BALITA KELAPARANPutri Adheline Alang Mahasiswa Fakultas Kedokteran Semester 3 Fakultas Kedokteran UKRIDA Jakarta Jl. Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11470 Email : puualang@gmail.com

Skenario :Pada sore hari seorang anak balita yang kurus ditemukan di rumah kosong sedang menangis dan dalam kondisi lemah karena kelaparan. Menurut tetangganya, orang tua anak itu sering terlihat pergi dari rumah tersebut pada pagi dini hari. Karena rumah mereka tidak begitu dekat, mereka tidak tahu kalau anaknya ditinggal sendiri di rumah tersebut.

PENDAHULUAN Setiap manusia memilki kebutuhan gizi yang berbeda-beda tergantung dari tinggi bada, berat bada, umur, jenis kelamin. Tidak hanya itu, tetapi juga pertumbuhan, hamil/ menyusui aktivitas yang dilakukan oloeh orang tersebut dan penyakit. Pada skenario yang didapat adalah tentang seorang balita yang ditemukan dalam kondisi karena kelaparan. Dari skenario yang didapat tersebut akan dibahas mengenai struktur mikroskopik kelenjar endokrin di mana menghasilkan hormon yang berperan dalam kondisi tersebut. Selain itu perlu juga diketahui kebutuhan gizi itu teridri dari apa saja dan metabolisme energi yang dipakai.

1

PEMBAHASAN Pengaruh Hormon Korteks adrenal menghasilkan bermacam-macam hormon adrenokorteks yang semuanya adalah steroid dan brasal dari molkul prekusor sama, kolesterol. Berdasarkan efek primrnya steroid adrenal dapat dibagi menjadi tiga kategori yaitu mineralkortikoid, terutama aldosteron, yang mempengaruhi keseimbangan mineral (elektrolit); glukokortikoid, terutama kortisol yang berperan penting dalam metabolisme glukosa serta metabolisme protein dan lemak; dan hormon seks yang identik atau serupa dengan yang dihasilkan oleh gonad (testis pada pria, ovarium pada wanita).1 Kortisol, glukokortikoid utama, berperan penting dalam metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak; memperlihatkan efek permisif yang bermakna pada hormon lain dan mebantu kita mengatasi stres. Efek keseluruhan dari pengaruh metabolisme kortisol adalah meningkatkan konsentrasi glukosa darah dengan mengorbankan simpanan protein dan lemak. Secara spesifik, kortisol melaksanakan fungsi-fungsi berikut yaitu: merangsang glukoneogenesis, yang mengacu pada perubahan sumber-sumber

nonkarbohidrat (yaitu asam amino) menjadi karbohidrat di hati. Di antara waktu makan dan sewaktu puasa, saat tidak ada nutrien baru yang diserap masuk ke darah untuk digunakan dan disimpan, glikogen (bentuk simpanan glukosa) di hati cenderung habis karena teruarai menjadi glukosa untuk dibebaskan ke darah. Glukoneogenesis adalah faktor penting untuk mengganti simpanan glikogen hati dan mempertahankan kadar glukosa darah yang normal di antara waktu makan. Penggantian ini penting karena otak hanya dapat menggunakan glukosa sebagai bahan bakar metaboliknya, namun jaringan saraf sama sekali tidak dapat menyimpan glikogen. Dengan demikian, konsentrasi glukosa dalam darah harus dipertahankan pada kadar yang sesuai agar otak yang tergantung glukosa mendapat nutrisi yang adekuat. - menghambat penyerapan dan penggunaan glukosa oleh banyak jaringan, kecuali otak, sehingga glukosa dapat digunakan oleh otak yang mutlak memerlukannya sebagai bahan bakar metabolik.

