (mencegah peningkatan bahan makanan plasma)

c. Menghambat sekresi insulin dan glukagon lokal2

4. Sel PP (sel F)

Sel F menghasilkan polipeptida pankreas yang memiliki efek utama adalah

menghambat fungsi pencernaan. Seperti somatostatin, polipeptida pankreas

tampaknya tidak memiliki efek langsung pada metabolisme karbohidrat, protein, atau

lemak.1

4) 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

8

bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan

bakar universal bagi janin.6

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.6,7

Terdapat 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:

1. 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 polimer glukosa (disebut glikogen).

Glikogen ini 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

9

diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk

memperoleh energi.6

Glikolisis Embden Meyerhof (EM)

Glikolisis 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 Kreb’s).

Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.6,7

Tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut:

1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisis oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat. ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.

Mg2+

Glukosa + ATP glukosa 6-fosfat + ADP

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer -glukosa 6-fosfat.

-D-glukosa 6-fosfat -D-fruktosa 6-fosfat3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bisfosfat dengan bantuan enzim

fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)

-D-fruktosa 6-fosfat + ATP D-fruktosa 1,6-bifosfat

10

4. Fruktosa 1,6-bisfosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).

D-fruktosa 1,6-bifosfat D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat

5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.

D-gliseraldehid 3-fosfat dihidroksiaseton fosfat

6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.

D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+

Catatan:Karena fruktosa 1,6-bisfosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)

7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.

1,3-bifosfogliserat + ADP 3-fosfogliserat + ATP

Catatan:Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.

3-fosfogliserat 2-fosfogliserat

11

9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi. Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.

2-fosfogliserat fosfoenol piruvat + H2O

10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.

Fosfoenol piruvat + ADP piruvat + ATP

Catatan:Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.

Piruvat + NADH + H+ L(+)-Laktat + NAD+

Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).6

Oksidasi Piruvat menjadi Asetil Ko-A

Dalam 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.

12

Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur

ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari

senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat.7

Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai

berikut:6

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+ + CO2

Siklus Asam Sitrat

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan

berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi

karbohidrat, lipid dan protein.6,7

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 bakar jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-

KoA (CH3-COKoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin

asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk

oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan

13

banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam

siklus tersebut.

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.7

Enzim-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.6,7

Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat yaitu :1. Kondensasi awal asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir

oleh enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatan karbon ke karbon di antara

atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada oksaloasetat.

Reaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA, diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester

KoA yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam bentuk panas dalam jumlah

besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan sempurna.

Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O Sitrat + KoA

2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase)

yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-sulfur (Fe:S). Konversi ini

berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: dehidrasi menjadi sis-akonitat, yang sebagian di

antaranya terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.

Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil KoA

mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat. Senyawa

terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan sitrat.

14

Sitrat Sis-akonitat(terikat enzim)

Isositrat

H2O H2O

3. Isositrat mengalami dehidrogenasi membentuk oksalosuksinat dengan adanya

enzim isositrat dehidrogenase. Di antara enzim ini ada yang spesifik NAD+, hanya

ditemukan di dalam mitokondria. Dua enzim lainnya bersifat spesifik NADP+ dan

masing-masing secara berurutan dijumpai di dalam mitokondria serta sitosol.

Oksidasi terkait rantai respirasi terhadap isositrat berlangsung hampir sempurna

melalui enzim yang bergantung NAD+.

Isositrat + NAD+ Oksalosuksinat –ketoglutarat + CO2 + NADH + H+

(terikat enzim)

Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi –ketoglutarat yang juga dikatalisir oleh

enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+ merupakan komponen penting reaksi

dekarboksilasi. Oksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada enzim sebagai

intermediate dalam keseluruhan reaksi.

4. Selanjutnya –ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif melalui cara

yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat, dengan kedua substrat berupa

asam –keto.

–ketoglutarat + NAD+ + KoA Suksinil KoA + CO2 + NADH + H+

Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks –ketoglutarat dehidrogenase, juga

memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks piruvat dehidrogenase,

contohnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA, dan menghasilkan pembentukan

suksinil KoA (tioester berenergi tinggi). Arsenit menghambat reaksi di atas sehingga

menyebabkan penumpukan –ketoglutarat.

5. Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil KoA menjadi suksinat dengan

adanya peran enzim suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase).

Suksinil KoA + Pi + ADP Suksinat + ATP + KoA

Dalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contoh pembentukan fosfat

berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan energi bebas

dari dekarboksilasi oksidatif –ketoglutarat cukup memadai untuk menghasilkan

ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NADH (setara dengan 3P.

6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti

oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang

menghasilkan kembali oksaloasetat.

