Mekanisme Kerja Hormon dan Metabolisme Nutrisi Tubuh

Theofilio Leunufna102012065

B6Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Alamat Korespondensi: Jalan Arjuna Utara No. 6 Jakarta – 11510theofilio.leunufna@civitas.ukrida.ac.id

Pendahuluan

Energi dibutuhkan untuk proses-proses fisiologis yang berlangsung dalam sel-sel tubuh. Proses ini meliputi kontraksi muskular, pembentukan dan penghantaran impuls saraf, sekresi kelenjar, mempertahankan suhu melalui produksi panas, mekanisme transpor aktif, dan berbagai jenis reaksi sintesis dan degradasi.1

Bagaimana tubuh ‘’mengetahui’’ kapan mengubah kecepatan metabolismenya dari anabolisme dan penyimpanan nutrien ke katabolisme dan penghematan glukosa? Aliran nutrien-nutrien organik di sepanjang jalur-jalur metabolik dipengaruhi oleh berbagai hormon, termasuk insulin, glukagon, epinefrin, kortisol, dan hormon pengatur yang paling dominan mengubah-ubah jalur metabolik dari anabolisme netto menjadi katabolisme netto bolak-balik dan penghematan glukosa, masing-masing bergantung pada apakah tubuh berada dalam keadaan kenyang atau puasa.2

Dewasa ini banyak sekali terjadi kasus kelaparan yang terjadi dimana-mana khususnya di Indonesia. Banyak faktor menjadi penyebab utama masalah ini. Disinilah sebagai dokter kita dituntut untuk memahami apa akibat kelaparan, mekanisme metabolisme makanan itu sendiri, serta bagaimana manfaat dan mengkonsumsi makanan sehat.

Pembahasan

Metabolisme Karbohidrat, Protein, dan Lemak

Adenosin Trifosfat berperan penting dalam metabolisme. Banyak reaksi kimia di sel

berkaitan dengan pengolahan energi yang ada dalam makanan agar tersedia bagi berbagai

sistem fisiologis sel. Bahan adenosin trifosfat (ATP) berperan utama dalam membuat energi

makanan tersedia untuk tujuan ini. ATP adalah suatu senyawa kimia labil yang mengandung

dua ikatan fosfat berenergi tinggi. Jumlah energi bebas di masing-masing ikatan fosfat ini

adalah sekitar 12.000 kalori di bawah kondisi yang terdapat di dalam tubuh.3

ATP terdapat di sitoplasma dan nukeloplasma semua sel. Pada hakikatnya semua

mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk beroperasi memperoleh energi ini

langsung dari ATP (atau senyawa berenergi tinggi lainnya, misalnya guanosin trifosfat).

Sebaliknya makanan di sel secara bertahap mengalami oksidasi, dan energi yang dibebaskan

digunakan untuk membentuk kembali ATP sehingga pasokan bahan ini terus dipertahankan.3

Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat tersebar luas dalam tumbuhan dan hewan; senyawa ini memiliki peran

struktural dan metabolik yang penting.3

Karbohidrat diklasifikasikan menjadi sebagai berikut:3

1. Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat

yang lebih sederhana.

2. Disakarida adalah produk kondensasi dua unit monosakarida, contohnya maltosa dan

sukrosa.

3. Oligosakarida adalah produk konsensasi tiga sampai sepuluh monosakarida. Sebagian

besar oligosakarida tidak dicerna oleh enzim dalam tubuh manusia.

4. Polisakarida adalah produk kondensasi lebih dari sepuluh unit monosakarida,

contohnya pati dan dekstrin yang mungkin merupakan polimer linier atau bercabang.

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 (80-120 mg%). Karbohidrat yang

terdapat dalam darah, praktis dalam bentuk glukosa, oleh karena fruktosa dan galaktosa akan

diubah terlebih dahulu oleh hati sebelum memasuki pembuluh darah.3

Apabila jumlah karbohidrat yang dimakan melebihi kebutuhan tubuh, sebagian besar (2/3)

akan disimpan di dalam otot dan selebihnya di dalam hati sebagai glikogen. Kapasitas

pembentukan glikogen ini sangat terbatas (maksimum 350 gram), 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 energi tersebut,

simpanan glikogen akan dipergunakan terlebih dahulu, disusul oleh mobilisasi lemak. Jika

dihitung dalam jumlah kalori, simpanan energi dalam bentuk lemak jauh melebihi jumlah

simpanan dalam bentuk glikogen.3

Sel-sel tubuh yang sangat aktif dan memerlukan banyak energi, mendapatkan energi

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 energi yang diperlukan lebih

banyak lagi, timbunan lemak dari jaringan lemak mulai dipergunakan. Dalam jaringan lemak

diubah ke dalam zat antara yang dialirkan ke hati.3

Disini zat antara itu diubah menjadi glikogen, mengisi kembali cadangan glikogen yang

telah dipergunakan untuk meningkatkan kadar gula darah. Peristiwa oksidasi glukosa di

dalam jaringan-jaringan terjadi secara bertahap dan pada tahap-tahap itulah energi dilepaskan

sedikit demi sedikit, untuk dapat digunakan selanjutnya.3

Melalui suatu deretan proses-proses kimiawi, glukosa dan glikogen diubah menjadi

asam piruvat. Asam piruvat ini merupakan zat antara yang sangat penting dalam metabolisme

karbohidrat. Asam piruvat dapat segera diolah lebih lanjut dalam suatu proses pada

"lingkaran Krebs". Dalam proses siklus ini, dihasilkan CO2 dan H2O dan terlepas energi

dalam bentuk persenyawaan yang mengandung tenaga kimia yang besar yaitu ATP

(Adenosin Triphosphate). ATP ini mudah sekali melepaskan energinya sambil berubah

menjadi ADP (Adenosin Diphosphate). Sebagian dari asam piruvat dapat diubah menjadi

"asam laktat". Asam laktat ini dapat keluar dari sel-sel jaringan dan memasuki aliran darah

menuju ke hepar.3

Di dalam hepar, asam laktat diubah kembali menjadi asam piruvat dan selanjutnya

menjadi glikogen, dengan demikian akan menghasilkan energi. Hal ini hanya terdapat di

dalam hepar, tidak dapat berlangsung di dalam otot, meskipun di dalam otot terdapat juga

glikogen. Sumber glikogen hanya berasal dari glukosa dalam darah. 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 hipofisis dan kelenjar

suprarenal merupakan pengatur-pengatur penting dari metabolisme karbohidrat.3

Enzim sangat diperlukan pada proses-proses kimiawi metabolisme zat-zat makanan.

Vitamin-vitamin sebagian dari enzim, secara tidak langsung berpengaruh pada metabolisme

karbohidrat ini. Tiamin (vitamin B1) diperlukan dalam proses dekarboksilase karbohidrat.

Kekurangan vitamin B1 akan menyebabkan terhambatnya enzim-enzim dekarboksilase,

sehingga asam piruvat dan asam laktat tertimbun di dalam tubuh. Penyakit yang ditimbulkan

akibat defisiensi vitamin B1 itu dikenal sebagai penyakit beriberi.3

Glikolisis

Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses

pemecahan glukosa menjadi:4

1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)

2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)

Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan

selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu

glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa. Keseluruhan

persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:4

Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O

Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

hasil tingkat substrat :+ 4P

hasil oksidasi respirasi :+ 6P

jumlah :+10P

dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : - 2P

+ 8P

Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

hasil tingkat substrat :+ 4P

hasil oksidasi respirasi :+ 0P

jumlah :+ 4P

dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P :- 2P

+ 2P

Oksidasi Piruvat4

Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang

terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda

yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan

membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat

dehidrogenase dan analog dengan kompleks α-keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam

sitrat.

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. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi

oleh flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase.

Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan

ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.

Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

Siklus Asam Sitrat4

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.

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil

KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan

pelepasan dan penangkapan sebagian besar energi yang tersedia dari bahan bakar jaringan,

dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-COKoA, asetat

aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi

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

amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediet yang ada dalam siklus tersebut.

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi

dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik.

Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar

ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau

kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.

Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk

bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga

memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi,

yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1

FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus

asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi

dalam membran interna mitokondria.

Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3

ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi

oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi.

Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada

tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.

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

Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 × 3P = 9P

Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 × 2P = 2P

Pada tingkat substrat = 1P

Jumlah = 12P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 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

Glikogenesis4

Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi

piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke

dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.

Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir,

mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui

kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen.

Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.

Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog

dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot

jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati,

maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih

banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer -D-Glukosa yang bercabang.

Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk

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

dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa

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

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

setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis 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. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan

katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan

gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya

adalah glukosa 1,6-bifosfat.

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

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

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

pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat UDPGlc + PPi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganik berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan

menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.

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

dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin

difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah

ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen

primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.

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

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.

Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan sebagai berikut.

Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim

glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen

induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam

tahap ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).

Glikogenolisis4

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah

untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis.

Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak

demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim

fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 14 glikogen untuk

menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul

glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang

tersisa pada tiap sisi cabang 16.

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

Glikogen Glikogen

Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu

cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan

16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik.

Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat

berlangsung.

Glukoneogenesis4

Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka

tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia,

barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai

pembangun tubuh.

Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari

senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.

Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai

berikut:

1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam

lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus

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

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

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 untuk proses biosintesis atau diekskresi secara langsung atau diubah

terlebih dahulu menjadi asam urat/urea. Tahap metabolisme asam amino terdiri dari:4

1. Reaksi pelepasan gugus asam amino (transaminasi), yang menghasilkan senyawa

antara metabolisme utama tubuh.

