METABOLIK ENDOKRIN

Pengaruh Insulin terhadap Metabolisme Bahan Makanan

Blok 11

Kelompok D2

22 Oktober 2011

Caroline/10.2010.068/D2

*Mahasiswa Semester Tiga Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara no. 6, Jakarta Barat

No. Telp : (021)56942061

Pendahuluan Organisme multiseluler hanya mampu mengkoordinasi berbagai aktivitas sel-selnya,

termasuk yang jaraknya berjauhan. Pada manusia, koordinasi ini dicapai oleh sistem saraf dan

sistem endokrin. Sistem endokrin umumnya mengontrol dengan lebih lambat dan sistemnya

lebih lama. Kontrol endokrin diperantai oleh hormon, yang dilepas oleh kelenjar endokrin ke

dalam cairan tubuh, diabsorbsi ke dalam aliran darah, dan dibawa melalui sistem sirkulasi

menuju jaringan (sel) target.1

Untuk melangsungkan kehidupan, makhluk hidup membutuhkan makan untuk homeostasis,

dimana makanan tersebut akan mengalami proses metabolisme dalam tubuh dan diubah

menjadi energi yang nantinya akan digunakan untuk melakukan aktivitas. Makanan yang

meliputi karbohidrat, lemak, protein, mineral ini akan mengalami beberapa tahapan

pemecahan yang berbeda-beda dalam tubuh dimana akan dibantu oleh beberapa enzim-enzim,

sehingga akhirnya akan terbentuk ATP yang akan digunakan oleh sel sebagai sumber energi

demi kelangsungan hidup. Di dalam makalah ini, akan dibahas proses metabolisme makanan,

pengaruh insulin terhadap metabolism tubuh dan bagaimana cara memilih menu makanan

yang bagus sehingga kebutuhan energi yang diperlukan tubuh tercukupi.1

‘1

Pembahasan

Peristiwa yang dialami unsur-unsur makanan setelah dicerna dan diserap adalah

METABOLISME INTERMEDIAT. Jadi metabolisme intermediat mencakup suatu bidang luas yang

berupaya memahami bukan saja lintasan metabolik yang dialami oleh masing-masing molekul,

tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus metabolit melewati lintasan tersebut.

Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:

1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan

mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.1

2. Lintasan katabolik (pemecahan)

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam

bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan

fosforilasi oksidatif.1

3. Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme

sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik.

Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.1

Berikut ini adalah skema garis besar metabolisme bahan makanan tersebut dalam tubuh

manusia;

‘2

Gb 1. asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur persimpangan jalur katabolisme dan anabolisme) (sumber : Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

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,

‘3

Karbohidrat Protein Lipid

Gula sederhana (terutama glukosa) Asam amino Asam lemak + gliserol+

gliserol

Asetil KoA

Siklus asam sitrat

2H ATP

2CO2

Pencernaan dan absorpsi

Katabolisme

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.

Gb 2. Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar (sumber : Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

‘4

A. KARBOHIDRAT

Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai

penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan

enersi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan

makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang.1

METABOLISME KARBOHIDRAT

Setelah melalui dinding usus halus, glukosa akan menuju ke hepar melalui vena portae.

Sebagian karbohidrat ini diikat di dalam hati dan disimpan sebagai glikogen, sehingga kadar gula

darah dapat dipertahankan dalam batas-batas normal. Kapasitas pembentukan glikogen ini

sangat terbatas, dan jika penimbunan dalam bentuk glikogen ini telah mencapai batasnya,

kelebihan karbohidrat akan diubah menjadi lemak dan disimpan di jaringan lemak. Bila tubuh

memerlukan kembali enersi tersebut, simpanan glikogen akan dipergunakan terlebih dahulu,

disusul oleh mobilisasi lemak. Jika

dihitung dalam jumlah kalori, simpanan

enersi dalam bentuk lemak jauh melebihi

jumlah simpanan dalam bentuk glikogen. 1

Sel-sel tubuh yang sangat aktif dan

memerlukan banyak enersi, mendapatkan

enersi dari hasil pembakaran glukosa yang

di ambil dari aliran darah. Kadar gula

darah akan diisi kembali dari cadangan

glikogen yang ada di dalam hati. Kalau

enersi yang diperlukan lebih banyak lagi,

timbunan lemak dari jaringan lemak mulai

dipergunakan. Dalam jaringan lemak

diubah ke dalam zat antara yang dialirkan

ke hati. 1 Gb.3.Perubahan

Karbohidrat

‘5

Metabolisme karbohidrat selain di pengaruhi oleh enzim-enzim, juga diatur oleh hormon-

hormon tertentu. Hormon Insulin yang dihasilkan oleh "pulau-pulau Langerhans" dalam

pankreas sangat memegang perananan penting. Insulin akan mempercepat oksidasi glukosa di

