Unsur anorganik yang esensial

14 mineral esensial utk fungsi tubuh

Berperan dalam kesehatan

Membantu reaksi kimia berlangsung dalam sel

Membantu kontraksi otot

2 kelompok

Mineral Makro

Mineral Mikro

Mineral Makro

• kebutuhan > 100mg/hari

Calcium- Ca, sodium- Na, potassium- K

chloride-Cl, phosphorus-P, magnesium- Mg

and sulfur-S

Monovalent cation, Na+, K+

Monovalent anion, Cl-

Divalent cation, Ca2+, Mg2+

Kompleks, HPO4=, HCO3

-

• kebutuhan < 100 mg/hari

Besi-Fe, zinc-Zn, copper-Co, selenium-

Se, chromium- Cr, iodide-I, manganese-

Mn, molybdenum, and fluoride-F

Pada umumnya tidak berubah bentuk atau

struktur selama proses melakukan fungsi biologi

Sebagian besar mineral diserap dari diet dalam

bentuk garam larut dalam air.

Tidak dpt rusak karena panas, asam, oksigen,

atau UV

Fraksi jumlah total mineral yg diserap utk melakukan fungsinya

Pencernaan

penyerapan

Tempat tempat melakukan fungsi

Transport dalam darah

Transport Membrane Kehilangan

selama

proses

Fase paling kritis utk

mineral

Perpindahan dalam Intracellular

Eksresi lewat Hati dan ginjal

Faktor yg dapat meningkatkan

ketersediaan

Faktor yg dapat menurunkan

ketersediaan

Defisiensi mineral akan

meningkatkan absorpsi

Adanya pengikat logam spt

oksalat pada sayuran

Pemasakan terutama pada

legume (panas akan memecah

ikatan kompleks mineral)

Phytat dalam gandum

Vit C meningkatkan absorpsi

beberapa mineral spt Fe

Poliphenol dalam teh dan

kopi

Vit D meningkatkan absorpsi

Ca, P dan Magnesium

Suplementasi satu jenis

mineral dapat

mempengaruhi absorpsi

mineral lain (kompetisi)

oksalat, menghalangiabsorpsi Ca (bayam)

fitat

1. Menjaga kesetimbangan cairan dalam tubuh

Na+ dan Cl- berada diluar sel.

K+(dibantu Ca, Mg dan S) berada di dalam sel

Tanpa mineral tsb sel akan menggelembungkmd terdesintegrasi karena terlalu banyak air atau mengerut karena dehidrasi

2. Berperan dalam proses metabolisme (kofaktor)

Misal: Selenium sbg kofaktor enzim antioksidangluthathione peroxidase.

Reaksi metabolisme lain : produksi energi,

kontraksi otot, dan transmisi saraf

3. Berperan dalam pembentukan strukturtulang (Ca, P, Mg, Fl ); keratin (S)

4. Fungsi yg unik (pembentukan sel darah, hormon, (e.g., heme, thyroid hormones)

Enzim dan kofaktor

Tubuh mempertahankan secara ketat

kesetimbangan mineral

◦ GI tract

Mengatur absorpsi dari makanan berdasar

kebutuhan tubuh

Mineral di cairan lambung dan tidak diserap di

usus halus dapat di keluarkan atau di reabsorpsi

di usus besar

◦ Ginjal

Mengeksresikan kelebihan mineral dan re-

absorpsi mineral ketika tubuh membutuhkan

Mineral makroKebutuhan : orang dewasa 800-1200mg/hari. ibu hamil 1000-1300mg/hari. Ibu menyusui 1300mg/hari.

SUMBER CaProduk susuTulang ikan, sardine, salmonKacang-kacanganKedelai- tempe tahuSayuran berdaun hijauOrange juice dan sereal yg di fortifikasi

Menjalankan fungsi sel

Pembentukan tulang dan gigi

(99% Ca ada di tulang dan gigi)

Kontraksi otot dan relaksasi

Pembekuan darah

Mempertahankan detakjantung

Mengatur konduksi syaraf

Molekul lipofilik

Stomach

1. Transport melaui membran sel luminal (apical) , i.e.,

mulai pada transcellular

2. Penanganan dalam enterocyte, i.e., mediate transcellular

3. Transport melalui membran antiluminal basolateral

ke dalam sirkulasi, i.e., end of transcellular.

Hanya logam dalam bentuk akuous dapat

ditransport ke dalam enterocyte

4. Transport antar sel, i.e., paracellular

Mucosal Side

Serosal Side

Basolateral

Surface

(antiluminal

surface)

Apical

surface

Microvilli

Ca CaCa

Enterocyte

Untuk sampai ke serosal ,

mineral harus melewati

enterocyte atau

perbatasan antar

enterocyte (paraseluler

<1%)

Fe Fe

Fe Fraksi yg besar Fe

dapat diikat

(sequestered) dalam

sitosol dari

enterocyte

Dua kategori ion logam

1. Kelarutan tdk tergantung pH

2. Kelarutan yg tergantung pH

Contoh : Na+, K+, Mg2+, Ca2+

Contoh : Cu2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+

Category 2 ion logam larut dalam air, tetapi membentuk

“polimer hidroksi” yg tidak larut pd pH netral atau alkali

(basa)

Category 1 ion logam larut dalam GI pH 1-8

Paracellular – Vit D-independent

Transcellular – Vit D-dependent

Mechanism of Intestinal Calcium Absorption

Fig. 9 Chang, E, Sitrin, M, Black, D. Gastrointestinal, Hepatobiliary, and Nutritional Physiology. Lippincott – Raven, Philadelphia, PA; 1996:

204.