2. Kemudian perubahan kerangka karbon.

3. Transport ammonia.

Sintesis Urea:

1. Transaminasi

Proses katabolisme asam amino berupa pemindahan gugus amino dari suatu 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

diubah menjadi asam amino. Sedangkan asam amino diubah menjadi senyawa keto.

Enzim utama reaksi transaminasi adalah:

Alanin transaminase (alanin)

Glutatamat transaminase (glutamat)

2. Deaminasi oksidatif

Terjadi di dalam mitokondria dan dikatalisis oleh L-glutamat dehidrogenase (enzim yang

terdapat dalam matriks mitokondria). Merupakan reaksi kombinasi dari aminotransferase

dan glutamat 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 glutamat akan menghasilkan NH4+, dengan

NADP/NAD sebagai akseptor elektron.

3. Transport ammonia ke hati

NH4 atau ammonia adalah hasil dari deaminasi oksidasi glutamat 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 untuk transpor ammonia, sehingga terdapat di dalam darah lebih

tinggi dari asam amino yg lain. Glutamin yang akan berfungsi sebagai sumber gugus

amino pada berbagai reaksi biosintesis.

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 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.

Metabolisme Lemak4

Lemak merupakan kelompok senyawa heterogen yang berkaitan dengan asam lemak,

baik secara aktual maupun potensial. Sifat umum lemak yaitu relatif tidak larut dalam air dan

larut dalam pelarut non polar seperti eter, kloroform, alkohol dan benzena. Lipid

diklasifikasikan menjadi:4

1. Lipid sederhana adalah ester asam lemak dengan berbagai alkohol. Misalnya lilin dan

minyak.

2. Lipid majemuk adalah ester asam lemak yang mengandung gugus lain selain alkohol dan

asam lemak yang terikat pada alkoholnya. Misalnya fosfolipid, glikolipid, solfolipid,

amino lipid dan lipoprotein.

3. Derivate lipid, misalnya alkohol, asam lemak, gliserol, steroid, lemak-lemak aldehid, dan

vitamin A, D, E, K.

Fungsi dari lemak adalah:

- sebagai energi cadangan,

- pembentukan membran sel,

- sebagai bahan bakar tubuh,

- bersama protein sebagai alat angkut, penggerak hormon, agen pengemulsi,

- dan melindungi organ tubuh lain.

Pemecahan lemak menjadi asam lemak, monogliserida, kolin dan sebagainya, terjadi

hampir semuanya secara eksklusif dalam duodenum dan jejunum, melalui kerja sama antara

garam-garam empedu dan lipase pankreas, dalam lingkungan pH yang lebih tinggi yang

disebabkan oleh ion bikarbonat.4

Asam-asam lemak, monogliserida, fosfat, kolesterol bebas dan bahan penyusun lain dari

lemak yang terbentuk oleh proses pencernaan, diserap ke dalam sel mukosa intestine.

Penyerapan terjadi dengan jalan difusi pasif, terutama dalam setengah bagian atas usus kecil.

Garam-garam empedu yang disekresi untuk menolong pencernaan dan penyerapan akan

diserap kembali dalam saluran pencernaan bagian bawah.

Setelah masuk ke dalam mukosa intestin, trigliserida, fosfolipid dan ester kolesterol disintesis

kembali, di bungkus dengan sedikit protein kemudian disekresikan ke dalam kilomikron ke

dalam ruang ekstraselular, memasuki lakteal sistem limfe.4

Bagian terbesar dari lemak makanan yang telah memasuki sistem limfe secara perlahan

memasuki aliran darah (sebagai kiomikron) melalui ductus torachicus jadi mencegah

perubahan besar kadar lemak darah permukaan. Masuknya ke dalam darah dari limfe terus

selama berjam-jam setelah makan banyak lemak. Kilomikron dan VLDL terutama diproses

oleh sel-sel adiposa dan urat daging. Apoprotein di permukaan mengaktifkan lipase

lipoprotein (LPL) yang terikat pada permukaan pembuluh darah kecil dan kapiler dalam

jaringan-jaringan tersebut. Ini menyebabkan pembebasan secara lokal asam lemak bebas

yang secara cepat diserap dan digunakan untuk energi atau diinkoporasikan kembali menjadi

trigliserida untuk digunakan kemudian. Kelebihan fosfolipid permukaan dan beberapa

kolesterol dan protein dipindahkan ke HDL. Sisa trigliserida yang terdeplesi dalam

kilomikron, dengan ester kolesterol memasuki hati melalui reseptor khusus.4

Di dalam hati, ester kolesterol akan mendapat proses esterifikasi dan bersama asam-asam

lemak memasuki pool hati yang ada. Kolesterol diekskresikan ke dalam empedu atau

diesterifikasi dan diinkoporasikan ke dalam VLDL untuk nanti diangkut lebih lanjut. Asam-

asam lemak terbentuk terutama dari kelebihan karbohidrat yang tidak dibutuhkan secara lokal

untuk energi atau membran sel diinkorporasikan kembali ke dalam trigliserida dengan

bantuan proses fosforilasi oleh asam alfa gliserol kinase. Dan bersama fosfolipid, kolesterol

dan protein dikemas dalam bentuk VLDL hati memasuki aliran darah dan melalui lintasan

yang sama dengan VLDL-intestin yaitu kehilangan komponen trigliserid sampai lipase

lipoprotein.4

Hampir semua asam lemak memasuki jaringan lemak atau urat daging untuk disimpan

dalam bentuk trigliserida. Lipoprotein yang tinggal itu menjadi LDL atas pertolongan HDL

dan Lechithin-Cholsterol Acyl Transferase (LCAT) yang mengesterifikasi kolesterol dengan

asam lemak poli tidak jenuh dari posisi 2 pada lesitin. LDL yang pada prinsipnya terdiri dari

inti ester kolesterol, protein dan fosfolipid permukaan kemudian diambil oleh hampir semua

jaringan permukaan. Pengambilan LDL secara normal juga tergantung ikatannya pada

reseptor terutama pada membran sel. Reseptor-reseptor tesebut bisa tidak mempunyai atau

mengandung secara tidak sempurna salah satu atau lebih bentuk-bentuk hiperkolesterolemia

yang sehubungan. Kalau LDL plasma meningkat, peningkatan katabolisme terjadi atas

pertolongan makrofag-makrofag retikuloendotelial atau peningkatan pengambilan yang tidak

spesifik.4

Langkah awal dari metabolisme energi lemak adalah melalui proses pemecahan simpanan

lemak yang terdapat di dalam tubuh yaitu trigeliserida. Trigeliserida di dalam tubuh ini akan

tersimpan di dalam jaringan adiposa (adipose tissue) serta di dalam sel-sel otot (intramuskular

trigliserida). Melalui proses yang dinamakan lipolisis, trigeliserida yang tersimpan ini akan

dikonversi menjadi asam lemak (fatty acid) dan gliserol. Pada proses ini, untuk setiap 1

molekul trigeliserida akan terbentuk 3 molekul asam lemak dan 1 molekul gliserol. Kedua

molekul yang dihasilkan melalu proses ini kemudian akan mengalami jalur metabolisme yang

berbeda di dalam tubuh. Gliserol yang terbentuk akan masuk ke dalam siklus metabolisme

untuk diubah menjadi glukosa atau juga asam piruvat. Sedangkan asam lemak yang terbentuk

akan dipecah menjadi unit-unit kecil melalui proses yang dinamakan ß-oksidasi untuk

kemudian menghasilkan energi (ATP) di dalam mitokondria sel. Proses ß-oksidasi berjalan

dengan kehadiran oksigen serta membutuhkan adanya karbohidrat untuk menyempurnakan

pembakaran asam lemak. Pada proses ini, asam lemak yang pada umumnya berbentuk rantai

panjang yang terdiri dari ± 16 atom karbon akan dipecah menjadi unit-unit kecil yang

terbentuk dari 2 atom karbon.4

Tiap unit 2 atom karbon yang terbentuk ini kemudian dapat mengikat kepada 1 molekul

KoA untuk membentuk asetil KoA. Molekul asetil-KoA yang terbentuk ini kemudian akan

masuk ke dalam siklus asam sitrat dan diproses untuk menghasilkan energi seperti halnya

dengan molekul asetil-KoA yang dihasil melalui proses metabolisme energi dari

glukosa/glikogen.4

Vitamin

Fungsi Vitamin

Fungsi vitamin secara umum berhubungan erat dengan fungsi enzim, terutama vitamin –

vitamin kelompok B. Enzim merupakan katalisator organik yang menjalankan dan mengatur

reaksi – reaksi biokimiawi di dalam tubuh. Suatu enzim terdiri atas komponen protein yang

dihasilkan oleh sel dan disebut apoenzim. Apoenzim ketika disintesis tidak mempunyai

aktivitas; baru menjadi aktif bila berkonjugasi dengan komponen non protein yang disebut

ko-enzim. Ko-enzim inipun dibuat di dalam tubuh dan mengandung komponen yang disebut

vitamin. Susunan lengkap apoenzim dan ko-enzim disebut holoenzim dan holoenzimlah yang

mempunyai aktivitas sebagai biokatalisator. Di dalam sel apoenzim terdapat sebagai butir

yang mengisi suatu vakuole, dan disebut proenzim atau zymogen, yang belum mempunyai

aktivitas. Peranan hampir seluruh vitamin kelompok B telah diketahui fungsinya di dalam ko-

enzim. Tidak demikian halnya dengan vitamin – vitamin yang larut lemak. Meskipun gejala –

gejala sebagai akibat defisiensi vitamin telah diketahui, tetapi peranannya yang jelas di dalam

rantai reaksi biokimiawi di dalam proses metabolisme, belum diketahui. Kekecualian adalah

untuk vitamin D. Untuk vitamin ini telah jelas diketahui bahwa vitamin D ini di dalam tubuh

diubah menjadi hormon yang berpengaruh atas transpor zat kapur (Ca).5

Vitamin – Vitamin Yang Larut Lemak

Vitamin A (Retinol)