2

- merangsang penguraian protein di banyak jaringan, terutama otot. Dengan menguraikan sebagian protein otot menjadi asam amino konstituennya, kortisol meningkatkan konsentrasi asam amino darah. Asam amino yang dimobilisasi ini siap digunakan untuk glukoneogenesis atau dipakai di tempat lain yang memerlukannya, misalnya untuk memperbaiki jaringan yang rusak atau sintesis struktur sel yang baru.2 - meningkatkan lipolisis, penguraian simpanan lemak di jaringan adiposa, sehingga terjadi pembebasan asam-asam lemak ke dalam darah. Asam-asam lemak yang dimobilisasi ini dapat digunakan sebagai bahan bakar metabolik alternatif bagi jaringanyang dapat memanfaatkan sumber energi ini sebagai pengganti glukosa, sehingga glukosa dapat dihemat untuk otak. Medula adrenal terdiri dari neuron-neuron simpatis pascaganglion yang mengalami modifikasi. Seperti serat simpatis, medla adrenal memang mengeluarakan norepinefrin, tetapi zat yang paling banyak disekresi adalah suatu zat kimia serupa yang dikenal sebagai epinefrin. Baik epinefrin maupun norepinefrin berasal dari kelas katekolamin, yang berasal dari asam amino tirosin. Epinefrin sama dengan norepinefrin, kecuali bahwa zat ini memilki tambahan sebuah gugus metil. Epinefrin menimbulkan beberapa efek metabolik, bahkan pada konsentrasi hormon dalam darah yang lebih rendah daripada yang dibutuhkan untuk menimbulkan efek kardiovaskuler. Secara umum, epinefrin merangsang mobilisasi simpanan karbohidrat dan lemak sehingga tersedia energi yang dapat segera digunakan oleh otot. Secara spesifik, epinefrin meningkatkan kadar glukosa darah melalui beberapa mekanisme yang berlainan. Pertama hormon ini merangsang glukoneogenesis dan glikogenolisis di hati, yang terakhir mengacu pada penguraian simpanan glikogen menjadi glukosa yang kemudian dibebaskan ke dalam darah. Epinefrin juga merangsang glikogenolisis di otot rangka. Epinefrin dan sistem simpatis juga memiliki efek hiperglikemik dengan menghambat sekresi insulin, hormon pankreas terutama berperan menurunkan kdar gulad ari darah, dan dengan merangsang glukagon , hormon pankreas lainnya yang meningkatkan glikogenolisis dan glukoneogenesis hati. Selain meningkatakan kadar gula darah, epinefrin juga menignkatkan kadar asam lemak darah dengan mendorong lipolisis.3

3

Efek metabolik epinefrin sesuai untuk situasi fight or flight. Kadar glukosa dan asam lemak yang meningkat merupakan tambahan bahan bakar untuk menjalankan berbagai aktivitas otot yang dibutuhkan pada keadaan terebut dan juga memastikan bahwa otak mendapat cukup makanan selama krisis saat individu yang bersangkutan tidak mengkonsumsi nutrien baru. Otot dapat mengggunakan asam lemak sebagai sumber nergi, tetapi otak tidak. Epinefrin uga meningkatkan laju metabolisme keseluruhan. Epinefrin dan norepinefrin menyebakan pengeluaran keringat, yang membantu tubuh mengeluarkan panas ekstra yang disebabkan oleh meningkatnya aktivitas otot.4 Selain menyerupai efek pelepasan muatan saraf noradregenik, norepinefrin dan epinefrin memperlihatkan efek metabolik yang mencakup glikogenolisis di ahti dan otot rangka, mobilisasi asam lemak bebas, peningkatan laktat plasma dan stimulasi tingkat metabolik.keduanya juga meningkatkan kekuatan dan kecepatan kontraksi jantung terisolasi. Norepinefrin dan epinefrin juga menyebabkan peningkatan cepat tigkat metabolik yang independen terhadap hati dan peningkatan ringan yang timbul lebih lambat yang hilang dengan hepatektomi serta bersamaan dengan peningkatan konsentrasi laktat darah. Efek kalorigenik ini tidak terjadi bila tidak terdapat tiroid dan korteks adrenal.5 Selain glandula adrenal juga terdapat pankreas yang juga menghasilkan hormon yang ikut berperan. Pankreas adalah suatu organ yang terdiri dari jaringan eksokrin dan endokrin. Bagian eksokrin pankreas mengeluarkan larutan basa encer dan enzim-enzim pecernaan melalui duktus pankreatikus ke dalam lumen saluran pencernaan. Di antara sel-sel eksokrin pankreas tersebar kelompok-kelompok ataupulau-pulau sel endokrin yang juga dikenal sebagai pulau-pulau langerhans. Jenis sel endokrin pankreas yang paling banyak dijumpai adalah sel (beta), tempat sintesis dan sekresi insulin. Yang juga penting adalah sel (alfa) yang menghasilkan glukagon. Sel D (delta) adalah tempat sintesis somatostatin, sedangkan sel endokrin yang paling jarang, sel PP, mengeluarkan polipeptida pankreas. Hormon pankreas yang paling penting untuk mengatur metabolisme bahan bakar adalah insulin dan glukagon. Somatostatin juga dihasilkan oleh hipotalamus, tempat hormon tersebut berfungsi menghambat sekresi hormon pertumbuhan dan TSH. Selain itu, somatostatin dihasilkan oleh sel-sel yang membentuk lapisan dalam saluran pencernaan, tempat hormon ini diperkirakan bekerja lokal sebagai zat parakrin untuk menghambat4

sebagian besar proses pencernaan. Somatostatin juga menimbulkan berbagai efek inhibisi terhadap saluran pencernaan, yang efek keseluruhannya adalah menghambat pencernaan nutrien dan mengurangi penyerapan nutrien. Dengan menimbulkan efek 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. Masih sedikit yang diketahui mengenai polipeptida pankreas. Tampaknya hormon ini memilki efek yang terutama berkaitan dengan inhibisi fungsi pencernaan. Polipeptida pankreas tampaknya tidak memilki fek langsung pada metabolisme karbohidrat, protein, atau lemak. Insulin memilki efek penting pada metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta mendorong penyimpanan nutrien-nutrien tersebut. Efek pada karbohidrat yaitu: - mempermudah masuknya glukosa ke dalam sebagian besar sel. Molekul glukosa tidak mudah menembus membrans sel tanpa adanya insulin. Dengan demikian, sebagian besar jaringan sangat bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa dari darah dan menggunakannya. - merangsang glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa baik di otot maupun hati. - menghambat glikogenolisis, penguaraian glikogen menjadi glukosa. Dengan menghambat penguraian glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat dan menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati. - menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati dengan menghambat glukoneogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati.