dalam jaringan, merangsang perubahan glukosa menjadi glikogen di dalam sel-sel hepar

maupun otot. Hal ini terjadi apabila kadar glukosa di dalam darah meninggi. Sebaliknya apabila

kadar glukosa darah menurun, glikogen hati dimobilisasikan sehingga kadar glukosa darah akan

menaik kembali. Insulin juga merangsang glukoneogenesis, yaitu mengubah lemak atau protein

menjadi glukosa. Juga beberapa horrnon yang dihasilkan oleh hypophysis dan kelenjar

suprarenal merupakan pengatur-pengatur penting dari metabolisme karbohidrat. 1

GLIKOLISIS EMBDEN MEYERHOF

Glikolisis berlangsung di dalam sitosol. 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). 1

Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut:

1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan

dikatalisir 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).1

Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.

Mg2+

Glukosa + ATP glukosa 6-fosfat + ADP

‘6

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.1

-D-glukosa 6-fosfat -D-fruktosa 6-fosfat

3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim

fosfofruktokinase.. 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

4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat

dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir 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+

Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah gliseraldehid 3-fosfat

dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada NAD.

Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+

yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat

berenergi tinggi. (+3P)

Catatan:

Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat

dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian

‘7

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)

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.

7. ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir 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

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

‘8

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)1

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).

‘9

Gb 4. Glikolisis (sumber ::

(sumber: Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007)

‘10

OKSIDASI PIRUVAT

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. Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi

piruvat adalah sebagai berikut:1

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

‘11

Gb 5. Lintasan Oksidasi

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

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. Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks

mitokondria.1

‘12

Gb 6. Siklus Krebs

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:

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.1

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

‘13

Sitrat Sis-akonitat(terikat enzim)

Isositrat

H2O H2O

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

pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.1

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.1

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.1

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.1

‘14

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.1

6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh

penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan kembali

oksaloasetat.

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.1

Fumarat + H2O L-malat

Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupa enzim malat

dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.

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

Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat

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.

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

‘15

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

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

3. Pada tingkat substrat = 1P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi = 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:

Glikolisis : 8P

Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P

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.2

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan 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

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.2

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.2

UTP + Glukosa 1-fosfat UDPGlc + PPi

‘16

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik

reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.2

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

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.2

GLIKOGENOLISIS

‘17

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 16.2

(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) yang spesifik.

Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Gb 8. Glikogenolisis (Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi

27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

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.2

Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah

proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun

protein.2

‘18

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

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

Gb 9. Lintasan Metabolisme Karbohidrat, Lipid, Protein (Glukoneogenesis)

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

‘19

Gb 10.Ringkasan Jalur Glukoneogenesis

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.

Lemak

Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu

trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan

lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid.

Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam

lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini. 2

‘20

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.2

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.2

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.2

‘21

Kolesterol

Aseto asetat

hidroksi butirat Aseton

Steroid

Steroidogenesis

Kolesterogenesis

Ketogenesis

Diet

Lipid

Karbohidrat

Protein

Asam lemak

Trigliserida

Asetil-KoA

Esterifikasi Lipolisis

Lipogenesis Oksidasi beta

Siklus asam sitrat

ATP

CO2

H2O

+ ATP

Gb 11.Ikhtisar metabolisme lipid

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

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.2

‘22

Gliserol

Gb 12. Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme 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).2

Gb 13.Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA

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

rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin,

dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-.

‘23

Membran mitokondria internaKarnitin palmitoil transferase II Karnitin Asil karnitintranslokase

KoA Karnitin

Asil karnitin Asil-KoA

Asil karnitin

Beta oksidasi

Membran mitokondria eksterna

ATP + KoA AMP + PPi

FFA Asil-KoA

Asil-KoA sintetase(Tiokinase)

Karnitin palmitoil transferase I

Asil-KoA KoA

Karnitin Asil karnitin

Gb 14. Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme

pengangkutan karnitin

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:2

1. Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.

2. 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.

3. Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang

bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.

4. 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.

5. Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi

beta.

‘24

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.

‘25

Gb 15. Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

(Sumber :Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.)

‘26

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:2

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.

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.

Penghitungan energi hasil metabolisme lipid

Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu

asam lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita memerlukan

energi 2 ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta adalah 10 dibagi 2

dikurangi 1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20 ATP. Karena asam lemak

memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5 buah.2

Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan

menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah

asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP

(hasil oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP.2

Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah

menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai

‘27

badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan

ketogenesis. 2

Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan

kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi

steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).2

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).3

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. Tahap-tahap sintesis asam lemak

ditampilkan pada skema berikut;

Gb 16. Tahap-tahap sintesis asam lemak

(Sumber : Hardjasasmita P. Biokimia dasar B. Penerbit: Balai Penerbit FKUI.2010.)

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:3

Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.

Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan.

‘28

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.

Gb 17. Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi

trigliserida.