15

Suksinat + FAD Fumarat + FADH2

Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat dehidrogenase yang

terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan

enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks. Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi

dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom

hydrogen dari substrat kepada flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini

mengandung FAD dan protein besi-sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil

dehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada

fumarat untuk menghasilkan malat.

Fumarat + H2O L-malat

Enzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air kepada ikatan

rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.

Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupa enzim malat

dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.

L-Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+

Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dan suksinat

dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir

reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada

kenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim

mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut

merupakan isoenzim).6

Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat

Pada 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.6

16

Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:

1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P

2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P

3. Pada tingkat substrat = 1P

Jumlah = 12P

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat kita

hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi

dengan rincian sebagai berikut:

1. Glikolisis : 8P

2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P

3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P

Jumlah : 38P

Glikogenesis

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.

Proses 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. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer -D-Glukosa

yang bercabang.

Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk

proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan

dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa

17

darah, khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir

semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otot hanya terkuras secara

bermakna setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis yaitu sebagai berikut:

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi

juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase

sedangkan di hati oleh glukokinase.

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan

katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi

dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang

intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.

Enz-P + Glukosa 6-fosfat Enz + Glukosa 1,6-bifosfat Enz-P + Glukosa 1-fosfat

3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk

membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim

UDPGlc pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat UDPGlc + PPi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan

menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik

dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan

uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen

yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai

reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang

dikenal sebagai glikogenin.

UDPGlc + (C6)n UDP + (C6)n+1

18

Glikogen Glikogen

Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 14 untuk membentuk rantai

pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap

melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul

glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.

6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa

tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk

cabang memindahkan bagian dari rantai 14 (panjang minimal 6 residu glukosa)

pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 16 sehingga membuat

titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan

penambahan lebih lanjut 1glukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah

jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam

molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun

glikogenolisis.6

Glikogenolisis

Jika 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 16.

(C6)n + Pi (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat

Glikogen Glikogen

Glukan 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)

19

yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase

selanjutnya dapat berlangsung.6

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis 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 Kreb’s. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.

2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus

Kreb’s.6

5) Metabolisme Protein

Tiga per empat zat padat tubuh terdiri dari protein (otot, enzim, protein plasma, antibodi,

hormon), protein ini merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide yang terdiri

dari ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa.7

Jumlah Asam Amino dalam darah tergantung dari jumlah yang diterima dan jumlah

yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino

oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang

bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pepsin, tripsin, kimotripsin,

karboksi peptidase, amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase.6

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi

melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai ke dalam pembuluh darah. Proses

absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi.7

Dalam keadaan puasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya sekitar 3,5

sampai 5 mg per 100 ml darah. Setelah makan makanan sumber protein, konsentrasi

20

asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai 10 mg per 100 ml darah.

Konsentrasi ini akan turun kembali setelah 4 sampai 6 jam kemudian. Konsentrasi asam

amino dalam jaringan ± 5 – 10 kali lebih besar. Perpindahan asam amino dari dalam

darah ke dalam sel-sel jaringan juga melalui proses transfor aktif yang membutuhkan

energi.6

Biosintesis Urea dari senyawa N menjadi urea dapat dibagi menjadi empat tahap yaitu:

1. Transaminasi

Transaminasi melakukan interkonversi antara sepasang asam amino dan sepasang

asam keto, yang umumnya berupa sebuah asam α-amino dan sebuah asam α-keto.

Sebagian besar asam amino akan menjalani transaminasi, namun pengecualian pada

asam amino lisin, treonin, dan asam amino siklik prolin serta hidroksiprolin.

Transaminasi bersifat reversible bebas, maka enzim transaminase dapat bekerja dalam

proses katabolisme asam amino maupun dalam sisntesisnya. Piridoksal fosfat terdapat

pada tempat katalitik dari semua enzim transaminase dan banyak enzim lainnya

dengan substrat asam amino.

Enzim alanin-piruvat transaminase dan glutamat α-ketoglutarat transaminase yang

terdapat dalam sebagian besar jaringan, mengkatalisasi pemindahan gugus amino dari

kebanyakan asam amino untuk membentuk alanin atau glutamat.

Transaminase merupakan suatu enzim spesifik bagi satu pasang asam α-amino dan α-

keto saja.

Reaksi: Alanin + α-ketoglutarat → piruvat + glutamat

2. Deaminasi oksidatif

Gugus α-amino pada kebanyakan asam amino akan dipindahkan kepada α-

ketoglutarat melalui transaminasi sehingga terbentuk L-glutamat. Kemudian pelepasan

nitrogen ini sebagai amonia dikatalisis oleh enzim L-glutamat dehidrogenase yaitu

enzim yang terdapat dimana-mana dalam jaringan yang menggunakan NAD+ dan

NADP+ sebagai oksidan. Aktivitas enzim glutamat dehidrogenase hati diatur oleh

inhibitor alosterik ATP,GTP, serta NADH , dan oleh aktivator ADP. Reaksi ini bersifat

reversible bebas, dapat bekerja pada katabolisme maupun biosintesis asam amino.