Faktor yang membantu absorpsi Ca

1. Vit.D ; mempengaruhi sintesa Ca binding protein

di epithelial sel dan membantu penyerapan Ca.

Contoh susu difortifikasi vit D

2. Parathyroid hormone (PTH) meningkatkan

absorpsi Ca melalui peningkatan sintesa calcitriol.

3. Keasaman (pH rendah) adalah kondisi yg sesuai

utk absorpsi Ca .

4. Laktosa membantu uptake Ca

5. Lysine dan arginine Membantu absorpsi Ca.

Factor yang menghambat absorpsi Ca1. Fitat dan oksalat akan mmebetuk garam tidak larut shg menganggu absorpsi.

2. Diet yang tinggi Fosfat shg membentuk Ca P tidaklarut mencegah uptake Ca.

Dietary ratio of Ca : P ---1:1 to 2:1--- sesuai utk absorpsi Ca .

3. Asam lemak bebas bereaksi dengan Ca membentuk sabun Ca yg tidak larut dalam air.

4. Kondisi basa (pH tinggi) adalah kondisi yg tidak sesuai utk absorpsi Ca.

5. Tingginya kadar dietary fiber mengganggu absorpsi Ca.

6. tingkat estrogen yg rendah (postmenopausal women)

kisaran normal : 9-11 mg% (2.25-2.75 mmol/L)

3 bentuk plasma Ca:

① Ca terionisasi (diffusible): kr lbh 50% dalam bentuk

terionisasi (bentuk yg paling aktif)

② Kompleks Ca dg asam organik (diffusible):kr lebih 10%

berikatan dengan sitrat atau phosphate.

③ Ca terikat dg protein (non-diffusible): kr lbh 40%

berikatan dg albumin dan globulin.

CaProtein

CaCa

Ca

Caanion[H+] [H+]

[HCO3-] [HCO3

-]

Plasma Ca diatur bervariasi

tiga hormon yg terlibat dalam pengaturan

Calcitriol (1,25-(OH)2 VitD3, or 1,25 DHCC)

Dr ginjal

Parathyroid hormone (PTH)

Dr kelenjar parathyroid

Calcitonin(CT)

Dr kelenjar thyroid

Vitamin D3 dan PTH : meningkatkan plasma Ca↑

Calcitonin : menurunkan plasma Ca↓

Sintesa dan peranan vitamin D

Fig. 12-6 Johnson, L. Gastrointestinal Physiology, 7th ed. Mosby Elsevier, Philadelphia, PA; 2007: 133.

Decalcifikasi atau

demineralisasi tulang

dijalankan oleh

osteoclasts.

→ level kadar Ca dalam

darah ↑

Note: hal ini dilakukan

pada kehilangan Ca dari

tulang, khususnya pada

intake makanan yg

rendah kadar ca

(+)

Osteoblast : pembentukan tulang

Osteoclast: pemecahan tulang (lama)

CT, 32aa, adalah hormon yg dikeluarkan oleh sel

parafollicular cells pada kelenjar thyroid, yg

berlawanan dg PTH.

CT punya kemampuan utk menurunkan Ca dan P

dalam darah dan target sel utama pada tulang,

ginjal dan usus halus.

1. tulang: stimulasi osteoclasts menjadi osteoblasts,

osteogenesis.

2. Usus halus: imenghambat absorpsi Ca.

3. ginjal: meningkatkan eksresi Ca lewat urin .

Calcitonin (CT)

Sebagian kecil melalui ginjal.

Sebagian besar melalui intestine.

Notice: eksresi Ca melalului feces

mrpk proses yg kontinu dan akan

meningkat jika tjd defisiensi vit D

tulang yg lemah dan pembentukan yg tdk normal

terjadi krn defisiensi vit D atau defisiensi Ca dan P

pada org yg sedang mengalami

Kehilangan densitas tulang yg cepat, penipisan jaringan

tulang dan meningkatkan kemudahan terjadi fraktur pada

usia tua

Pada usis 40,tulang

pemecahan lbh

dominan dr pd

pembentukan.

Umur 65, bbrp

wanita kehilangan

50% dr massa tulang .

• Pertumbuhan tulang yg paling besar terjadi selama “linear growth” (pertumbuhan linier)

– Puncak pada usia 30

Intake Ca2+ yg rendah

Defisiensi Vit D

Kekurangan atau

kegagalan hormon parathyroid

Gagal ginjal

Diet tinggi fitat

Mempertahankan intake

calcium yg cukup dan

intake vit D —supplements?

Olahraga - exercise.