(Sumber : Hardjasasmita P. Biokimia dasar B. Penerbit: Balai Penerbit FKUI.2010.)

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).3

SINTESIS DE NOVO ASAM LEMAK

Asam lemak akan disintesis apabila ada kelebihan kalori. Sumber utama atom C untuk

sintesis asam lemak adalah karbohidrat makanan. Adapun jalurnya adalah sebagai berikut:

karbohidrat dari makanan berupa glukosa mengalami glikolisis dipecah menjadi piruvat, masuk

ke mitokondria berubah menjadi asetik KoA, lalu dibantu oleh enzim sitrat sintase masuk ke

dalam siklus asam sitrat, lalu kluar dari membran mitokondria dibantu enzim sitrat liase diubah

jadi asetil KoA dan oksaloasetat. Asetil KoA yang dihasilkan ini yang nantinya akan digunakan

untuk pembentukan asam lemak.3

‘29

PROTEIN

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah

senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-

monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul

protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor.

Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.3

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan

dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan

sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem

kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam

transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino

bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).3

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu),

sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur primer

protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan

peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal

dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.3

Kita memperoleh protein dari makanan. Di sistem pencernaan, protein akan diuraikan

menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini

dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9 asam amino. Artinya

kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh (esensial)contohnya

leusin,isoleusin,methionin,valin,lisin,fenilalanin,treonin,triptofan, sedangkan sebagian asam

amino dapat disintesa sendiri oleh tubuh(non esensial)contohnya

prolin,glutamate,aspartat,glisin,arginin,serin,alanin. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino.

Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke

setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut

‘30

dengan DNA transkripsi. Kemudian mRNA hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau

retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.3

METABOLISME PROTEIN

Metabolisme asam amino pada umumnya terjadi di hati dan bila kelebihan di luar liver

akan dibawa ke hati yang kemudian diekskresikan dalam bentuk ammonia yang bisa digunakan

kembali utk proses biosintesis atau diekskresi secara langsung atau diubah terlebih dahulu

menjadi asam urat / urea. Metabolisme asam amino meliputi: reaksi pelepasan gugus asam

amino (transaminasi), yang menghasilkan senyawa antara metabolisme utama tubuh,

kemudian perubahan kerangka karbon , transport ammonia, dan sintesis urea.4

1. Transaminasi adalah Proses katabolisme asam amino berupa pemindahan gugus amino

darisuatu asam amino ke senyawa lain . Reaksi transaminasi membutuhkan koenzim

piridoxal phosphat (PLP) yang berasal dari vitamin B6.vitamin B6 digunakan untuk

mengambil gugus amin pada asam amino essensial lainnya,dan kemudian ditransfer ke

asam amino lainnya.contoh: (keto. Asam piruvat, ketoglutarat atau oksaloasaetat). Sehingga

(keto)senyawa tersebut dirubah menjadi asam amino. Sedangkan asam amino dirubah

menjadi senyawa keto). 4

Contoh reaksi:

(Sumber : Hardjasasmita P. Biokimia dasar B. Penerbit: Balai Penerbit FKUI.2010.)

Gb 18. Enzim utama rekasi transaminasi adalah:

Alanin transaminase alanin

Glutatamat transaminase glutamate

‘31

2. Deaminasi oksidatif

Terjadi Di dalam mitokondria dan dikatalisis oleh L-glutamate dehydrogenase (enzim yang

terdapat dlm matrik mitokondria).merupakan Reaksi kombinasi dr aminotransferase dan

glutamate DH.glutamat DH menggunakan enzim allosterik komplek,yang dibagi dalam:

a. Positive modulator ADP

b. Negative modulator GTP TCA

Dari proses deaminasi oksidatif,maka Asam glutamate akan menghasilkan NH4+,dengan

NADP /NAD sebagai akseptor electron.4

Contoh reaksi

3. Transport ammonia ke hati

NH4 atauAmmonia hasil dari deaminasi oksidasi glutamate bersifat toksik bagi jaringan

tubuh. Oleh karena itu ammonia harus diubah menjadi urea ,yang akan terjadi di dalam

hati,atau diubah menjadi glutamin yang akan di transport ke hati.Glutamin tidak toksik,

bersifat netral dan dapat lewat melalui sel membran secara langsung.dan merupakan

bentuk utama utk transpor ammonia,shg terdapat di dalam darah lebih tinggi dr a. Amino

yg lain.glutamin yang akan berfungsi sebagai sumber gugus amino pada berbagai reaksi

biosintesis.4

4. Sintesis urea dan Siklus urea

Kebanyakan NH4 yang terbentuk dengan deaminasi asam amino dihati dikonversi menjadi

urea. dan urea diekskresikan didalam urin. NH4 membentuk karbamoil fosfat,dan di

mitokondria gugus ini ditransfer ke ornitin membentuk sitrulin,enzim yang terlibat adalah

ornitin karbamoil transferase.sitrulin dikonversi menjadi arginin,setelah itu ureanya

dipisahkan dan ornitin dihasilkan kembali. kebanyakan urea dibentuk dalam hati,dan