Selain itu, efeknya pada lemak antara lain meningkatkan transportasi glukosa ke dalam jaringan adiposa, seperti yang dilakukannya pada kebanyakan sel tubuh; mengaktifkan enzim-enzim yang mengkatalisasi pembentukan asam lemak dari turunan glukosa, meningkatkan masuknya asamasam lemak dari darah ke dalam sel jaringan adiposa, dan menghambat lipolisis (penguraian lemak) sehingga terjadi penurunan pengeluaran asam lemak dari jaringan adiposa ke dalam5

darah. Sedangkan pada protein, efeknya mendorong transportasi aktif asam-asam amino dari darah ke dalam otot dan jaringan lain. Insulin juga meningkatkan kecepatan penggabungan asam amino ke dalam protein dengan merangsang perangkat pembuat protein di dalam sel serta menghambat penguraian protein. Walaupun insulin berperan sentral dalam mengontrol penyesuaian-penyesuaian metabolik antara keadaan absorptif dan pasca-absorptif, glukagon juga sangat penting. Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolik yang juga dipengaruhi oleh insulin, tetapi umumnya efek glukagon berlawanan dengan efek insulin. Efek keseluruhan glukagon pada metabolime karbohidrat timbul akibat peningkatan pembentukan dan pengeluaran glukosa oleh hati sehingga terjadi peningkatan kadar glukosa darah. Menimbulkan efek hiperglikemik dengan menurunkan sintesis glikogen, meningkatkan glikogenolisis, dan merangsang glukoneogenesis. Glukagon juga melawan efek insulin berkenaan dengan metabolisme lemak dengan mendorong penguraian lemak dan megnhambat sintesis trigliserida meningkatkan pembentukan keton di hati dan mendorong perubahan asam lemak menjadi badan keton. Glukagon menghambat sintesis protein dan meningkatkan penguraian protein di hati. Stimulasi glukoneogenesis juga memperkuat efek katabolik glukagon pada metabolisme protein di hati.

Kebutuhan Gizi Karbohidrat Karbohidrat adalah penghasil utama energi. Karbohidrat yang terdapat pada makanan umumnya hanya tiga jenis ialah monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Mono dan disakarida terasa manis, sedangkan polisakarida tidak mempunyai rasa (tawar). Di dalam bahan makanan nabati terdapat dua jenis polisakarida yaitu dapat dicerna dan yang tidak dapat dicerna. Yang dapat dicerna ialah zat tepung (amylum) dan dekstrin. Yang tidak dapat dicerna ialah selulosa, pentosa dan galaktan. Plisakarida di dalam bahan makanan hewani dapat dicerna dan disebut glikogen. Tidak ada polisakarida hewani yang tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia.6

Sumber utama karbohidrat di dalam makanan berasal dari tumbuh-tumbuhan, dan hanya sedikit saja yang termasuk bahan makanan hewani. Yang merupakan sumber energi utama terutama terdapat dalam bentuk zat tepung (amylum) dan zat gula (mono dan disakarida). Sumber yang kaya akan karbohidrat umumnya termasuk bahan makanan pokok. Bahan makanan pokok di Indonesia dapat berupa beras, (serealia), akar dan umbi, serta ekstrak tepung seperti sagu. Karbohidrat hewani berbentuk glikogen, terutama terdapat dalam otot (daging) dan hati.5 Di dalam tubuh, karbohidrat merupakan salah satu sumber utama energi dan yang paling murah. Simpanan energi di dalam otot dan hati terdapat sebagai glikogen, salah satu bentuk karbohidrat yang mudah dimobilisasikan bila badan memerlukan banyak energi. Mono dan disakarida berfungsi sebagai pemanis di dalam makanan. Tingkat manis sebagai standar diambil sucrosa (100), dan berturut-turut: fruktosa (173), glukosa (74), galaktosa (32), maltosa (32) dan laktosa (16).6 Karbohidrat menghasilkan energi sebesar 4,1 kilokalori/gr, di mana komposisi gizi yang dibutuhkan adalah 60-70% total kalori/hari.3 Protein Di 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. Dari 20-24 jeins asam amino yang dihasilkan dalam hidrolisa total suatu protein, da 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 yait lysine, leucine, isoleucine, valine, threonin, phenylalanine, methionin, tryptophane, sedangkan untuk anak-ank yang