Fungsi vitamin A di dalam tubuh mencakup tiga golongan besar; fungsi dalam proses

melihat, fungsi dalam metabolisme umum, serta fungsi dalam proses reproduksi. Gejala –

gejala mata pada defisiensi vitamin A disebut xeropthalmia, berturut – turut terdiri atas

xerosis conjunctivae dan xerosis corneae yaitu kekurangan epitel biji mata dan kornea, karena

sekresi glandula lacrimalis menurun. Tampak selaput bola mata tersebut keriput dan kusam

bila biji mata bergerak. Dari sudut fungsi, terjadi hemeralopia atau nictalopia, yang oleh

awam disebut buta senja atau buta ayam (kotokan), yaitu ketidak sanggupan melihat pada

cahaya remang – remang. Disebut buta senja karena terjadi bila sore hari (senja) anak masuk

dari luar (cahaya terang) ke serambi rumah (cahaya remang – remang).pagi hari tidak terjadi

buta ayam tersebut karena anak dari cahaya remang – remang di dalam rumah ke luar

(pekarangan) yang cahayanya lebih kuat. Fungsi vitamin A pada metabolisme umum

contohnya seperti pada integritas sel epitel, pertumbuhan, permeabilitas membran,

pertumbuhan gigi dan produksi hormon steroid. Fungsi vitamn A dalam proses reproduksi

yaitu apabila terjadi defisiensi vitamin A dapat menimbulkan kemandulan.6

Gambar 1. Bahan Makanan Sumber Vitamin A.7

Defisiensi vitamin A didiagnosa berdasarkan kadar vitamin A did alam darah, gejala –

gejala xeropthalmia, dan anamnesa konsumsi makanan, serta kelainan kulit. Kadar vitamin A

normal di dalam darah seseorang, 30 µm atau lebih. Kadar 20-30 µm masih dapat diterima,

meskipun pada tingkat yang dianggap rendah, yang mempunyai resiko lebih besar untuk

timbulnya gejala – gejala defisiensi. Kadar 10-20 µm sudah termasuk kondisi

hypovitaminosis, sedangkan kadar di bawah 10 µm sudah dianggap avitaminosis, yang

biasanya sudah disertai gejala – gejala klinis, seperti xeropthalmia dan gejala – gejala kulit.

Hypervitaminosis A pada orang dewasa ditunjukan dengan gejala nausea, vomitus, rasa sakit

kepala. Terdapat pula hyperhemoglobinemia dengan peningkatan jumlah sel eritrosit. Juga

terdapat kondisi rambut rontok. Pada konsumsi karatinoid berlebih, kadar karotin di dalam

darah meningkat dan terdapat warna kuning di seluruh tubuh, menyerupai kondisi ikterus.6

Vitamin D (Calciferol)

Vitamin D merupakan satu – satunya vitamin yang diketahui berfungsi sebagai

prohormon. Vitamin D mengalami dua kali hidroksilasi untuk mendapat aktivitasnya sebagai

hormon. Pertama dihidroksilasi pada C25 yang terjadi di dalam sel hati, kemudian disusul

oleh hidroksilasi kedua pada C1 yang terjadi di dalam ginjal. 1,25 dihidroksi calciferol

merupakan hormon yang mengatur sintesis protein yang yang mentranspor kalsium ke dalam

sel, disebut Calcium Binding Protein (CaBP). Jadi agar vitamin D dapat melaksanakan

tugasnya, diperlukan kondisi hati dan ginjal yang sehat. Efek vitamin D tampak pada;

meningkatkan absorpsi Ca dan P di dalam usus, mendorong pembentukan garam – garam Ca

di dalam jaringan yang memerlukannya, dan vitamin D juga berpengaruh meningkatkan

resorpsi P di dalam tubuli ginjal.6

Defisiensi vitamin D memberikan penyakit rakhitis (rickets) atau disebut juga penyakit

Inggris karena mula – mula banyak terdaoat dan dipelajari di negeri Inggris. Konsumsi

berlebih vitamin D dapat pula memberikan gejala – gejala hypervitaminosis D. Kondisi ini

mungkin terjadi pada anak – anak yang mendapat tetes konsentrat minyak ikan yang terlalu

banyak untuk jangka waktu lama. Hypervitaminosis D menyebabkan perkapuran di dalam

jaringan yang bukan biasanya, seperti di dalam organ – organ vital ginjal dan sebagainya.6

Vitamin E (Tokoferol)

Fungsi vitamin E dapat dikelompokan berdasarkan dua sifatnya yang penting;

berhubungan dengan sifatnya sebagai antioksidanalamiah dan berhubungan dengan

metabolisme selenium. Kedua dasar dari vitamin E ini berkaitan dengan perlindungan sel

terhadap daya destruktif peroksida di dalam jaringan. Pertahanan terhadap daya destruktif

peroksida ini terdapat dalam dua tingkat; tingkat pertama adalah kesanggupan vitamin E

sebagai antioksidan alamiah yang kuat untuk meniadakan efek ikatan peroksida yang setiap

saat terjadi di dalam sel jaringan, sebagai hasil metabolisme. Peroksida ini mempunyai

kesanggupan merusak phospolipid pada struktur membrana sel maupun membrana

subseluler. Tingkat kedua dari pertahanan ini dilakukan oleh enzim peroksidase glutation.

Gejala – gejala yang timbul pada defisiensi vitamin E menunjukan bahwa fungsi vitamin E

ini berhubungan dengan kesehatan otak, sistem pembuluh darah, sel – sel darah merah,

susunan otot skelet, jantung, hati, dan gonad; juga menghindarkan timbulnya kondisi lemak

kuning (yellow fat disease, brown fat disease).6

Vitamin K (Menadion)

Vitamin K berfungsi di dalam proses sintesis protombin yang diperlukan dalam

pembekuan darah. fungsi lainnya ialah pentranspor elektron di dalam proses redoks dalam

jaringan (sel); pada defisiensi vitamin K terjadi kekurangan produksi ATP, karena sintesis

ATP berkaitan dengan proses redoks tersebut.6

Vitamin – Vitamin Yang Larut Air

Vitamin – vitamin yang larut dalam air dan tidak larut dalam minyak dan zat – zat pelarut

lemak, ialah vitamin C dan vitamin – vitamin B-Kompleks. Vitamin – vitamin B-Kompleks

biasanya terdapat bersama – sama di dalam bahan makanan tertentu yang sama, yaitu sayuran

dan biji – bijian. Di dalam pil yang disebut B-Kompleks terdapat 8 jenis vitamin; thiamin,

riboflavin, niacin, piridoksin, cyanocobalamin, asam folat, asam pantotenat, biotin. Sebagian

besar anggota – anggota vitamin B Kompleks diketahui berfungsi di dalam ko-enzim.

Vitamin C juga merupakan vitamin yang larut dalam air dan tidak larut dalam minyak dan zat

– zat pelarut lemak, tetapi merupakan kelas tersendiri, tidak satu kelompok dengan vitamin

B-Kompleks. Fungsi vitamin C di dalam proses metabolisme belum jelas, berbeda dengan

fungsi sebagian besar vitamin anggota kelompok B-Kompleks.5

Vitamin C (Asam Askorbat)

Fungsi vitamin C di dalam tubuh bersangkutan dengan sifat alamiahnya sebagai

antioksidan. Meskipun mekanismenya yang tepat belum diketahui, tetapi tampaknya vitamin

C berperan serta di dalam banyak proses metabolisme yang berlangsung di dalam jaringan

tubuh. Fungsi fisiologis yang telah diketahui memerlukan vitamin C ialah; untuk kesehatan

substansi matrix jaringan ikat, integritas epitel melalui kesehatan zat perekat antar sel,

mekanisme imunitas dalam rangka daya tahan tubuh terhadap berbagai serangan penyakit dan

toksin, kesehatan epitel pembuluh darah, penurunan kadar kolesterol, dan diperlukan untuk

pertumbuhan tulang dan gigi geligi.6

Gambar 2. Bahan Makanan Sumber Vitamin C.7

Defisiensi vitamin C terjadi pada saat pembentukan bakal gigi, maka akan terjadi defect

di dalam jaringan keras bakal gigi, terutama dentin. Dentin yang dibentuk bersifat lebih

sensitif terhadap pengaruh negatif dari faktor – faktor cariogenic, bila kelak gigi telah

bererupsi dan berfungsi di dalam rongga mulut. Defisiensi vitamin C pada orang dewasa atau

setelah gigi geligi bererupsi memberikan kelainan terutama pada jaringan lunak ginggiva.

Jaringan ginggiva membengkak dan hypermis, dimulai pada papila interdentales. Ujung

papila tampak oedematus dan hypermis, mudah berdarah pada gosokan kecil sekalipun.