‘32

kemudian akan dibuang melalui urin.pada penyakit hati berat ,nitrogen urea darah turun

dan NH3 darah meninggi,sekalipun pada orang-orang yang heterozigot untuk defisiensi ini.4

KESEIMBANGAN NITROGEN

Asupan protein harian yang cukup diperlukan untuk menggantikan kehilangan protein

dan asam amino,keperluan ini bukan untuk keperluan protein itu sendiri melainkan keperluan

akan kandungan asam aminonya. Dan keperluan ini dicapai dengan memberi asam-asam amino

murni. Kehilangan protein dan derivate-derivatnya didalam tinja , normalnya sangat kecil.

Akibatnya jumlah nitrogen di dalam urin merupakan indicator yang andal tentang pemecahan

protein dan asam amino yang irreversible. Kalau jumlah nitrogen didalam urin sama dengan

kandungan nitrogen protein dalam diet,orang tersebut dikatakan dalam keseimbangan

nitrogen. Kalau asupan protein meningkat pada seseorang yang normal,asam amino extra

dideaminasi,dan ekskresi urea meningkat,sehingga mempertahankan keseimbangan nitrogen.

Akan tetapi pada kondisi-kondisi ekskresi ,hormone katabolic korteks adrenal meningkat, dan

sekresi insulin menurun.Dan pada keadaan kelaparan serta imobilisasi paksa, kehilangan

nitrogen lebih besar dari masukan dan keseimbangan nitrogennya yang negative. Selama masa

pertumbuhan atau penyembuhan dari penyakit berat atau setelah diberi steroid anabolic

(semacan testosterone) ,masukan nitrogen lebih besar dari ekskresi sehingga keseimbangan

nitrogennya positif.4

Status Gizi dan Pola Makan

Setiap makhluk hidup butuh makan untuk mendapatkan sumber tenaga, mengobati

berbagai macam penyakit, mempertahankan kondisi tubuh terhadap serangan penyakit, dan

sebagai energi pertumbuhan. Kalau kurang memperhatikan pola makan, berbagai penyakit dapat

menyerang tubuh. Untuk itu perlu mengatur pola makan yang sehat, agar tubuh selalu kuat,

stamina terjaga, dan terhindar dari penyakit.5

Menurut ahli nutrisi, pola makan yang sehat sebenarnya terletak pada perencanaan makan

yang memenuhi kriteria tiga J (jumlah, jenis, dan jadwal makan).5

1. Jumlah

Saat makan, jumlah kalori harus sesuai dengan kebutuhan. Sesuaikan jumlah kalori antara

‘33

energi yang keluar, baik saat berolahraga atau beraktivitas, dengan energi yang masuk.

Komposisi yang seimbang meliputi karbohidrat sebanyak 60-70 persen (karbohidrat

kompleks), protein sebanyak 10-15 persen (hewani dan nabati, 2:1), lemak sebanyak 20-25

persen (safa, pufa, mufa = 1:1:1), vitamin dan mineral (A, D, E, K, B, C, dan Ca).5

2. Jenis

Yang harus dikonsumsi meliputi karbohidrat, protein, lemak seimbang, dan nutrien spesifik

yang terpenuhi. Karbohidrat kompleks terdapat pada beras, gandum, terigu, buah-buahan dan

sayuran. Pilihlah karbohidrat dengan serat tinggi, dan kurangi karbohidrat simpleks yaitu gula,

sirup dan makanan yang manis. Paling banyak mengonsumsi makan yang manis adalah 3-5

sendok makan per hari.5

Kebutuhan serat per hari sebanyak lebih dari 25 gram atau 14 gram per 1000 kalori. Untuk

menambah serat dianjurkan mengonsumsi buah dan sayuran minimal lima porsi sehari.

Protein harus lengkap antara protein hewani dan nabati. Sumber protein hewani berasal dari

ikan, ayam, daging sapi, kerbau, dan kambing. Susu merupakan sumber protein yang baik.

Sumber protein nabati terdapat pada kedelai, tempe, dan tahu.

Tubuh manusia juga membutuhkan lemak. Jenis lemak yang dibutuhkan tubuh adalah asam

lemak jenuh dan asam lemak trans kurang dari 10 persen, asam lemak tidak jenuh sebanyak

10 persen, dan asam lemak tidak jenuh ganda sebanyak 10 persen.