7

sedang tumbuh ditambah dua jenis lagi yaitu histidin dan arginin.Asam amino nonesensial seperti glisin, arginin, prolin, asam glutamat, asam aspartat, serin dan alanin.3 Berdasarkan 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. Fungsi 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. Dalam bentuk khromosom, protein juga berperan dalam menyimpan dan meneruskan sifat-sifat keturunan dalam bentuk gen.6 Protein menghasilkan 4,1 kilokalori/gr di mana komposisi gizi yang dibutuhkan 10-15% total kalori/hari.3 Lemak Lemak di dalam makanan yang memegang peranan penting ialah yang disebut lemak netral atau triglicerida, yang molekulnya terdiri atas satu molekul glycerol (glycerin) dan tiga molekul asam lemak, yang diikatkan pada glycerol tersebut dengan ikatan ester. Menurut sumbernya dibedakan atas lemak nabati dan lemak hewani. Lemak nabati berasal dari bahan makanan tumbuh-tumbuhan, sedangkan lemak hewani berasal dari binatang termasuk ikan, telur, dan susu. Kedua jenis lemak ini berbeda dalam jenis asam lemak yang menyusunnya. Lemak nabati mengandung lebih banyak asam lemak tak jenuh, yang menyebabkan asam lemak tak jenuh, yang menyebabkan titik cair yang lebih rendah, dan dalam suhu kamar berbentuk cair, disebut minyak. Lemak hewani mengandung terutama asam lemak jenuh, khususnya mempunyai rantai rantai karbon panjang yang mengakibatkan dalam suhu kamar berbentuk padat inilah yang biasa oleh awam disebut lemak atau gaji.8

Fungsi lemak di dalam makanan memberikan rasa gurih, memberikan kualitas renyah, terutama pada makanan yang digoreng, memberikan kandungan kalori tinggi dan memberikan sifat empuk (lunak) pada kue yang dibakar. Di dalam tubuh, lemak berfungsi sebagi cadangan energi dalam bentuk jaringan lemak yang ditimbun di tempattempat tertentu, yang memberikan fiksasi organ tersebut, seperti biji mata dan ginjal. Jaringan di bawah kulit melindungi tubuh dari hawa dingin. Lemak menghasilkan 9 kilokalori/gr di mana komposisi gizi yang dibutuhkan 20-35%.3

Metabolisme Energi Metabolisme normal mencakup adaptasi terhadap masa kelaparan, aktivitas fisik, kehamilan dan menyusui. Kebutuhan akan bahan bakar metabolik relatif konstan sepanjang hari karena aktivitas fisik rerata meningkatkan laju metabolik hanya sekitar 4050% di atas laju metabolik basal. Jika asupan bahan bakar metabolik selalu lebih besar daripada pengeluaran energi, kelebihan bahan bakar ini disimpan, umumnya sebagai triasilgliserol di jaringan adiposa, sehingga timbul obesitas dan berbagai masalah kesehatan yang menyertainya. Sebaliknya, jika asupan bahan bakar metabolik terus menerus lebih sedikit daripada pengeluaran enegi, cadangan lemak dan karbohidrat nihil, asam amino yang berasal dari pergantian protein digunakan untuk metabolisme yang menghasilkan energi, bukan untuk sintesis protein sehingga terjadi emaciation (kurus kering), pengecilan otot (wasting), dan akhirnya kematian. Pada keadaan kenyang, setelah makan, pasokan karbohidrat berlimpah, dan bahan bakar metabolik untuk kebanyakan jaringan adalah glukosa. Pada keadaan puasa glukosa harus dihemat untuk digunakan oleh sistem saraf pusat (yang sangat bergantung sepenuhnya pada glukosa) dan sel darah merah (yang bergantung pada glukosa). Jadi, jaringan yang menggunakan bahan bakar selain glukosa dapat menggunakan bahan bakar alternatif; otot dan hati mengoksidasi asam lemak dan hati membentuk badan keton dari asam lemak untuk diekspor ke otot dan jaringan lain. Sewaktu cadangan glikogen menyusut, asam-asam amino yang berasal dari pergantian protein digunakan untuk glukoneogenesis. Pembentukan dan pemakaian

9

cadangan triasilgliserol dan glikogen, serta tingkat penyerapan dan oksidasi glukosa oleh jaringan, sebagian besar dikontrol oleh hormon insulin dan glukagon.7