Ujung papil kemudian menjadi luka dan dapat terus menjadi gangraen yang mengeluarkan

bau yang sangat tidak sedap. Serat – serat yang menghubungkan radix dentis dengan dinding

alveoli tulang rahang menjadi rusak terputus, sehingga gigi menjadi goyah, bahkan gigi dapat

menjadi copot. Kelainan – kelainan terutama mengenai ginggiva bila masih ada giginya, atau

bahkan tinggal akar gigi saja, dan tidak terjadi bila sudah tidak ada gigi sama sekali.6

Vitamin B1 (Thiamin)

Bentuk aktif thiamin adalah di dalam koenzim Co-carboksilase sebagai thiamin

pyrophospat atau TTP yang sangat berhubungan dengan metabolisme karbohidrat.5

Defisiensi thiamin memerikan gangguan pada metabolisme karbohidrat yang

menghasilkan energi, sehingga mengganggu fungsi organ – organ yang mendapat energinya

terutama dari karbohidrat, saraf, otot dan jantung. Kehilangan refleks saraf merupakan gejala

fungsional dini pada defisiensi vitamin B1, disusul oleh kelemahan otot dan kelainan kerja

jantung. Defisiensi thiamin juga memberikan gejala – gejala klinik yang disebut penyakit beri

– beri. Penyakit ini terutama terdapat di antara para anggota masyarakat yang

mempergunakan beras sebagai bahan makanan pokok, khususnya beras yang digiling

sempurna. Bila beras digiling sempurna maka lapisan aleuron yang kaya akan thiamin

terbuang sebagai dedak. Anorexia merupakan gejala dini pada defisiensi thiamin, sedangkan

nausea dan vomitus tidak selalu terjadi; konstipasi ditemukan lebih konstan; pada

pemeriksaan refleks juga terjadi penurunan reaksi. Pada orang dewasa terdapat

encephalopathia Wernicke dan syndroma Korsakov, yang juga dianggap bentuk dari

defisiensi thiamin yang akut, dimana terjadi confusion dan coma.5

Vitamin B2 (Riboflavin)

Fungsi riboflavin telah jelas diketahui sebagai komponen dalam ko-enzim; terdapat dua

bentuk aktif dari riboflavin sebagai ko-enzim, yaitu Flavine adenine dinucleotide (FAD) dan

flavine mononucleotide (FMN). Enzim – enzim dimana kedua ko-enzim ini berperan serta

termasuk kelas flavoprotein, yang bersangkutan dengan proses reduksi oksidasi di dalam

reaksi – reaksi metabolisme tubuh.5

Defisiensi riboflavin biasanya timbul secara khronis, dengan gejala – gejala; di dalam

rongga mulut, lidah berwarna merah dadu (magenta tongue), dianggap suatu gejala cukup

khas bagi defisiensi riboflavin ini. Pada daerah mata keluhan subjektif, berbentuk rasa panas

di bibir dan kelopak mata. Serta terdapat dermatitis pada daerah kulit muka dan genital.5

Vitamin B3 (Niacin / Asam Nikotinat)

Bentuk aktif vitamin ini ialah Niacinamide, yang merupakan komponen dari ko-enzim;

ada dua bentuk ko-enzim yang memerlukan niacin, yaitu Nicotinamide adenine dinucleotide

(NAD) dan Nicotinamide adenine dinucleotide phospate (NADP). Kedua ko-enzim ini

berperan di dalam proses mentransfer atom hidrogen di dalam reaksi – reaksi yang

menghasilkan energi. Reaksi – reaksi kimia ini berhubungan dengan integritas jaringan,

terutama bagi kulit, saluran pencernaan, dan susunan saraf. Selain fungsinya sebgai enzim,

asam nicotinat (bukan niacinamide) menunjukan pula efek farmakogenik sebagai

vasodilatator perifer dan menurunkan kadar kolesterol darah. Fungsi utama NAD dan NADP

ialah sebagi ko-enzim yang memindahkan ion hidrogen dari substrat tertentu, bekerjasama

dengan enzim dehidrogenase kelas flavoprotein, mentransfer hidrogen atau elektron ke enzim

lain dalam deretan sistem redoks.5

Gambar 3. Bahan Pangan Sumber Niacin.2

Defisiensi niacin memberi gejala – gejala dengan gambaran klinik penyakit yang disebut

pellagra, dari bahasa Italia yang berarti kulit kasar. Gejala – gejala disimpulkan dalam

formula 3-D, yaitu dermatitis, diare, dan dementia. Keluhan – keluhan subjektif ialah

anorexia, indisgetion, nausea, vomitus, rasa lemas, serta berat badan menurun.5

Vitamin B6 (Piridoksin)

Terdapat tiga ikatan organik yang mempunyai aktivitas piridoksin, yaitu piridoksin,

piridoksal, dan piridoksamin; piridoksin berbentuk suatu alkohol, sehingga seharusnya

disebut piridoksol. Bentuk biologis aktif adalah piridoksal dan piridoksamin sebagi

komponen dari ko-enzim. Fungsi piridoksin adalah sebagai komponen dari suatu ko-enzim

piridoksal-5-fosfat. Ko-enzim ini berperan serta dalam banyak sekali enzim yang

berhubungan dengan metabolisme protein dan sintesis asam amino.5

Defisiensi piridoksin sukar timbul, selain diperlukan susunan makanan yang defisiensi

akan piridoksin, harus pula diberi antivitaminnya. Gejala – gejalanya antara lain sejenis

dermatitis di sekitar mata, hidung, dan mulut.5

Vitamin B12 (Cyanocobalamin)

Terdapat beberapa jenis cobalamine yang mempunyai bioaktivitas vitamin B12. Vitamin

B12 merupakan satu – satunya vitamin yang belum sanggup disintesis secara total, tetapi

selalu diekstraksi dari media tempat tumbuh mikroba, sebagai hasil fermentasi. Struktur

vitamin B12 juga adalah yang paling kompleks dari struktur semua vitamin yang diketahui

sampai sekarang. Bentuk aktif vitamin B12 adalah sebagai ko-enzim, terikat pada 5’

deoksiadenil melalui atom Co pada struktur vitamin ini. Fungsi vitamin B12 sangat erat

hubungannya dengan fungsi asam folat dalam sintesis nukleoprotein. Defisiensi salah satu

atau kedua vitamin sekaligus menyebabkan anemia megaloblastik. Vitamin B12 dan asam

folat saling berpengaruh juga atas kebutuhannya. Bila salah satu vitamin ditambah, maka

akan menyebabkan kebutuhan vitamin lainnya meningkat, sehingga mungkin menyebabkan

timbulnya defisiensi vitamin yang tidak ditambahkan itu.5

Asam Folat

Vitamin ini dibutuhkan untuk menghindari anemia atau berperan dalam hematopoiesis.

Pada defisiensi asam folat, terjadi hambatan sistesis DNA yang berakibat terjadinya prekursor

eritrosit megaloblastik biasanya terdapat di daerah tropik pada wanita yang sedang hamil, dan

pada anak – anak yang sedang tumbuh cepat, yaitu yang berumur di bawah tiga tahun.

Metabolisme asam folat sangat erat berhubungan dengan fungsi vitamin B12 dan asam

askorbat (vitamin C).5

Asam Pantotenat

Asam pantotenat selalu terdapat dalam keadaan terkonjugasi sebagai ko-enzim A (KoA).

KoA memegang peranan penting di dalam berbagai proses metabolisme, dan terutama

menghasilkan gugus asetil koA yang memberikan gugus asetilnya kepada siklus krebs untuk

dibakar menjadi energi dalam bentuk ATP. Asam pantotenat merupakan growth factor bagi

berbagi mikroorganisme. Pada manusia, belum pernah dilaporkan adanya defisiensi asam

pantotenat.5

Biotin

Biotin berfungsi sebagai komponen suatu ko-enzim juga berperan dalam fiksasi CO2.

Tempat biotin berperan diantaranya ialah; dalam enzim karboksilase, yang menambahkan

gugusan karboksil pada sesuatu ikatan organik, dengan pertolongan ATP dan koA. Sampai

sekarang belum pernah dilaporkan adanya kasus defisiensi biotin pada manusia.5

Mineral

Sekitar 4% tubuh kita terdiri atas mineral, yang dalam analisa bahan makanan tertinggal

sebagai kadar abu, yaitu sisa yang tertinggal bila suatu sampel bahan makanan dibakar

sempurna di dalam suatu tungku. Kadar abu ini menggambarkan banyaknya mineral yang

tidak terbakar menjadi zat yang dapat menguap. Mineral dibedakan dalam dua kelompok

besar (elemen, unsur) yang terdapat pada analisa tubuh kita, berdasarkan jumlahnya, yaitu;

makro elemen, mikro elemen dan trace elemen. Makro elemen, yang terdapat dalam jumlah

yang relatif besar, seperti K, Na, Ca, Mg, dan P, D serta Cl. Mikro elemen, yang terdapat

dalam jumlah yang relatif sedikit. Mikro elemen dapat dikelompokan lagi menurut

kegunaannya di dalam tubuh; mikro elemen esensial, yaitu yang betul – betul diperlukan oleh

tubuh, jadi harus ada, seperti Fe, Cu, Co, Se, Zn, J, dan F. Kedua, mikro elemen yang

mungkin esensial, belum pasti betul diperlukan atau tidak di dalam struktur atau fisiologi

tubuh, seperti Cr, Mo. Serta Mikro elemen yang tidak diperlukan, atau non esensial. Jenis ini

terdapat di dalam tubuh karena terbawa tidak sengaja bersama bahan makanan, jadi sebagai

kontaminan, seperti Al, As, Ba, Bo, Pb, Cd, Ni, Si, Sr, Va, dan Br. Trace elemen yang

sebenarnya sudah termasuk kelompok mikro elemen, tetapi diperlukan dalam jumlah yang

lebih kecil lagi, seperti; Co, Cu dan Zn.5

Makro elemen berfungsi sebagai bahan dari zat yang aktif dalam metabolisme atau

sebagai bagian penting dari struktur sel dan jaringan. Adapula yang memegang fungsinya di

dalam cairan tubuh, baik intraseluler maupun ekstraseluler. K, Na, S, dan Cl terutama

berfungsi dalam keseimbangan caitan dan elektrolit, sedangkan Ca, Mg, dan P terutama

terdapat sebagai bagian penting dari struktur sel dan jaringan. Mikro elemen pada umumnya

berfungsi berhubungan dengan enzim, bahkan yodium merupakan bagian dari struktur suatu

hormon. Sejumlah besar enzim memerlukan mikro elemen dan trace elemen untuk dapat

berfungsi secara maksimal. Beberapa elemen bekerjasama erat sekali dalam melaksanakan

fungsinya, misalnya Na dan K, Ca dan P. Fungsi Na erat sekali dengan tekanan osmotik

cairan tubuh.5

Zat Kapur (Ca) dan Phospor (P)