Lemak mengandung kolesterol yang sangat tinggi. Sumber kolesterol terdapat pada sea food

(makanan laut) selain ikan, jerohan, dan kuning telur. Sementara itu, sumber vitamin dan

mineral terdapat pada vitamin A (hati, susu, wortel, dan sayuran), vitamin D (ikan, susu, dan

kuning telur), vitamin E (minyak, kacang-kacangan, dan kedelai), vitamin K (brokoli, bayam

dan wortel), vitamin B (gandum, ikan, susu, dan telur), serta kalsium (susu, ikan, dan kedelai).

3. Jadwal

Jadwal makan harus teratur dengan baik.5

Refleksi Pola Makan

Dewasa ini berbagai penyakit akibat infeksi dan gizi kurang telah berhasil ditekan berkat

kemajuan di bidang ilmu kesehatan, teknologi pangan dan kesejahteraan masyarakat.6

Akan tetapi meningkatnya kemakmuran masyarakat Indonesia yang disertai gaya hidup santai

(sedentary life style) dan perubahan pola makan, menyebabkan meningkatnya berbagai penyakit

‘34

akibat gizi lebih dan penyakit degeneratif (seperti jantung, diabetes mellitus, kanker,

osteoporosis, dan lain-lain)

Status gizi adalah keadaan tubuh yang merupakan refleksi dari apa yang kita makan sehari-

hari. Status gizi dikatakan baik, apabila pola makan kita seimbang, artinya banyak dan jenis

makanan yang kita makan sesuai dengan yang dibutuhkan tubuh.6

Apabila yang dimakan melebihi kebutuhan tubuh maka tubuh akan kegemukan, sebaliknya

bila yang dimakan kurang dari yang dibutuhkan maka tubuh akan kurus dan sakit-sakitan. Kedua

keadaan tersebut sama tidak baiknya, sehingga disebut gizi salah.6

Keadaan gizi salah akibat kurang makan dan bentuk tubuh yang kurus?kerempeng, sejak

lama merupakan pemandangan yang terlalu umum terjadi di berbagai daerah atau Negara-negara

miskin. Sebaliknya keadaan gizi salah akibat konsumsi gizi berlebihan, merupakan fenomena

baru yang semakin lama semakin meluas. Keadaan ini terutama dialami oleh masyarakat lapisan

menengah ke atas.6

Pertimbangan Selera

Status gizi seseorang dipengaruhi oleh banyak faktor, antara lain tingkat pendapatan,

pengetahuan gizi dan budaya setempat. Tingginya pendapatan yang tidak diimbangi pengetahuan

gizi yang cukup, akan menyebabkan seseorang menjadi sangat konsumtif dalam pola makannya

sehari-hari. Dapat dipastikan bahwa pemilihan suatu bahan makanan lebih didasarkan kepada

pertimbangan selera ketimbang gizi.6

The National Academy of Sciences menyatakan, faktor makanan bertanggungjawab atas

60% kasus kanker pada wanita dan 40% pada pria. Beberapa cara untuk mencegah kanker yang

dapat disarankan adalah: menghindari obesitas; mengurangi makanan berlemak; meningkatkan

makanan berserat; meningkatkan konsumsi antioksidan berupa vitamin A, C dan E; menghindari

penggunaan alkohol; serta membatasi makanan yang diawetkan dengan garam, asap dan nitrit.5

Pola makan yang dianjurkan adalah pola yang sumbangan energinya 60?70% berasal dari

karbohidrat, 15?20% dari protein dan 20?30% dari lemak, disamping cukup akan vitamin,

mineral dan serat. Pola makan tersebut terbagi dalam tiga periode, yaitu sarapan, makan siang

dan malam. Peranan sarapan tidak boleh diabaikan, karena akan menentukan kinerja tubuh dari

pagi hingga siang hari.6

‘35

Variasikan Makanan

Di dunia ini tidak ada satu pun bahan pangan yang mengandung sekaligus semua unsur gizi

yang kita perlukan, dalam jumlah yang cukup. Dengan demikian bila kita ingin memenuhi

kebutuhan semua zat gizi, baik macam maupun jumlahnya, maka tidak ada cara lain kecuali

menambah keragaman bahan pangan yang dimakan sehari?hari.

Dengan kombinasi konsumsi yang beragam, maka unsur?unsur gizi dari bahan pangan

tersebut akan saling melengkapi satu sama lain. Kekurangan zat gizi dari bahan pangan yang

satu, akan ditutupi oleh bahan pangan yang lain.6

Dalam ilmu gizi, cara-cara tersebut dikenal dengan istilah komplementasi. Dengan

demikian maka konsumsi pangan yang beragam akan lebih baik bagi kesehatan tubuh,

dibandingkan dengan pola konsumsi yang hanya mengandalkan kepada bahan pangan tunggal

tertentu.6

Contoh diversifikasi konsumsi pangan adalah mengkombinasikan sumber karbohidrat yang

berupa jagung, umbi?umbian atau sagu dengan ikan dan kacang?kacangan sebagai sumber

protein dan sayuran sebagai sumber vitamin dan mineral.6

Struktur Mikroskopik Pankreas

Pankreas

a. Pankreas berasal dari evaginasi endoderm pada usus depan

b. Terdapat dua bagian utama:

Acini pankreas eksokrin, produk berupa enzim pencernaan dan ion bikarbonat –

dilepaskan ke duodenum melalui sal. Pankres

Pulau Langerhans endokrin, produk (insulin, glukagon dan somatostatin) dilepaskan ke

pembuluh darah

Pulau langerhans

Ada tiga tipe sel endokrin :

a : terwarna oleh Orange G, menghasilkan glukagon

b : terwarna oleh ahdehyde fucshin, menghasilkan insulin, mengandung granula kristalin

(untuk menyimpan insulin sebelum disekresikan)

‘36

d : memiliki juluran sitoplasma yang tak teratur, menghasilkan gastrin, serotonin dan

somatostatin

Ketiga tipe sel tersusun dalam pola spesifk. Pada manusia dan tikus, sel a (25%) berada paling

luar, sel b (60%) di bagian tengah, sel d (10%) tersebar diantara populasi a dan b.7

Pankreas adalah kelenjar majemuk bertandan, strukturnya mirip kelenjar ludah.

Panjanganya kira-kira lima belas sentimeter, mulai dari duodenum sampai limpa.7

Pankreas terdiri atas kepala, badan dan ekeor. Kepala pancreas paling lebar, terletak di

sebelah kanan rongga abdomen dan di dalam lekukan duodenum, dan yang praktis

melingkarinya.7

Badan Pnkreas merupakan bagian utama pada organ pancreas dan letaknya di belakang

lambung dan di depan vertebra lumbalis pertama. Ekornya merupakan bagian yang runcing di

sebelah kiri, dsan yang sebenarnya menyentuh limpa.7

Jaringan pancreas terdiri atas lobula daripada sekretori yang tewrsusun mengitari saluran-

saluran halus. Salauran-saluran ini mulai dari persambungan saluran-saluran kecil dari kiri ke

kanan. Saluran-saluran kecil tersebut menerima saluran dari lobula lain kemudian bersatu

membentuk saluran utama, yaitu ductus Wirsungi.7

Pankreas dilintasi oleh saraf vagus, dan dalam beberapa menit setelah menerima

makanan, arus getah pancreas bertambah. Kemudian setelah isi lambung masuk ke dalam

duodenum, maka dua hormon, sekretrin dan pankreosimin dibentuk di dalam mukosa

duodenum dan yang kemudian merangsang arus getah pancreas. 7

Hormon

Pancreas.

Endokrin pancreas ditemukan dalam pulau-pulau langerhans, yaitu kumpulan kecil sel-

sel yang tersebar d seluruh organ. Ada 4 jenis sel penghasil hormone yang teridentifikasi di

pulau langerhans :8

Sel alfa, mensekresi glucagon, yang meningkatkan kadar gula darah.

Sel beta, mensekresi insulin, yang menurunkan kadar gula darah.

‘37

Sel delta, mensekresi somatostatin, yang menghambat GH, insulin, dan glucagon.

Sel F, mensekresi polipeptida pancreas, sejenis hormone pencernaan yang dilepas

setelah makan.

Hormone yang terpenting dalam metabolism energy adalah insulin dan glucagon. Insulin

bersifat anabolic sedangakan glucagon bersifat katabolic. Insulin menyimpan kelebihan glukosa

dalam bentuk glikogen, sedangkan glucagon memecah glikogen menjadi glukosa bila

diperlukan.8

Efek insulin adalah menurunkan kadar glukosa, asam amino, dan asam lemak dalam

darah dengan cara memasukkan molekul-molekul itu ke dalam sel otot rangka, otot polos, dan

otot jantung. Rangsang utama insulin adalah peningkatan kadar gula, asam amino dalam darah.

Hormone gastric inhibitory peptide (GIP) juga merangsang sekresi insulin pancreas. Peningkatan

aktivitas saraf parasimpatis ,mempengaruhi GIP, pada akhirnya juga meningkatkan sekresi

insulin, sebaliknya rangsang simpatis atau peningkatan epinefrin menghambat sekresi insulin

pancreas.8

Defisiensi hormone insulin dapat mengakibatkan diabetes mellitus (DM). karakteristik

DM adalah pada saat post absorbtive kadar gula darah tidak turun tetapi tetap tinggi.

Hiperglikemia adalah efek utama dari DM. DM dibedakan menjadi 2, DM tipe I, disebabkan

kekurangan insulin dan DM tipe II, yang disebabkan ketidakpekaan sel target terhadap insulin.