Metabolisme Karbohidrat Karbohidrat adalah komponen utama dalam makanan yang merupakan sumber energi yang utama bagi organisme hidup. Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Glukosa adalah bahan bakar utama kebanyakan jaringan. Glukosa dimetabolisme menjadi piruvat melalui jalur glikolisis. Jaringan aerob memetabolisme piruvat menjadi asetil koA yang dapat memasuki asam sitrat untuk oksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O, yang berkaitan dengan pembentukan ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Glikolisis juga dapat berlangsung secara anaerob (tanpa oksigen), dengan produk akhir berupa laktat. Glukosa dan metabolitnya juga ikut serta dalam proses lain, misalnya (1) sintesis polimer simpanan glikogen di otot dan rangka hati, (2) jalur pentosa fosfat suatu alternatif sebagai jalur glikolisis. Jalur ini adalah sumber ekuivalen produksi (NADPH) untuk sintesis asam lemak dan sumber ribosa untuk membentuk nukleotda dan dan asam nukleat. (3) Triosa fosfat membentuk gugus gliserol triasil gliserol. (4) Piruvat dan zat-zat anta siklus asam sitrat menyediakan kerangka karbon untuk sintesis asam amino dan asetil koA adalah prekusor sam lemak dan kolwsterol (dan karenanya semua steroid dibentuk oleh tubuli).8 Metabolisme utamanya yaitu yang pertama glikolisis Emden Myerhof (EM). Pada glikolisis EM, menguraikan glukosa menjadi piruvat (dalam keadaan aerob) atau laktat (dalam keadaan anaerob) untuk menghasilkan energi. Terjadi di sitosol. Jumlah ATP yang dihasilkan pada keadaan aerob yaitu 8 ATP/mpl glukosa dan pada keadaan anaerob menghasilkan 2 ATP/mol glukosa. Di dalam sel darah merah (eritrosit), glikolisis EM selalau anaerob dan hasil akhirnya asam laktat. Proses yang kedua yaitu oksidasi piruvat menjadi asam laktat. Proses ini terjadi di mitokondria. Di dalam sel darha merah tidak ada mitokondria, maka piruvat diubah menjadi laktat. Enzim yang digunakan yaitu piruvat dehidrogenase yang meningkat pada

10

saat/setelah makan, nerhenti saat lapar, meningkat bila banyak piruvat, dan dihambat oleh peningkatan asetil koA. Selanjutnya siklus asam sitrat merupakan jalur akhir metabolisme bermacam zat. Terjadi di mitokondria. Diawali dengan oksidasi setil koaA membentuk suatu siklus. Asetil koAdapat diperoleh dari oksidasi karbohidrat, lemak dan asam amino. Terjadi di mitokondria. SAS adalah suatu rangkaian reaksi yang melakukan oksidasi terhadap asetil koA, membebaskan H+ dan e- sehingga menghasilkan ATP. SAS berfungsi amfibolik yaitu berfungsi dalam jalur anabolik dan katabolik. Siklus terdiri dari penggabungan 1 molekul asetil koA (2C) dengan asam dikarboksilat (4C) oksaloasetat asam trikarboksilat (6C) yaitu asam sitrat. Dalam siklus asam sitrat dihasilkan 12 ATP. Jadi, produksi ATP pada oksidasi 1 molekul glukosa adalah Glikolisi EM pada keadaan aeob 8 ATP, oksidasi piruvat menjadi asetil koA 6 ATP, dana pada siklus asam sitrat yaitu 24 ATP. Pada keadaan aerob dihasilkan 38 ATP. 2 Glikogenesis yaitu pembentukan glikogen dari glukosa. Sebagai persediaan energi cadangan terutama di hati dan otot. Glikogenesis meningkat setelah makan dan glikogenensis menurun pada saat puasa/lapar. Fugnsi glikogen otot adalah sebagi sumber glukosa untuk glikolisis di otot (energi). Fungsi glikogen hati yaitu sebagai simpanan glukosa dan untuk penyediaan darah (utuk mempertahankan kdadr glukosa darah terutama antara waktu makan dan kerja otot). Di hati ada enzim glukosa 6- fosfatase yang mengkatalisis glukosa 6Pglukosa. Di otot tidak ada enzim glukosa 6-fosfatase. Proses pembentukan glikogen memerlukan 3 enzim yaitu enzim UDP-glukosa fosorilase (untuk pembentukan UDP-glu dari glukosa 1P + UTP dengan melepaskan 2 Pi), enzim glikogen sintase (untuk pembentukan unit glukosil 1 4 dari molekul glikogen primer + UDP glukosa) dan enzim percabangan (branching enzim) untuk membentuk unit 16 glikogen. Enzim ini akan memindahkan segmen glukosa dari glikogen ( 6 molekul glukosa) ke bagian cabang lain bila sudah terbentuk 11 glukosa. Glikogenolisis adalah proses pemecahan glikogen menjadi glukosa, di hati dan otot. Di hati glikogenolisis meningkat menyebabkan glukosa darah meningkat. Di otot, glikogenolisis berubah menjadi piruvat (aerob) atau laktat (anaerob pada kerja fisik, olahraga berat). Enzim yang berperan yaitu fosforilase yaitu merupakan wnzim regulator yang mengkatalissi reaksi pemecahan ikatan glikosidik/fosforolisis (pemecahan dengan11