Fungsi dan metabolisme Ca dan P sangat erat saling berhubungan. Sebagian besar kedua

unsur ini terdapat sebagai garam calsium phospat di dalam jaringan keras tubuh, yaitu tulang

dan gigi geligi, memberikan sifat keras kepada kedua jenis jaringan tersebut. Dari 1200 gr Ca

yang terdapat di dalam tubuh, sekitar 90% terdapat di dalam jaringan keras (tulang dan gigi),

sedangkan jaringan lunak hanya mengandung 10%. Dalam hal ini, mineral phospor, 80%

terdapat di dalam jaringan keras, dan 20% di dalam jaringan lunak, terutama sebagai gugusan

asam phospa. Kadar P di dalam tubuh sekitar 8% berat badan. Ca dalam tulang mudah

dimobilisasikan ke dalam cairan tubuh dan darah, bila diperlukan untuk diteruskan kepada sel

– sel jaringan yang lebih memerlukannya. Terutama trabekula dari struktur tulang merupakan

tempat penimbunan Ca yang mudah sekali melepaskan Ca untuk dipergunakan dalam

keperluan lain. Di dalam jaringan lunak dan di dalam cairan tubuh, Ca juga mempunyai

berbagai fungsi penting, yaitu diperlukan di dalam mekanisme pembekuan darah, dan di

dalam proses kontraksi otot dan fungsi saraf, berhubungan dengan proses menghantar

rangsangan. Defesiensi Ca dapat memberikan gejala – gejala tetani. Ca juga diperlukan dalam

fungsi berbagai enzim. Phospor terdapat di dalam jaringan keras dalam jumlah lebih rendah

dibandingkan dengan Ca, tetapi di dalam jaringan lunak bagian P yang terdapat lebih tinggi

dibandingkan dengan Ca. Banyak mekanisme transpor energi dikaitkan pada ikatan

phospat,seperti ATP, ADP dan cretine phospat. Berbagai metabolisme yang memegang

fungsi penting mengandung phospat dan metabolisme zat – zat gizi banyak yang dimulai

dengan fosforilasi dengan peran serta ATP.5

Natrium (Sodium, Na) dan Kalium (Potassium, K)

Na dan K sangat erat hubungannya dalam memenuhi fungsinya di dalam tubuh. Kedua

elemen ini terutama berfungsi dalam keseimbanagan air da n elektrolit (asam-basa) di dalam

sel maupun di dalam cairan ekstraselulerm termasuk plasma darah. Na terutama di dalam

cairan ektraseluler, sedangkan K di dalam cairan intraseluler. Na merupakan satu – satunya

elemen yang bisa dikonsumsi dalam bentuk garam yang murni, ialah garam dapur (garam

meja, NaCl). Garam dapur diproduksi dari air laut yang diuapkan dan dikeringkan di terik

matahari. Ada pula yang mendapatkan garam dapur dari terowongan di dalam tanah sebagai

barang galian dari batu – batuan bumi. Di daerah pegunungan yang terisolasi dan jauh dari

pantai garam Na digantikan oleh karam K yang didapat dari abu berbagai tumbuhan yang

dibakar. Di dalam tubuh terdapat Na sebanyak 0,15% dari berat badan, sedangkan K 0,35%,

atau terdapat 212

kali lebih banyak dibandingkan Na. Dalam cairan tubuh, Na membentuk

larutan garam NaCl atau Na-karbonat. Ion Na+ terutama terdapat ekstraseluler, sedangkan ion

K+ terutama terdapat intraseluler. Na dan K mempunyai berbagai fungsi penting, seperti

mempertahankan keseimbangan air, terkanan osmotik, keseimbangan asam basa serta

mekanisme sodium pump. Terutama Na+ berperan dalam menahan air di dalam tubuh, dalam

proses mempertahankan tekanan osmotik cairan. Membran sel bersifat semipermeabel

terhadap Na+, tetapi K+ dapat lewat dengan bebas melalui membrana sel tersebut.5

Zat Iodium

Zat iodium juga merupakan zat gizi esensial bagi tubuh, karena merupakan komponen

dari hormon tiroksin. Zat iodium dikonsentrasikan di dalam kelenjar gondok (glandula

thyroidea) untuk dipergunakan dalam sintesis hormon tiroksin. Hormon ini ditimbun dalam

folikel kelenjar gondok, terkonjugasi dengan protein (globulin), dan disebut thyroglobulin.

Kekurangan zat iodium memberikan kondisi hipotiroidism dan tubuh mencobanya untuk

mengkompensasi dengan menambah jaringan kelenjar gondok, sehingga terjadi hipertrofi

yang memberikan pembesaran kelenjar tiroid tersebut, dan disebut penyakit Gondok (struma

simplex atau struma endemik). Sebaliknya, kebanyakan zat iodium akan memberikan gejala –

gejala pada kulit yang disebut iodium dermatitis.5

Zat Besi (Fe)

Zat besi merupakan mikro elemen yang esensial bagi tubuh. Zat ini terutama diperlukan

dalam hemopoiesis (pembentukan darah), yaitu dalam sintesis hemoglobin (Hb). Di samping

itu berbagai jenis enzim memerlukan Fe sebagai faktor penggiat. Di dalam tubuh sebagian

besar Fe terdapat terkonjugasi dengan protein, dan terdapat dalam bentuk ferro atau ferri.

Bentuk aktif zat besi biasanya sebagai ferro, sedangkan bentuk inaktif adalah sebagai ferri

(misalnya bentuk storage). Pada kondisi Fe yang baik, hanya sekitar 10% dari Fe yang

terdapat di dalam makanan diserao kembali ke dalam mukosa usus, tetapi dalam kondisi

defisiensi lebih banyak Fe yang diserap untuk menutupi kekurangan tersebut. Pada wanita

subur, lebih banyak Fe terbuang dari tubuh dengan adanya menstruasi sehingga kebutuhan

akan Fe pada wanita dewasa lebih tinggi daripada laki – laki. Wanita hamil dan sedang

menyusui juga memerlukan lebih banyak Fe dibanding dengan wanita biasa, karena bayi

yang sedang dikandung juga memerlukan zat besi sedangkan ASI mengandung Fe dalam

bentuk lactotransferin yang diberikan kepada anak yang sedang disusukan.5

Kebutuhan Gizi (Karbohidrat, Protein, dan Lemak)

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.8

Jumlah

Saat makan, jumlah kalori harus sesuai dengan kebutuhan. Komposisi yang seimbang

meliputi karbohidrat sebanyak 60-70% (karbohidrat kompleks), protein sebanyak 10-15%

(hewani dan nabati, 2:1), lemak sebanyak 20-25% (safa, pufa, mufa = 1:1:1), vitamin dan

mineral (A, D, E, K, B, C, dan Ca).8

Jenis

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

yang terpenuhi.8

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

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. ''Satu

buah apel plus kulitnya sama dengan lima gram. Untuk memenuhi 25 gram per hari,

sedikitnya mengonsumsi buah apel sebanyak lima biji,'' ujarnya. Menurutnya, buah-buah

yang diblender lebih banyak serat ketimbang di jus. Sebab, ketika buah dijus banyak serat

yang terbuang.8

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. Namun demikian, tutur Fia, pilihlah susu yang tidak mengandung lemak (non fat) atau

low fat. Sumber protein nabati terdapat pada kedelai, tempe, dan tahu.8

Tubuh manusia juga membutuhkan lemak. Fia menyarankan agar orang menghindari

makanan yang berlemak dan goreng-gorengan. Memang, pengurangan lemak makanan

mengakibatkan berkurangnya rasa enak pada makanan.8

Jenis lemak yang dibutuhkan tubuh adalah asam lemak jenuh dan asam lemak trans

kurang dari 10%, asam lemak tidak jenuh sebanyak 10%, dan asam lemak tidak jenuh ganda

sebanyak 10%. Menghindari lemak jenuh sangatlah mudah. Lemak mengandung kolesterol

yang sangat tinggi. Sumber kolesterol terdapat pada sea food (makanan laut) selain ikan,

jerohan, dan kuning telur. Konsumsi telur per hari seharusnya tidak lebih dari 300 miligram.8

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).8

Penyebab Rasa Lapar2

Otak harus terus menerus mendapat glukosa, bahkan di antara waktu makan ketika tidak

ada penyerapan zat gizi baru dari saluran pencernaan. Pada tingkat superfisial, metabolisme

bahan bakar tampaknya relatif sederhana: jumlah nutrien dalam makanan harus cukup untuk

memenuhi kebutuhan tubuh akan energi dan sintesis sel. Namun, hubungan sederhana ini

diperumit oleh dua pertimbangan penting. Pertama, asupan bahan bakar melalui makanan

bersifat intermiten, tidak kontinu. Akibatnya, sewaktu makan terjadi kelebihan energi yang

harus diserap dan disimpan untuk digunakan selama periode puasa di antara waktu makan,

saat tidak tersedia sumber bahan bakar metabolik dari makanan.2

Kelebihan glukosa dalam darah disimpan dalam bentuk glikogen, suatu molekul besar

yang terdiri dari molekul-molekul glukosa yang saling berhubungan, di hati dan otot. Karena

glikogen merupakan cadangan energi yang relatif kecil, bentuk ini hanya dapat memenuhi

kebutuhan energi kurang dari sehari. Setelah gudang glikogen di hati dan otot "terisi penuh",

glukosa lain harus diubah menjadi asam lemak dan gliserol, yang digunakan untuk

membentuk trigliserida (gliserol dengan tiga asam lemak melekat padanya), terutama di

jaringan adiposa (lemak) dan sedikit di otot. Kelebihan asam lemak yang berasal dari

makanan juga dijadikan trigliserida. Kelebihan asam amino dalam sirkulasi darah yang tidak

diperlukan untuk sintesis protein tidak disimpan sebagai protein tambahan tetapi diubah

menjadi glukosa dan asam lemak, yang pada akhirnya disimpan sebagai trigliserida. Dengan

demikian, tempat utama untuk menyimpan kelebihan ketiga kategori zat gizi adalah jaringan

adiposa.2

Dalam keadaan normal, simpanan trigliserida cukup untuk memenuhi kebutuhan energi

selama dua bulan, dan lebih lama pada orang yang kegemukan. Dengan demikian, selama