Konsumsi estrogen

supplements pd

postmenopausal?

Atomic absorption spectrometry (AAS) can measure total amount of Ca2+ in tissue

Fluorescent dyes can be used to measure Ca2+ in vivo

Calcium sensor (GFP-based) fluorescent protein “cameleon” is non invasive and can be targeted to various cellular compartments – enabling a study of spatial and organellar aspects of calcium homeostasis

Neutron activation analysis enables total body calcium to be measured in living persons

Bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMD) are used as indicators of calcium insufficiency and as predictors of increased risk of fracture, when compared to a reference range, adjusted for age and gender

Kation yg berada dalam sel

Sumber:buah dan sayuran (pisang, semangka,

sayuran daun hijau); kentang

1. Membantu mempertahankan

kesetimbangan cairan dan sebagai buffer

(mempertahankan pH darah)

2. Dibutuhkan utk transmisi dan konduksi

saraf kontraksi otot, jantung.

3. Membantu menurunkan tekanan darah

(untuk penderita yang peka terhadap

garam-Natrium). Unsur K memicu ginjal

mengeluarkan Na berlebih dan menjaga

Na tetap rendah tekanan darah rendah

4. Membantu meningkatkan densitas

tulang.

5. Mencegah pembentukan batu ginjal.

Konsumsi K dari sayur atau buah atau

suplement mengurangi jumlah Ca yang

dikeluarkan lewat urin. K terikat pada Ca

dan mencegah pembentukan kristal

mineral (batu ginjal)

Konsumsi berlebihan K dari supplement

menyebabkan hyperkalemia (kalemia =

potassium dalam darah.

Menyebabkan : detak jantung tidak teratur,

merusak jantung.

Beresiko juga untuk orang dengan gagal

ginjal

Kekurangan K Hypokalemia-

Otot lemas

Gerak reflek menurun

Tekanan darah rendah

A. Jika Na dalam darah

rendah, aldosteron

dibebaskan dari kelenjar

adrenal sehingga Na akan

dire-asorbsi oleh ginjal.

B. Jika Na dalam darah tinggi,

kelenjar adrenalin

menghentikan sekresi

aldosteron sehingga ginjal

mengeluarkan Na melalui

urin

Menjaga Keseimbangan cairan

Sodium/ NaFungsi saraf

Kontraksi otot

Chloride/ ClProduksi HCl

Penghilangan CO2

Fungsi imunitas

Ketika Na diserap, maka segera

didistribusikan ke seluruh tubuh sehingga

menaikkan konsentrasi Na dalam darah.

Kondisi ini merangsang hipothalamus yang

akan menyebabkan rasa haus dan akan

memicu pengeluaran ADH,menyebabkan

timbulnya keinginan utk minum dan sedikit

mengeluarkan urin keseimbangan cairan

dalam tubuh.

Metabolisme energi

Kofaktor utk 300 enzymes

DNA & RNA metabolism

Fungsi saraf dan otot

Magnesium

Enterocyte

Mg2+

TRPM6

Distal jejunum and ileum

Cation channel protein

(transient receptor

protein TRP)

Mg2+

Efisiensi Absorpsi Mg2+

tergantung pada jumlah

Mg2+ dalama diet dan

dalam sel.

ATPase

ATP

ADP

Mg2+

Mg2+ -terikat

dengan fitat,

serat dan

asam lemak.

PHOSPHOR

Pembentukan tulang dan gigi

Phospholipids

Komponen penyusun :

DNA & RNA

ATP

Sintesa protein

Metabolisme energi

Mempertahankan pH darah

Usus halus

Aktif transport dan tgt pada vit D

Konsentrasi dikendalikan oleh :

Calcitriol, PTH, calcitonin (sama spt

Ca)

PENGUJIAN

BIOAVAILIBILITAS MINERAL

Beisegel et al Am J Clin Nutr 2007

Beisegel et al Am J Clin Nutr 2007

Metode yg sensitif thd absorpsi Fe, Zn, Ca

Radiotracer di tambahkan dalam makanan

Retensi mineral dalam darah ditentukan dg

penghitungan

(-) terlalu mahal biaya isotope

(-) tdk bisa digunakan utk studi mineral yg

alami terdapat dalam makanan

PERTANYAAN ???

Absorption of Sodium and Chloride

Na+

Na+

Glucose

Amino acids

H+

Cl-

HCO3-

Apical (lumen) side

Glucose cotransporter

Amino acid transporter

Na+/H+ antitporter

CO2 CO2

H2CO3

H+

H+ + HCO3-

H2O

2K+

3Na+

Anion antiporter

Blood

Intestinal Enterocyte

Carbonic anhydrase

ATP

ase

Na+/K+ ATPase

Pengujian bioavailibility Zn (metode slope)

BB ayam

3 minggu

Zn dlm diet (mg/kg)

Zn carbonate

Zn Beef

Zn Soy flour

4 6 8 10 14

Beef/carbonate = 0.97

Soy/carbonate = 0.31

Pengujian fitat (dalam tepung kedelai) sebagai faktor

yang mempengaruhi bioavailibility