fosfat). Oleh fosforilase tiap 1 molekul glukosa pada rantai lurus dilepaskan menjadi glukosa 1P sampai tinggal 4 molekul glukosa pada cabang. Enzim glukan transferase memindahkan 3 segmen glukosa dari 4 sisa glukosa ke rantai lurus yang berdekatan dan meninggalkan 1 glukosa pada cabang tersebut. Debranching enzim menghidrolisi tempat percabangan, meutus 1 molekul glukosa pada cabang tersebut menghasilkan glukosa bebs (pemecahan hidrolitik) meniadakan percabangan (amilo [16] glukosidase). Glukoneogenesis merupakan pembentukan karbiohidrat (glukosa/glikogen) dari senyawa bukan karbohidrat seperti asam amino glukogenik, laktat, gliserol, dan propiaonat. Tujuannya yaitu untuk menyediakan glukosa di dalam tubuh bila kekurangan, misalnya keadaan letih, puasa. Terjadi di hati dan ginjal. Proses ini melibatkan kebalikan dari sebagian besar glikolisis EM, SAS, dan beberapa reaksi.3 Metabolisme Protein Asam-asam amino diperlukan untuk mebentuk enrgi. Sebagian harus dipasok dari makanan (asam amino esensial) karena tidak dapat dibentuk di tubuh. Sisanya asam amino non esensial yang berasal dari makanan, tetapi juga dapat dibentuk dari zat-zat antar metabolik melalui transaminasi dengan menggunakan nitrogen amino dari asam amino lain. Setelah deaminasi nitrogen amino dikeskresikan sebagai urea, dan kerangka kabon yang tesisa setelah transaminasi dapt (1) dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat (2) digunaka untuk membentuk glukosa (glukoneogenesis) atau (3) untuk membentuk badan keton. Beberapa asam amino menjadi prekusor bagi senyawa lain, misalnya purin, pirimidin, hormon, seperti epinefrin, tiroksin, dan neurotransmiter. Metabolisme Lemak 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.

12

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 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.

Diet

Trigliserida

Esterifikasi

Lipolisis

Steroid

Asam lemak

Steroidogenesis

Lipid

Gliserol Karbohidrat Protein

Lipogenesis

Oksidasi beta

Kolesterogenesis

Kolesterol

Asetil-KoA

+ ATP

Ketogenesis Siklus asam sitrat ATP CO2 H2O

Aseto asetat

hidroksi butirat

Aseton

13

Gambar 12. Metabolisme lipid

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 3fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

Gambar 13. Metabolisme gliserol

Oksidasi asam lemak jenuh (oksidasi beta asam lemak) Lemak dalam tubuh tidak hanya berasal dari makanan yang mengandung lemak, tetapi dapat pula berasal dari karbohidrat dan protein. Hal ini dapat terjadi karena ada hubungan antara metabolisme karbohidrat, lemak, protein atau asam amino. Asam lemak yang terjadi pada proses hidrolisis lemak, mengalami proses oksidasi dan menghasilkan asetil-KoA. Berikut ini adalah tahap-tahap reaksi: 1. Pembentukan asil-KoA dari asam lemak berlangsung dengan katalis enzim asil-KoA sintase (tiokinase).

14

Gambar 14. Oksidasi asam lemak

Mula asam lemak bereaksi dengan ATP dan enzim membentuk kompleks enzimasiladenilat. Molekul asilaadenilat terdiri atas gugus asil yang berikatan dengan gugus fosfat pada AMP. Molekul ATP dalam reaksi ini diubah menjadi AMP dan pirofosfat. Kemudian asil AMP bereaksi dengan koenzim A membentuk asil-KoA. Pirofosfat dengan segera terhidrolisis menjadi 2 gugus fosfat. 2. Reaksi kedua ialah pembentukan enoil-KoA dengan cara oksidasi. Enzim asil-KoA dehidrogenase berperan sebagai katalis dalam reaksi ini. Koenzim yang dibutuhkan dalam reaksi ini ialah FAD yang berperan sebagai akseptor hydrogen. Dua molekul ATP dibentuk untuk tiap pasang elektron yang ditransportasikan dari molekul FADH2 melalui transpor elektron. 3. Reaksi ketiga, enzim enoil-KoA hidratase merupakan katalis yang menghasilkan Lhidroksiasil koenzim A. Reaksi ini ialah reaksi hidrasi terhadap ikatan rangkap antara C-2 dan C-3. 4. Reaksi keempat adalah reaksi oksidasi yang mengubah hidroksiasil-KoA menjadi ketoasil-KoA. Enzim L-hidroksiasil koenzim A dehidrogenase merupakan katalis dalam reaksi ini dan melibatkan NAD yang direduksi menjadi NADH. Proses oksidasi kembali NADH ini melalui transpor elektron menghasilkan 3 ATP. 5. Tahap kelima adalah reaksi pemecahan ikatan C C, sehingga menghasilkan asetilKoA dan asil-KoA yang mempunyai jumlah atom C yang dua buah lebih pendek dari molekul semula. Asil-KoA yang terbentuk pada reaksi tahap 5, mengalami metabolisme lebih lanjut melalui reaksi tahap 2 hingga tahap 5 dan demikian seterusnya sampai rantai C pada asam lemak terpecah menjadi molekul-molekul asetil-KoA. Selanjutnya asetil-KoA dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O melalui siklus asam sitrat atau digunakan untuk reaksi-reaksi yang memerlukan asetil-KoA.