Pada DM tipe II sekresi insulin mungkin saja normal, tetapi sel target tidak bisa merespon.7

Kelebihan insulin dapat menyebabkan brain starving hypoglycemia. Dimana sedikit glukosa

dalam darah karena glukosa diubah menjadi glikogen.8

Gejala klasik DM ada 3, yaitu poliuria, polidipsia, polifagia. Poliuria disebabkan oleh

dieresis osmotic. Polidipsia diakibatkan oleh banyak pengeluaran (poliuria). Kehilangan glukosa

di urin mengakibatkan peningkatan katabolisme lemak dan protein yang menurunkan berat

badan. Penurunan berat badan akan merangsang nafsu makan (polifagia).8

Defisiensi insulin menurunkan aktivitas dan kecepatan enzim lipogenesis, meningkatkan

lipolisis. Mengubah lemak menjadi benda-benda keton. Apabila terlalu banyak dapat

‘38

mengalami kondisi asidosis akibat berlebihnya benda keton yang disebut ketoasidosis.

Defisiensi insulin juga meningkatkan katabolisme protein sehingga kadar urea dalam darah

meningkat.8

Glukagon bekerja berlawanan dengan insulin. Insulin dan glucagon membentuk coupled

endocrine system. Glucagon merupakan secret dari sel alfa yang terutama bekerja di hati,

mempengaruhi metabolism karbohidrat, protein, dan lemak. Pengaruh pada karbohidrat adalah

meningkatkan glukosa darah dengan cara glikogenolisis dan glukoneogenesis di hati. Pengaruh

pada lemak meningkatkan lipolisis, menurunkan sintesa trigliserida, meningkatkan produksi

keton di hati. Pada protein, menurunkan sintesa protein, meningkatkan degradasi protein di

hati, merangsang glukoneogenesis. Pada keadaan post absorbtive kadar glucagon meningkat,

mengakibatkan kadar gula darah naik. Pengaturan sekresi glucagon mendapat rangsang dari

kadar gula darah.8

Somatostatin, secret dari sel delta pulau langerhans. Somatostatin dikeluarkan terhadap respon

atas peningkatan kadar glukosa plasma, peningkatan asam amino plasma, menghambat sekresi

insulin dan glucagon local. Efek hambatan terjadi di saluran cerna yang menghambat

pencernaan dan absorbsi. Somatostatin juga dirangsang oleh hipotalamus (menghambat GH

dan TSH), dan mukosa saluran cerna (bekerja secara local mengahambat pencernaan).8

Efek Insulin Pada Karbohidrat

Memelihara homeostatis glukosa darah merupakan salah satu fungsi penting pancreas.

Konsentrasi glukosa dalam darah ditentukan oleh keseimbangan antara proses-proses berikut.

Penyerapan glukosa dari saluran cerna, pemindahan glukosa ke dalam sel, produksi glukosa

oleh hati, dan (secara abnormal) eksresi glukosa di urine. 8

Insulin memiliki 4 efek yang menurunkan kadar glukosa darah dan mendorong penyimpanan

karbohidrat: 8

‘39

1. Insulin mempermudah transport glukosa kedalam sebagian besar sel. (Mekanisme

peningkatan penyerapan glukosa ini dijelaskan setelah efek lain insulin dalam

menurunkan glukosa darah dicantumkan).

2. Insulin merangsang glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosadi otot rangka dan

hati.

3. Insulin menghambat glikogenolisis, penguraian glikogen menjadi glukosa. Dengan

menghambat penguraiann glikogen menjadi glukosa maka insuliun cenderung

menyebabkan penyimpanan karbohidrat dan mengurangi pengeluaran glukosa oleh

hati.

4. Insulin juga menurunkan pengluaran glukosa oleh hati dengan menghambat

glukoneogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati. Insulin melakukannya

dengan mengurangi jumlah asam amino di darah yang tersedia bagi hati untuk

glukoneogenesis dan dengan menghambat enzim-enzim hati yang diperlukan untuk

mengubah asam amino menjadi glukosa.

Karena itu, insulin mengurangi konsentrasi glukosa darah dngan mendorong penyerapan

glukosa oleh sel dari darah untuk digunakan dan disimpan, dan secara bersamaan

menghambat dua mekanisme pembebasan glukosa oleh hati kedalam darah (glikogenolisis

dan glukoneogenesis). Insulin adalah satu-satunya hormone yang mampu menurunkan

kadar glukosa darah. Insulin mendorong penyerapan glukosa oleh sebagian besar sel

melalui rekrutmen pengangkut glukosa.8

Efek Pada Lemak

Insulin memiliki banyak efek untuk menurunkan asam lemak darah dan mendorong

penyimpanan trigliserida:

1. Insulin meningkatkan pemasukan asam lemak dari darah ke dalam sel jaringan lemak.

2. Insulin meningkatkan transport glukosa ke dalam sel jaringan lemak melalui rekrutmen

GLUT-4. Glukosa berfungsi sebagai precursor untuk pembentukan asam lemak dan

gliserol, yaitu bahan mentah untuk mebentuk trigliserida.