Tabel 1. Simpanan Bahan Bakar Metabolik di Dalam Tubuh.2

periode puasa berkepanjangan, asam-asam lemak yang dibebaskan dari katabolisme

trigliserida berfungsi sebagai sumber utama energi bagi sebagian besar jaringan. Katabolisme

simpanan trigliserida menyebabkan pembebasan gliserol dan asam lemak, tetapi secara

kuantitatif, asam lemak jauh lebih penting. Katabolisme simpanan lemak menghasilkan 90%

asam lemak dan 10% gliserol berdasarkan berat. Gliserol dapat diubah menjadi glukosa oleh

hati dan ikut menjaga kadar glukosa darah selama puasa.2

Sebagai cadangan energi ketiga, energi dalam jumlah substansial disimpan dalam bentuk

protein struktural, terutama di otot, yaitu massa protein paling banyak di tubuh. Namun,

protein bukan sumber pertama yang dipilih untuk dipakai sebagai sumber energi karena

protein memiliki fungsi esensial lain; sebaliknya, simpanan glikogen dan trigliserida semata-

mata digunakan sebagai simpanan energi.2

Faktor kedua yang memperumit metabolisme bahan bakar adalah bahwa otak dalam

keadaan normal bergantung pada penyaluran glukosa darah dalam jumlah adekuat sebagai

satu-satunya sumber energi. Dengan demikian, konsentrasi glukosa darah harus dipertahan-

kan di atas suatu titik kritis. Konsentrasi glukosa darah biasanya adalah 100 mg glukosa/100

ml plasma dan dalam keadaan normal dipertahankan dalam rentang sempit 70-110 mg/100

ml. Glikogen hati merupakan reservoir penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah

selama puasa singkat. Namun, glikogen hati relatif cepat habis, sehingga selama puasa yang

lebih lama, mekanisme lain harus digunakan untuk memastikan bahwa kebutuhan energi otak

yang tergantung glukosa tersebut terpenuhi. Pertama, saat tidak ada glukosa baru yang masuk

ke dalam darah dari makanan, jaringan-jaringan yang tidak harus memakai glukosa

mengubah perangkat metabolik mereka untuk membakar asam lemak, sehingga glukosa

dapat dicadangkan untuk otak. Asam-asam lemak disediakan melalui katabolisme simpanan

trigliserida sebagai sumber energi alternatif untuk jaringan yang tidak bergantung pada

glukosa. Kedua, asam-asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui glukoneogenesis,

sedangan asam lemak tidak. Dengan demikian, jika simpanan glikogen sudah habis walaupun

sudah dilakukan penghematan glukosa, otak tetap mendapat pasokan glukosa baru yang

dihasilkan dari katabolisme protein tubuh dan perubahan asam amino yang dibebaskan

menjadi glukosa.2

Pankreas Endokrin

Pankreas adalah suatu organ yang merupakan kelenjar campuran pada sistem digestive

yang terbesar setelah hepar, terdiri dari jaringan eksokrin dan endokrin.1,9,10

Pankreas terdapat retro peritoneal yang melintang dari bagian kanan menyerong ke kiri

atas diantara duodenum. Ujung kiri yang disebut cauda pancreatis menempel pada lien.

Pankreas merupakan organ yang memanjang dan terletak pada epigastrium dan kuadran kiri

atas. Strukturnya lunak, berlobulus, dan terletak pada dinding posterior abdomen di belakang

peritoneum. Pankreas menyilang planum transpyloricum. Pankreas dapat dibagi dalam caput,

collum, corpus, dan cauda.10

Caput pancreatis setinggi L2 berbentuk cakram dan terletak di dalam bagian cekung

duodenum. Sebagian caput meluas ke kiri di belakang arteria dan vena mesenterica superior

serta dinamakan processus uncinatus. Collum pancreatis merupakan bagian pankreas yang

mengecil dan menghubungkan caput dan corpus pancreatis. Collum pancreatis terletak di

depan pangkal vena portae hepatis dan tempat dipercabangkannya arteria mesenterica

superior dari aorta. Corpus pancreatis berjalan ke atas dan ke kiri, menyilang garis tengah.

Pada potongan melintang sedikit berbentuk segitiga. Cauda pancreatis berjalan ke depan

menuju ligamentum lienorenale dan mengadakan hubungan dengan hilum lienale.10

Ductus Pancreaticus

Ductus pancreaticus mulai dari cauda pancreatis dan sepanjang kelenjar, menerima

banyak cabang pada perjalanannya. Ductus ini bermuara ke pars descendens duodenum di

sekitar pertengahannya bersama dengan ductus choledochus pada papilla duodeni major.

Kadang-kadang muara ductus panceaticus di duodenum terpisah dari ductus choledochus.

Ductus pancreaticus asccessorius (bila ada) mengalirkan getah pancreas dari bagian atas

caput dan kemudian bermuara ke duodenum, sedikit di atas muara ductus pancreaticus pada

papilla duodeni minor. Ductus pancreaticus accessorius sering berhubungan dengan ductus

pancreaticus.10

Pendarahan

Arteria lienalis, arteria pancreaticoduodenalis superior anterior dan posterior yang

merupakan cabang dari A. gastroduodenalis. Arteria pancreaticoduodenalis inferior anterior

dan posterior yang merupakan cabang dari A. mesenterica superior. Vena yang sesuai dengan

arterinya mengalirkan darah ke sistem porta. Vena lienalis bergabung dengan vena

mesenterica superior menjadi vena porta melalui ligamentum hepatoduodenale ke hepar.10

Aliran Limfe

Kelenjar ini terletak di sepanjang arteri yang mendarahi kelenjar. Pembuluh eferen

akhirnya mengalirkan cairan limfe ke nodi limfe coeliaci dan mesenterici superiors. Nnll.

coelicae, hepaticae, mesenterica superior.10

Persarafan

Berasal dari serabut-serabut saraf simpatis dan parasimpatis. N. vagus (X) dan Nn.

splanchnici melalui plexus coeliacus dan mesenterica superior.10

Organ ini memiliki dua fungsi yakni fungsi endokrin dan fungsi eksokrin. Bagian

eksokrin dari pankreas berfungsi sebagai sel asinar pankreas, memproduksi cairan pankreas

yang disekresi melalui duktus pankreas ke dalam usus halus. Di antara sel-sel eksokrin

pankreas tersebar kelompok-kelompok atau sel endokrin yang juga dikenal sebagai pulau-

pulau langerhans. Ada empat jenis sel penghasil hormon yang teridentifikasi dalam pulau-

pulau tersebut. Sel ß (beta), tempat sintesis dan sekresi insulin. Sel α (alfa) yang

menghasilkan glucagon yang meningkatkan kadar gula darah. Sel D (delta) adalah tempat

sintesis somatosantin atau hormon penghalang hormon pertumbuhan, yang menghambat

sekresi glukagon dan insulin. Sel endokrin yang paling jarang, sel F mengeluarkan

polipeptida pankreas.1-3,9,11

Hormon pankreas yang paling penting untuk mengatur metabolisme bahan bakar adalah

insulin dan glukagon. Oleh karena itu, kita akan lebih banyak membahas kedua hormon

pankreas ini.2

Insulin

Insulin memiliki efek penting dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein.

Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta

mendorong penyimpanan nutrien-nutrien tersebut. Sewaktu molekul-molekul nutrien ini

memasuki darah selama keadaan absortif, insulin meningkatkan penyerapan mereka oleh sel

dan konversi, masing-masing menjadi glikogen, trigliserida, dan protein. Insulin menjalankan

efeknya yang beragam dengan mengubah transportasi nutrien spesifik dari darah ke dalam sel

atau dengan mengubah aktivitas enzim-enzim yang terlibat dalam jalur metabolik tertentu.2,3,9

Efek Fisiologis Insulin

Insulin menyediakan glukosa untuk sebagian besar sel tubuh, melewati membran sel

dalam mekanisme carrier (mekanisme ini tidak memfasilitasi aliran glukosa ke jaringan otak,

tubulus ginjal, mukosa usus, atau ke sel-sel darah merah.)1,2

Insulin memperbesar simpanan lemak dan protein dalam tubuh. Insulin meningkatkan

transpor asam amino dan asam lemak dari darah ke dalam sel. Insulin meningkatkan sintesis

protein dan lemak, serta menurunkan katabolisme protein dan lemak. Insulin meningkatkan

penggunaan karbohidrat untuk energi. Insulin memfasilitasi penyimpanan glukosa dalam

bentuk glikogen pada otot rangka dan hati. Insulin memperbesar cadangan glukosa berlebih

dalam bentuk lemak pada jaringan adiposa.2

Efek pada Karbohidrat2

Pemeliharaan homeostatis glukosa darah adalah fungsi pankreas yang sangat penting.