15

Gambar 15 oksidasi beta dan siklus asam sitrat

Oksidasi asam lemak tidak jenuh Seperti pada asam lemak jenuh, tahap pertama oksidasi asam lemak tidak jenuh adalah pembentukan asil-KoA. Selanjutnya molekul asil-KoA dari asam lemak tidak jenuh tersebut mengalami pemecahan melalui proses oksidasi seperti molekul asam lemak jenuh, hingga terbentuk senyawa sis-sis-asil KoA atau trans-sis-asil KoA, yang tergantung pada letak ikatan rangkap pada molekul tersebut.

Pembentukan dan Metabolisme Senyawa Keton Asetil-KoA yang dihasilkan oleh reaksi oksidasi asam lemak dapat ikut dalam siklus asam sitrat apabila penguraian lemak dan karbohidrat seimbang. Dalam siklus asam sitrat, asetil-KoA bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilkan asam sitrat. Jadi, ikut sertanya asetil-KoA dalam siklus asam sitrat tergantung pada ketersedian asam oksaloasetat dan hal ini bergantung pula pada konsentrasi karbohidrat. Dalam keadaan berpuasa atau kekurangan makan, konsentrasi karbohidrat (glukosa) berkurang, sehingga sebagian dari asam oksaloasetat diubah menjadi glukosa. Karenanya, asetil-KoA dari lemak tidak masuk ke dalam siklus asam sitrat tetapi diubah menjadi asam oksaloasetat, asam hidroksibutirat dan aseton. Ketiga senyawa ini dinamakan senyawa keton. Asam asetoasetat terbentuk dari asetil-KoA melalui tiga tahap reaksi:16

1. 2 molekul asetil-KoA berkondensasi membentuk asetoasetil-KoA oleh enzim ketotiolase yang menjadi katalisnya. 2. kedua asetoasetil-KoA bereaksi dengan asetil-KoA dan air menghasilkan 3hidroksi-3-metilglutaril koenzim A. Dalam reaksi ini enzim hidroksi-metilglutaril KoA bekerja sebagai katalis. 3. Reaksi ketiga ialah pemecahan 3-hidroksi-3-metilglutaril koenzim A menjadi asetil-KoA dan asam asetoasetat. Asam asetotasetat yang terjadi, secara spontan membentuk aseton dengan jalan dekarboksilasi. Di samping itu asam asam 3-hidroksi-butirat dapat dibentuk dari asam asetoasetat dengan jalan reduksi. Enzim yang bekerja ialah D-3-

hidroksibutirat dehidrogenase dengan NADH sebagai koenzim.

Sintesis Asam Lemak Sintesis asam lemak bukan berarti kebalikan dari jalur penguraian asam lemak, artinya pembentukan asam lemak sebagian besar berlangsung melalui jalur metabolik lain, walaupun ada sebagian kecil asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak di dalam mitokondria. 3 Pada hakikatnya, sintesis asam lemak berasal dari asetil-KoA. Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma, sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat di mitokondria. Reaksi awal adalah karboksilasi asetil-KoA menjadi malonil-KoA. Reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP. Dalam sintesis malonil-KoA ini, malonil-KoA karboksilase yang mempunyai gugus prostetik biotin sebagai katalis. Reaksi pembentukan malonil-KoA sebenarnya terdiri dari 2 reaksi sebagai berikut: 1. Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin. Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi karboksilasi biotin. 2. Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil-KoA yang dikatalis oleh transkarboksilase.

17

Tahap berikutnya dalam sintesa asam lemak adalah pembentukan asetil ACP dan malonil ACP, dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilase. Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disintesis berawal dari propionil ACP. Asetil ACP dan malonil ACP bereaksi membentuk asetoasetil ACP, dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalis. Pada reaksi kondensasi ini, senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan senyawa 3 atom C dan CO2 dibebaskan. Tahap selanjutnya ialah reduksi gugus keto pada C nomor 3, dari asetoasetil ACP menjadi 3-hidroksi butiril ACP dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis. Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrasi). Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase. Reaksi terakhir dari putaran pertama sintesis asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil-KoA menjadi butiril ACP. Putaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama. Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACP.