Secara katabolik, reaksi ini menyalurkan nitrogen dari glutamat kepada urea. Secara

anabolik, enzim ini mengkatalisasi aminasi α-ketoglutarat melalui amonia bebas.

21

3. Transport (pengangkutan) amonia

Amonia darah berasal dari hasil pembusukan senyawa N di kolon oleh bakteri usus

atau hasil metabolisme asam amino(deaminasi).

4. Siklus urea

Siklus ini terjadi di hati tepatnya di mitokondria dan sitosol dengan enzim

regulatornya karbamoil P sintase I. Siklus ini meningkat pada kelaparan dan DM tidak

terkontrol. Pada siklus ini terdapat 5 asam amino pembawa N.6

Keseimbangan nitrogen menunjukkan perbedaan antara total masukan nitrogen dan total

kehilangan nitrogen. Konsumsi nitrogen dengan jumlah yang lebih banyak daripada

jumlah yang lebih banyak daripada jumlah yang dieksresikan merupakan keseimbangan

nitrogen positif, suatu keadaan khas yang dijumpai pada anak yang sedang tumbuh atau

pada wanita hamil. Dalam keseimbangan nitrogen, yang khas bagi manusia dewasa,

masukan nitrogen mengimbangi pengeluaran nitrogen dalam feses dan urin.

Keseimbangan nitrogen negatif, di mana pengeluaran melampaui masukan nitrogen,

menjadi ciri khas pada pasien pasca bedah tertentu, pasien penyakit kanker stadium

lanjut, dan pasien yang mengkonsumsi nitrogen dalam jumlah yang tidak memadai

(misalnya pada penyakit kwarsior) atau protein bermutu rendah dari makanan.6,7

6) Metabolisme Lemak

Lemak adalah salah satu cadangan energi yang akan diubah menjadi energi jika glukosa

dalam darah menurun atau apabila tidak ada energi yang terbentuk. Dalam keadaan

kelaparan/ kadar glukosa dalam darah menurun yang lebih dari beberapa hari dapat

menyebabkan proses oksidasi asam lemak untuk menghasilkan energy sebagai

kompensasi untuk menjaga kadar glukosa darah tetap seimbang.1

Secara 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.6,7

22

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA.

Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein,

asetil KoA dari jalur ini pun 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.7

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.6

Metabolisme gliserol

Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol

ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap

awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat.

Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton

fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.6

Fosforilasi gliserol

Oksidasi 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).6

23

Pengaktifan asam lemak

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang.7

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

β asam lemak dioksidasi menjadi keton.6

Telah 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:

24

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-KoA

3. 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.6

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.6,7

Sintesis asam lemak

Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam

lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran.

Pada manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam

lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta).

Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan

selama sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi

enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis.6

Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut:

25

Sintesis asam lemak

Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali

Asam-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.

Penyimpanan lemak

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

7) Status Gizi

Pasokan zat makanan dasar yang dibutuhkan yaitu karbohidrat atau hidrat arang, protein,

lemak, vitamin, dan mineral. Setelah dikonsumsi di dalam organ pencernaan, bahan

makanan diurai menjadi berbagai nutrisi. Zat makanan inilah yang diserap melalui

dinding usus dan masuk ke dalam cairan tubuh. Di dalam jaringan, zat makanan

memenuhi fungsinya masing-masing. Fungsinya secara umum adalah sebagai sumber

tenaga, menyokong pertumbuhan badan, memelihara dan mengganti jaringan yang rusak,

mengatur keseimbangan dan metabolisme, serta berperan dalam mekanisme pertahanan

26

tubuh terhadap berbagai penyakit. Apabila tubuh tidak cukup mendapatkan zat gizi ini,

maka fungsi-fungsi tersebut akan terganggu. Pada keadaan kekurangan gizi, fungsi

sebagai penghasil tenaga akan mula-mula dikorbankan.

Ada beberapa penilaian yang menjadi standar gizi normal seperti:

1. Indeks Massa Tubuh (IMT)

Metoda yang paling berguna dan banyak digunakan untuk mengukur status gizi

adalah IMT (Index Massa Tubuh), yang didapat dengan cara membagi berat badan

(kg) dengan kuadrat dari tinggi badan (meter). Nilai BMI yang didapat tidak

tergantung pada umur dan jenis kelamin. Keterbatasan IMT tidak dapat digunakan

bagi:

o Anak-anak yang dalam masa pertumbuhan

o Wanita hamil

o Orang yang sangat berotot, contohnya atlet

IMT dapat digunakan untuk menentukan seberapa besar seseorang dapat terkena

resiko penyakit tertentu yang disebabkan karena berat badannya.