Konsentrasi glukosa dalam darah ditentukan oleh keseimbangan yang ada antara proses-

proses sebagai berikut :

Penyerapan glukosa dari saluran-saluran pencernaan,

Transportasi glukosa ke dalam sel,

Pembentukan glukosa oleh sel (terutama di hati),

dan (secara abnormal) ekskresi glukosa oleh urin.

Insulin memiliki 4 efek yang dapat menurunkan kadar glukosa darah dan meningkatkan

penyimpanan karbohidrat sebagai berikut :

1. Insulin memudahkan masuknya glukosa ke dalam sebagian besar sel. Molekul glukosa

tidak mudah menembus membran sel tanpa adanya insulin. Dengan demikian sebagian

besar jaringan sangat bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa dari darah dan

menggunakannya. Insulin menggunakan mekanisme difusi terfasilitasi (dengan perantara

pembawa) glukosa ke dalam sel-sel tergantung insulin tersebut dengan fenomena

transporter recruitment. Glukosa dapat masuk ke dalam sel hanya melalui pembawa di

membran plasma di membran plasma yang dikenal sebagai glucose transporter

(pengangkutan glukosa). Sel-sel tergantung insulin memiliki simpanan pengangkut

glukosa intrasel. Pengangkutan-pengangkutan tersebut diinsersikan ke dalam membran

plasma sebagai respons terhadap peningkatan sekresi insulin, sehingga terjadi

peningkatan pengangkutan glukosa ke dalam sel. Apabila sekresi insulin berkurang,

pengangkut-pengakut tersebut sebagian ditarik dari membran sel dan dikembalikan ke

simpanan intrasel.

Beberapa jaringan tidak bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa, yaitu otak, otot

yang aktif, dan hati. Otak yang terus menerus memerlukan pasokan glukosa untuk

memenuhi kebutuhan energinya setiap saat, mudah dimasuki oleh glukosa setiap saat.

Untuk alasan yang masih belum jelas, sel-sel otot rangka tidak bergantung pada insulin

untuk menyerap glukosa selama beraktivitas, walaupun dalam keadaan istirahat sel-sel

tersebut bergantung pada insulin. Kenyataan ini penting dalam pelaksanaan diabetes

melitus (defisiensi insulin), seperti akan dijelaskan. Hati juga tidak bergantung pada

insulin utnuk menyerap glukosa; namun, insulin akan meningkatkan metabolisme glukosa

oleh hati dengan merangsang langkah pertama metabolisme glukosa, fosforilasi glukosa

menjadi glukosa-6-fosfat. Fosforilasi glukosa pada saat molekul ini memasuki sel

menyebabkan konsentrasi intrasel glukosa ‘’polos’’ tetap rendah sehingga tetap terdapat

gradien konsentrasi yang mempermudah difusi terfasilitasi glukosa ke dalam sel.

2. Insulin merangsang glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa, baik di otot

maupun di hati.

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

menghambat penguraian glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat dan

menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati.

4. Insulin selanjutnya menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati dengan menghambat

glikoneogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati. Insulin melakukan hal

ini melalui dua cara yaitu dengan menurunkan jumlah asam amino di dalam darah yang

tersedia bagi hati untuk glikoneogenesis, dan dengan menghambat enzim-enzim hati yang

diperlukan untuk mengubah asam amino menjadi glukosa.

Dengan demikian, insulin menurunkan konsentrasi glukosa darah dengan meningkatkan

penyerapkan glukosa dari darah untuk digunakan dan disimpan oleh sel, sementara secara

simultan menghambat dua mekanisme yang digunakan oleh hati untuk mengeluarkan glukosa

baru ke dalam darah (glikonelisis dan glukoneogenesis). Insulin adalah satu-satunya hormon

yang mampu menurunkan kadar glukosa darah.

Efek pada Lemak

Insulin memiliki banyak efek untuk menurukan kadar asam lemak darah dan mendorong

pembentukan simpanan trigliserida. Insulin meningkatkan transportasi glukosa ke dalam sel

jaringan adiposa, seperti yang dilakukannya pada kebanyakan sel tubuh. Glukosa berfungsi

sebagai prekusor untuk pembentukan asam lemak dan gliserol, yaitu bahan mentah untuk

pembentukan trigliserida.2

Insulin mengaktifkan enzim-enzim yang mengkatalisasi pembentukan asam lemak dari

turunan glukosa. Insulin meningkatkan masuknya asam-asam lemak dari darah ke dalam sel

jaringan adiposa. Insulin menghambat lipolisis (penguraian lemak) sehingga terjadi

penurunan asam lemak dari jaringan adiposa ke dalam darah. Secara kolektif efek-efek itu

mendorong pengeluaran glukosa dan asam lemak dari darah dan meningkatkan penyimpanan

keduanya sebagai trigliserida.2

Efek pada Protein2

Insulin menurunkan kadar asam amino darah dan meningkatkan sintesis protein sebagai

berikut :

1. Insulin mendorong aktif asam-asam amino dari darah ke dalam otot dan jaringan lain.

2. Insulin meningkatkan kecepatan penggabungan asam amino ke dalam protein dengan

merangsang perangkat pembuat protein di dalam sel.

3. Insulin menghambat penguraian protein.

Akibat kolektif efek ini adalah efek anabolik protein. Karena itu, insulin esensial bagi

pertumbuhan normal. Stimulus utama untuk meningkatkan sekresi insulin adalah

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

umpan balik negatif langsung antara sel ß pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah

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

setelah penyerapan makanan, secara langsung merangsang sintesis dan pengeluaran insulin

oleh sel ß. Insulin yang meningkat tersebut, pada gilirannya menurunkan kadar glukosa darah

ke tingkat normal karena terjadi peningkatan pemakaian dan penyimpanan zat gizi ini.

Sebaliknya penurunan glukosa darah di bawah normal, seperti yang terjadi saat puasa,

secara langsung menghambat sekresi insulin. Penurunan kecepatan reaksi insulin ini

menyebabkan perubahan metabolisme dari keadaan absortif ke keadaan pascaabsortif.

Dengan demikian, sistem umpan balik negatif sederhana ini mampu mempertahankan

pasokan glukosa ke jaringan secara konstan tanpa memerlukan peran serta saraf atau hormon

lain.

Kendali Sekresi Insulin

Efek Terhadap Kadar Glukosa Darah

Peningkatan kadar glukosa darah, misalnya setelah makan, akan menstimulasi sel β untuk

memproduksi insulin. Insulin menyebabkan glukosa berdifusi ke dalam sel yang akan

memakainya sebagai energi, mengubahnya menjadi glikogen dalam hati, atau

menjadi lemak dalam jaringan adiposa. Jika kadar glukosa darah turun, laju sekresi insulin

juga turun. Insulin yang meningkat tersebut, pada gilirannya, menurunkan kadar glukosa

darah ke tingkat normal karena terjadi peningkatan pemakaian dan penyimpanan zat gizi ini.

Sebaliknya, penurunan glukosa darah di bawah normal, seperti yang terjadi saat puasa, secara

langsung menghambat sekresi insulin. Penurunan kecepatan sekresi insulin ini menyebabkan

perubahan metabolisme dari keadaan absorptif ke keadaan pasca-absorptif. Dengan demikian,

sistem umpan-balik negatif sederhana ini mampu mempertahankan pasokan glukosa ke

jaringan secara konstan tanpa memerlukan peran serta saraf atau hormon lain.2

Selain konsentrasi glukosa plasma, berbagai masukan berikut juga berperan dalam

mengatur sekresi insulin. Peningkatan kadar asam amino plasma, seperti yang terjadi setelah

memakan makanan tinggi protein, secara langsung merangsang sel-sel F untuk meningkatkan

sekresi insulin. Melalui mekanisme umpan-balik negatif, peningkatan insulin tersebut

meningkatkan masuknya asam-asam amino tersebut ke dalam sel, sehingga kadar asam

amino dalam darah menurun sementara sintesis protein meningkat.2

Hormon pencernaan utama yang disekresikan oleh saluran pencernaan sebagai respons

terhadap adanya makanan terutama gastric inhibitory peptide (peptida inhibitorik lambung),

merangsang sekresi insulin pankreas yang memiliki efek regulatorik langsung pada sistem

pencernaan. Melalui kontrol ini, sekresi insulin meningkat secara "feedforward" atau

antisipatorik bahkan sebelum terjadi penyerapan zat gizi yang meningkatkan kadar glukosa

dan asam amino dalam darah.2

Sistem saraf otonom secara langsung juga mempengaruhi sekresi insulin. Pulau-pulau

Langerhans dipersarafi oleh banyak serat saraf parasimpatis (vagus) dan simpatis.

Peningkatan aktivitas parasimpatis yang terjadi sebagai respons terhadap makanan dalam

saluran pencernaan merangsang pengeluaran insulin. Keadaan ini juga merupakan

mekanisme feedforward sebagai antisipasi terhadap penyerapan zat-zat gizi. Sebaliknya,

stimulasi simpatis dan peningkatan pengeluaran epinefrin akan menghambat sekresi insulin.