‘40

3. Insulin mendorong reaksi-reaksi kimia yang akhirnya menggunakan turunan asam lemak

dan glukosa untuk sintesis trigliserida.

4. Insulin mengahambat lipolisis (penguraian lemak), mengurangi pembebasan asam

lemak dari jaringan lemak ke dalam darah.

Secara kolektif, efek-efek ini cenderung mengeluarkan asam lemak dan glukosa

dari darah dan mendorong penyimpanan keduanya sebaga trigliserida.8

Efek Pada Protein

Insulin menurunkan kadar asam amino darah dan meningkatkan sintesis protein melalui

beberapa efek:8

1. Insulin mendorong transport pasif asam amino dari darah ke dalam otot dan jaringan

lain. Efek ini menurunkan kadar asam amino dalam darah dan menyediakan bahan-

bahan untuk membentuk protein didalam sel.

2. Insulin meningkatkan laju inkorporasi asam amino menjadi protein oleh perangkat

pembentuk protein yang ada di sel.

3. Insulin yang menghambat penguraian protein.

Hasil keseluruhandari efek-efek ini adalah efek anabolic protein. Karena itu,

insulin esensial bagi pertumbuhan normal.8

Diabetes Melitus

Gejala diabetes mellitus adalah khas keadaan pasca-absorbsi yang berlebihan. Diabetes

Melitus, sejauh ini adalah penyakit endokrin yang paling sering ditemukan. Gejala-gejala akut

diabetes mellitus disebsbkan oleh kurang adekuatnya kerja insulin. Karena insulin adalah satu-

satunya hormon yang mampu menurunkan kadar glukosa darah, maka salah satu gambaran

menonjol pada diabetes mellitus adalah peningkatan kadar glukosa darah, atau hiperglikemia.

Diabetes secara harfiah artinya “mengalirkan”, yang menunjukan pengeluaran urin dalam

jumlah besar pada penyakit ini. Pengeluaran urin berlebihan dijumpai pada diabetes mellitus

(akibat insufisiensi insulin) dan diabetes insipidus (karena defisiensi vasopressin). Mellitus

‘41

artinya “manis”; insipidus artinya “tidak terasa”. Urin pasien dengan diabetes mellitus terasa

manis karena banyaknya glukosa yang masuk ke dalam urin, sementara urin pasien diabetes

insipidus tidak mengandung gula sehingga tidak terasa manis.8

Diabetes mellitus memiliki dua varian utama, berdasarkan kemampuan pancreas

mengeluarkan insulin. Diabetes tipe 1, yang ditandai oleh kurangnya sekresi insulin, dan

diabetes tipe 2, yang ditandai oleh sekresi insulin yang normalatau bahkan meningkat tetapi

sensitivitas sel sasaran terhadap insulin berkurang.8

Kesimpulan

Bahan makanan yang masuk dalam tubuh kita harus mengalami proses

metabolisme,baik metabolisme karbohidrat, metabolisme lemak, dan metabolisme protein.

Proses metabolisme ini, dipengaruhi oleh berbagai macam enzim dan hormon-hormon lainnya

yang dapat mendukung kelancaran metabolisme bahan makanan agar dapat diserap dengan

baik oleh tubuh, sehingga dapat menghasilkan energi yang cukup untuk beraktivitas.Tentu saja,

dalam mengatur proses metabolisme ini juga, harus di seimbangkan dengan pola makan dan

keseimbangan gizi yang baik. Bagaimanapun pola makan yang tidak sehat itu, akan menganggu

proses metabolisme dan akan menimbulkan penyakit. Seperti contohnya Diabetes Melitus,

penyakit yang disebabkan oleh gangguan hormone insulin.

Daftar Pustaka

1. Robert K, Biokimia Harper, Edisi 27, Penerbit EGC, Jakarta.2007.p.152-194.

2. Tambunan V, Loho T, Hegar B, dkk. Gangguan keseimbangan air-elektrolit dan asam-

basa.Ed:2.Penerbit:Balai Penerbit FKUI, Jakarta.2010.p13-5.

3. Hardjasasmita P. Biokimia dasar B. Penerbit: Balai Penerbit FKUI.2010.p.51-87.

4. Ethel Sloane, Anatomy & Fisiologi untuk Pemula, EGC, 2004 : 420-436.

5. Prof. Dr. A Djaeni, Ilmu Gizi, Dian Rakyat, 2008 : 105-185.

6. Helen M Barker, Nutrition&Dietetic for Health Care, Edisi 10, Churchill Livingstone, Sydney :

7-55.

‘42

7. Junqueira LC dan Carneiro J. Histologi dasar: teks dan atlas. Edisi 10 Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC; 2007.

8. Sherwood L, Fisiologi manusia dari sel ke sistem.Ed:6, Penerbit EGC, Jakarta, 2007 : 609-630.

‘43