IMT (kg/m2) = BB (kg)/TB (m2)

Klasifikasi obesitas menurut WHO (1998)

27

INDEKS MASA

TUBUH

KATEGORI

<18,5 Berat badan kurang

18,5 - 24,9 Berat badan normal

25 - 29,9 Berat badan lebih

30 – 34,9 Obesitas I

35 – 39,9 Obesitas II

> 39,9 Sangat obesitas

2. Indeks Broca

Cara menghitung indeks broca ini terbagi menjadi dua berdasarkan usia seseorang.

Usia Berat Badan Normal

Usia < 40 tahun TB (cm) – 100 – 10%

Usia > 40 tahun TB (cm) – 110

Klasifikasi Berat Badan berdasarkan Indeks Broca

Dari hasil yang didapatkan, diketahuilah nilai status gizi seseorang. Apabila orang

tersebut nilai berat badannya lebih kecil dibandingkan nilai berat badan normal maka

orang tersebut mengalami status gizi kurang. Apabila orang tersebut nilai berat

badannya lebih besar dari berat badan normal maka orang tersebut mengalami status

gizi yang berlebih.

Menu Plaining

Kebutuhan gizi seseorang dipengaruhi oleh tinggi badan, berat badan, umur, jenis

kelamin, pertumbuhan, hamil/menyusui, aktivitas dan penyakit. Banyaknya masing-

masing zat gizi esensial harus dipenuhi dari makanan yang mencakup orang sehat

untuk mencegah defisiensi zat gizi sesuai dengan nilai Angka Kecukupan Gizi (AKG)

yang dianjurkan. Menu gizi yang sering kita temukan di Indonesia antara lain :

Penilaian menu kualitatif

- Penggolongan bahan makanan

- 4 sehat lima sempurna

Penilaian menu kuantitatif

- Daftar Analisis Bahan Makanan (DABM)

- Daftar Bahan Makanan Pengganti (DBMP)

- % makronutrien

Penghitungan energi berasal dari metabolisme basal, energi untuk kerja luar, dan efek

termis makanan ( SDA ). Metabolisme basal dihitung dengan 2 metode yaitu:

Metode I: Laki : BB x 1 kkal x 24 jam

Perempuan : BB x 0,9 kkalx 24 jam

Metode II: Laki : 66,4 + (13,7 x BB) + (5 x TB) – (6,8 x U)

28

Perempuan : 655 + ( 9,6 x BB) + (1,8 x TB) – (4,7 x U)

Aktivitas dipengaruhi oleh kegiatan yang dilakukan setiap hari. Ada 3 klasifikasi

aktivitas yaitu ringan sekali (30%+BM) seperti pegawai kantor, ahli hukum, dokter, dan

guru, sedang (75%+BM) seperti pekerja rumah tangga, mahasiswa, dan pekerja industri

ringan, berat (100%+BM) seperti olahragawan, buruh bangunan, dan penari balet.8

C. Kesimpulan

DM adalah gangguan endokrin yang paling banyak dijumpai. Gejala-gejala akut diabetes

mellitus disebabkan oleh efek insulin yang tidak adekuat. Hal ini karena insulin adalah satu-

satunya hormon yang dapat menurunkan kadar glukosa darah, salah satu gambaran yang

paling menonjol adalah peningkatan kadar glukosa darah, atau hiperglikemia. Jadi karena

terdapat defisiensi insulin pada penyakit DM ini dapat menyebabkan terganggunya

metabolisme dalam tubuh.

D. Daftar pustaka

1. Lauralee S. Fisologi manusia dari sel ke sistim. Edisi ke-2. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC; 2001. Hal.652-68

2. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-20. Jakarta: Penebit Buku

Kedokteran EGC; 2001. Hal.364-5

3. Faiz, Mofat. At a Glance Anatomi. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2004. Hal.42-5

4. Junqueira LC, Carneiro J. Histologi dasar teks dan atlas. Edisi ke-10. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC; 2007. Hal.398-405

5. Eroschenko VP. Atlas histologi di fiore. Edisi ke-9. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran

EGC; 2003. Hal.225-7

6. Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. Biokimia Harper. Edisi 25. Jakarta:

Penerbit Buku Kedokteran EGC;2003. Hal.152-255

7. Stryer L. Biokimia. Edisi 4. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2003. Hal.155-90

8. Achmad DS. Ilmu gizi. Edisi ke-8. Jakarta: Dian Rakyat; 2008. Hal.167-31

29