Penurunan insulin memungkinkan kadar glukosa darah meningkat; suatu respons yang sesuai

untuk keadaan-keadaan pada saat terjadi aktivitas sistem simpatis—yaitu, stress (fight or

flight) dan olahraga. Pada kedua keadaan tersebut, diperlukan tambahan bahan bakar untuk

aktivitas otot. Secara singkat, insulin merangsang jalur-jalur biosintetik yang menyebabkan

peningkatan pemakaian glukosa, peningkatan penyimpanan karbohidrat dan lemak, dan

peningkatan sintesis protein. Karena itu, hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak,

dan asam amino dalam darah. Pola metabolik ini khas untuk keadaan absorptif. Memang,

sekresi insulin meningkat selama keadaan ini dan bertanggung jawab mengubah jalur

metabolik menjadi anabolisme netto. Insulin yang berlebihan menyebabkan hipoglikemia

yang menimbulkan kelaparan bagi otak.3,9

Efek Terhadap Glukagon

Glukagon mempengaruhi sekresi insulin melalui peningkatan konsentrasi glukosa darah.

Efek glukagon dan insulin berlawanan. Hal ini untuk mempertahankan kadar gula darah

normal selama berpuasa atau makan.2

Sekresi glukagon dikendalikan oleh kadar gula darah. Kadar gula darah yang rendah

menstimulasi sel-sel alfa untuk memproduksi glukagon. Glukagon menyebabkan pelepasan

glukosa dari hati, sehingga glukosa darah meningkat. Peningkatan kadar glukosa darah

menghambat pelepasan glukagon melalui mekanisme umpan balik negatif. Selain itu terdapat

hormon yang secara tidak langsung mempengaruhi sekresi insulin antara lain;2

a. Hormon pertumbuhan, ACTH, dan hormon gastrointestinal, seperti gastrin, sekretin dan

kolesistokinin, semuanya menstimulasi sekresi insulin.2

b. Somatostatin, diproduksi oleh sel-sel δ pankreas dan hipotalamus, menghambat sekresi

insulin dan glukagon serta menghalangi absorpsi intestinal terhadap glukosa.2

Glukagon

Gambar 4. Faktor yang Mengontrol Sekresi Insulin.2

Pada umumnya, glukagon melawan efek insulin. Walaupun insulin berperan sentral

dalam mengontrol antara keadaan absortif dan pasca absortif, produk sekretorik sel α pulau

Langerhans pankreas, yaitu glukagon, juga sangat penting. Banyak pakar ilmu memabndang

sel-sel ß penghasil insulin dan sel sel α penghasil glukagon sebagai pasangan sistem endokrin

yang sekresi kombinasinya merupakan faktor utama dalam mengatur metabolisme bahan

bakar.2

Efek Fisiologis Glukagon

Glukagon meningkatkan penguraian glikogen hati menjadi glukosa (glikogenesis),

sehingga kadar glukosa darah meningkat. Glukagon meningkatkan sintesis glukosa dari

sumber nonkarbohidrat (gluokoneogenesis) dalam hati.2

Efek pada Karbohidrat

Efek keseluruhan glukagon pada metabolisme karbohidrat timbul akibat peningkatan

pembentukan dan pengeluaran glukosa oleh hati sehingga terjadi peningkatan kadar glukosa

darah. Glukagon menimbulkan efek hiperglikemik dengan menurunkan sintesis glikogen,

meningkatkan sintesis glikogenolisis, dan merangsang glukoneogenesis.2

Efek pada Lemak

Glukagon juga melawan efek insulin berkenaan dengan metabolisme lemak dengan

mendorong penguraian lemak dan menghambat sintesis trigliserida. Glukagon meningkatan

pembentukan ketogenesis di hati dengan mendorong perubahan asam lemak menjadi bahan

keton. Dengan demikian di bawah pengaruh glukagon, kadar asam lemak dan badan keton

dalam darah meningkat.2

Efek pada Protein

Glukagon menghambat sintesis protein dan meningkatkan penguraian protein di hati.

Walaupun meningkatkan katabolisme protein di hati, glukagon tidak memiliki efek bermakna

pada kadar asam-amino darah karena hormon ini tidak mempengaruhi protein otot, simpanan

protein yang utama di tubuh.2

Sekresi Glukagon Meningkat Selama Keadaan Pasca-Absorptif

Dengan mempertimbangkan efek katabolik glukagon pada simpanan energi tubuh, sekresi

glukagon meningkat selama keadaan pasca-absorptif dan menurun selama keadaan absorptif,

berkebalikan dengan sekresi insulin. Pada kenyataannya, insulin kadang-kadang disebut

sebagai "hormon pesta" dan glukagon sebagai "hormon puasa". Insulin cenderung

menyebabkan zat-zat gizi disimpan saat kadar mereka dalam darah tinggi, misalnya setelah

makan, sedangkan glukagon mendorong katabolisme simpanan zat gizi antara waktu makan

untuk mempertahankan kadar zat-zat gizi tersebut dalam darah, terutama glukosa darah.2

Seperti sekresi insulin, faktor utama yang mengatur sekresi glukagon adalah efek

langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin. Dalam hal ini, sel-sel α pankreas

meningkatkan sekresi glukagon sebagai respons terhadap penurunan glukosa darah. Efek

hiperglikemik hormon ini cenderung memulihkan konsentrasi glukosa darah ke normal.

Sebaliknya, peningkatan konsentrasi glukosa darah, seperti yang terjadi setelah makan,

menghambat sekresi glukagon, yang juga cenderung memulihkan kadar glukosa darah ke

normal.2

Dengan demikian, terdapat hubungan umpan-balik negatif langsung antara konsentrasi

glukosa darah dan kecepatan sekresi sel α, tetapi hubungan tersebut berlawanan arah dengan

efek glukosa darah pada sel β, dengan kata lain, peningkatan kadar glukosa darah

menghambat sekresi glukagon tetapi merangsang sekresi insulin, sedangkan penurunan

glukosa darah menyebabkan peningkatan sekresi glukagon dan penurunan sekresi insulin.2

Karena glukagon meningkatkan glukosa darah dan insulin menurunkan glukosa darah,

perubahan sekresi hormon-hormon pankreas sebagai respons terhadap penyimpangan glukosa

ini bekerja sama secara homeostasis untuk memulihkan kadar glukosa darah ke normal.

Demikian juga, penurunan konsentrasi asam lemak darah secara langsung merangsang

pengeluaran glukagon dan menghambat pengeluaran insulin oleh pankreas, keduanya

merupakan mekanisme kontrol umpan-balik negatif untuk memulihkan kadar asam lemak

darah ke normal.2

Efek-efek yang berlawanan dari konsentrasi glukosa dan asam lemak darah pada sel α dan

β pankreas tersebut sesuai untuk mengatur kadar molekul-molekul nutrien dalam sirkulasi

darah, karena efek insulin dan glukagon pada metabolisme karbohidrat dan lemak saling

berlawanan. Efek konsentrasi asam amino darah pada sekresi kedua hormon ini adalah cerita

yang lain. Peningkatan konsentrasi asam amino darah merangsang sekresi glukagon dan

insulin. Mengapa hal ini tampak paradoks, karena glukagon tidak menimbulkan efek apapun

pada konsentrasi asam amino darah. Efek peningkatan kadar asam amino darah yang sama

pada sekresi glukagon dan insulin akan masuk akal apabila anda meneliti efek kedua hormon

ini pada kadar glukosa darah.

Apabila selama penyerapan makanan kaya protein, peningkatan asam amino darah hanya

merangsang sekresi insulin, dapat terjadi hipoglikemia. Karena setelah mengkonsumsi

makanan kaya protein hanya terdapat sedikit karbohidrat untuk diserap, peningkatan sekresi

insulin yang dipicu oleh asam amino akan menyebabkan sebagian besar glukosa masuk ke

dalam sel, sehingga terjadi penurunan mendadak kadar glukosa darah yang tidak sesuai.2

Namun, peningkatan sekresi glukagon yang terjadi secara bersamaan karena dirangsang

oleh peningkatan kadar asam amino darah akan meningkatkan pembentukan glukosa oleh

hati. Karena efek hiperglikemik glukagon melawan efek hipoglikemik insulin, hasil akhir

setelah kita mengkonsumsi makanan kaya protein tetapi rendah karbohidrat adalah kestabilan

kadar glukosa darah (dan pencegahan hipoglikemia sel-sel otak).2

Gambar 5. Efek Berlawanan Insulin dan Glukagon.2

Kesimpulan

Hormon pankreas yang paling penting untuk mengatur metabolisme bahan bakar adalah

insulin dan glukagon. Insulin berperan menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam

amino dalam darah serta mendorong penyimpanan nutrien-nutrien tersebut. Glukagon

berperan untuk meningkatkan kadar gula darah.

Daftar Pustaka

1. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2003. hal. 318-321

2. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi ke-6. Jakarta: EGC; 2011. hal.

662-677.

3. Guyton, Hall. Fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2006. hal. 1221-1239.

4. Murray, Robert, Granner, Daryl. Biokimia harper. Edisi ke-27. Jakarta: EGC; 2006.

5. Sediaoetama AD. Ilmu gizi. Jakarta: Penerbit Dian Rakyat; 2008. hal. 31-180.

6. Gibney MJ, Margets BM, Kearney JM, Arab L. Gizi kesehatan masyarakat. Jakarta:

EGC; 2005. hal. 92.

7. Nio OK. Daftar analisis bahan makanan. Jakarta: Badan Penerbit FKUI; 2012.

8. Pola Makan Sehat. 2009. Diunduh dari http://www.pdf-search-engine.com/pola-makan-

pdf.html. Tanggal 1 November 2010.

9. Ganong WF. Buku ajar fisiologi. Edisi ke-22. Jakarta: EGC; 2005. hal. 320-341.

Tabel 2. Perbandingan Keadaan Absorptif dan Pasca-absorptif.2

10. Moore KL, Agur AM. Anatomi klinis dasar. Jakarta: Hipokrates; 2002. hal. 54-67.

11. Gunawijaya FA, Kartawiguna. Penuntun praktikum kumpulan foto mikroskopik histologi.

Jakarta: Trisakti; 2009. hal. 139-142.