18

Gambar 16 sintesis asam lemak

Biosintesis Trigliserida Tahap pertama sintesis trigliserida ialah pembentukan gliserofosfat (reaksi 1) , baik dari gliserol maupun dari dihidroksi dan aseton fosfat (reaksi 2). Reaksi 1 berlangsung dalam hati dan ginjal dan reaksi 2 berlangsung dalam mukosa usus serta dalam jaringan adipose. Selanjutnya gliserofosfat yang telah terbentuk bereaksi dengan 2 mol asil-KoA membentuk suatu asam fosfatidat (reaksi 3). Tahap berikutnya ialah reaksi hidrolisis

19

asam fosfatidat ini dengan fosfatase sebagai katalis dan menghasilkan suatu 1,2digliserida (reaksi 4). Asilasi terhadap 1,2-digliserida ini merupakan tahap akhir karena molekul asil koenzim A akan terikat pada atom C nomor 3, sehingga terbentuk trigliserida.

Biosintesis Fosfolipid Sebelum membentuk trigliserida 1,2 digliserida dapat bereaksi dengan sitidindifosfatkolin (CDP-kolin) menghasilkan fosfatidilkolin. Selain itu 1,2 digliserida dapat pula bereaksi dengan sitidinfosfat-etanolamina menghasilkan fosfatidil etanolamina. Etanolamina atau kolin mengikat gugus fosfat dari ATP dengan enzim kinase sebagai katalis dan menghasikan fosfoetanolamina atau fosforilkolin. Kemudian fosfoetanolamina atau fosforilkolin bereaksi sebagai sitidintrifosfat (CTP) menghasilkan CDP-etanolamina atau CDP-kolin. Katalis untuk reaksi ini ialah transferase. CDPetanolamina atau CDP-kolin dapat bereaksi dengan 1,2 digliserida membentuk fosfatidil etanolamina atau fosfatidil kolin. Fosfatidiletanolamina dapat juga terbentuk dari fosfatidilserin dengan reaksi dekarboksilasi. Sebaliknya fosfatidilserin dapat terbentuk dari fosfatidil etanolamina dengan serin. Dalam reaksi ini terjadi pergantian gugus etanolamina dengan gugus serin.

Biosintesis Kolestrol Pada dasarnya kolesterol disintesis dari asetil-KoA melalui beberapa tahapan reaksi. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa asetil-KoA diubah menjadi isopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat melalui beberapa reaksi yang melibatkan beberapa jenis enzim. Selanjutnya isopentenil pirofosfat dan dimetalil pirofosfat bereaksi membentuk kolesterol. Pembentukan kolesterol ini juga berlangsung melalui beberapa reaksi yang membentuk senyawa-senyawa antara, yaitu geranil pirofosfat, skualen, dan lanosterol..

20

PENUTUP Metabolisme merupakan jumlah total berbagai reaksi kimia dan fisika yang berlangung di jaringan. Metaboliseme ini sangat diperlukan oleh tubuh. Metabolisme normal mencakup adaptasi terhadap masa kelaparan, aktivitas fisik, kehamilan dan menyusui. Kebutuhan akan bahan bakar metabolik relatif konstan sepanjang hari karena aktivitas fisik rerata meningkatkan laju metabolik hanya sekitar 40-50% di atas laju metabolik basal. Pada keadaan kenyang, setelah makan, pasokan karbohidrat berlimpah, dan bahan bakar metabolik untuk kebanyakan jaringan adalah glukosa. Pada keadaan puasa glukosa harus dihemat untuk digunakan oleh sistem saraf pusat (yang sangat bergantung sepenuhnya pada glukosa) dan sel darah merah (yang bergantung pada glukosa). Jadi, jaringan yang menggunakan bahan bakar selain glukosa dapat menggunakan bahan bakar alternatif; otot dan hati mengoksidasi asam lemak dan hati membentuk badan keton dari asam lemak untuk diekspor ke otot dan jaringan lain. Sewaktu cadangan glikogen menyusut, asam-asam amino yang berasal dari pergantian protein digunakan untuk glukoneogenesis. Pembentukan dan pemakaian cadangan triasilgliserol dan glikogen, serta tingkat penyerapan dan oksidasi glukosa oleh jaringan, sebagian besar dikontrol oleh hormon insulin dan glukagon. Dari berbagai penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa terdapat berbagai kelenjar endokrin yang memiliki peran dalam menghasilkan berbagai hormon yang diperlukan untuk metabolisme. Selain itu, kebutuhan gizi yang diperlukan yang terutama yaitu karbohidrat, lemak, dan protein di mana berbagai metabolismenya sangat penting untuk tubuh.

21

DAFTAR PUSTAKA1) Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem edisi 2. Jakarta: EGC; 2001.p.641-66. 2) Snell RS.Anatomi klinik untuk mahasiswa kedokteran. Jakarta: EGC; 2006. 3) Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2003.p.373-97. 4) Diet sehat. Diunduh dari: www.tanyadokteranda.com/artikel/2007/09/kenali-ciri-ciri-dietsehat: 20 Oktober 2011. 5) Gizi Balita. Diunduh dari: www.tanyadokteranda.com/artikel/2009/07/balita-anda-sehat: 20 Oktober 2011 6) Guyton H. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: ECG ;2008. 7) Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper. 27th ed. Jakarta: EGC; 2006. p. 139-224.

22