NUTRISI NORMAL

ANA ROMAIDADEWI LESMANA

HARFAH MASADYKRISDYANTI

RIFA FAUZIAHSRI WAHYUNI

Hubungan antara berbagai jalur metabolisme (glikolisis, glikogenesis,

lipolisis, glikogenolisis, glukoneogenesis, metabolisme asam amino) dengan upaya

tubuh mempertahankan kadar glukosa darah

Glikolisis

Rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat

• Tahap reaksi enzim yang memerlukan ATP, yaitu tahap reaksi dari glukosa sampai dengan pembentukan fruktosa 6-fosfat (dari tahap 1 – tahap 5).

Fase 1

• tahap reaksi yang menghasilkan energi (ATP dan NADH) yaitu dari gliseraldehide 3-fosfat sampai dengan piruvat (dari tahap 6 – tahap 10)

Fase 2

Apabila oksigen tidak cukup, asam piruvat yang diperoleh dari proses glikolisis akan dirubah menjadi laktat yang menyebabkan seseorang terasa lelah, bila oksigen cukup piruvat akan dirubah menjadi asetil SkoA yang akan masuk dalam siklus krebs. Glikolisis terjadi di sitoplasma sel dan tiap tahapnya memerlukan enzim sebagai katalisator. Meskipun membutuhkan ATP, proses glikolisis menghasilkan ATP lebih banyak yang digunakan. Glikolisis glikogen menjadi asam piruvat yang tidak membutuhkan oksigen disebut glikolisis anaerobic

Tahap Glikolisis

1. Fosforilasi Glukosa Reaksi : Glucose + ATP4- —-> Glucose-6-phosphate2- + ADP3- + H+

Reaksi yang irreversibel (tidak dapat balik)Dikatalis oleh Heksokinase : Tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa

2. Pengubahan glukosa 6-posfat menjadi Fruktosa 6-FosfatReaksi : glucose-6-phosphate2- —-> fructose-6-phosphate2Reaksi yang reversibel (berjalan 2 arah/dapat balikDikatalisis fosfoglukoisomerase : Perubahan isomer dari aldosa (glukosa

6-fosfat) ke ketosa (fruktosa 6-fosfat)

3. Fosforilasi Fruktosa 6-Fosfat menjadi Fruktosa 1,6-DiFosfatReaksi : Fructose-6-phosphate2- + ATP4- —-> fructose-1,6

diphosphate4-+ ADP3- + H+Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (enzim pengatur utama pada glikolisis).Reaksi berlangsung irreversible

Tahap Glikolisis4. Penguraian Fruktosa 1,6-Difosfat

Reaksi : Fructose-1,6-bisphosphate4- —-> dihydroxyacetone phosphate2- + glyceraldehyde-3-phosphate2-

Reaksi yang reversibel (berjalan 2 arah/dapat balik)Dikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase.

(Aldolase fruktosa difosfat)

5. Interkonversi Triosa FosfatReaksi : Dihydroxyacetone phosphate2- —->

glyceraldehyde-3- phosphate2-Dikatalisis oleh Triose Phosphate IsomeraseReaksi yang reversibel (dapat balik)

6. Pembentukkan senyawa berenergi tinggi ke IReaksi : glyceraldehyde-3-phosphate2- + Pi2- +

NAD+ —–> 1,3-bisphosphoglycerate4- + NADH + H+Dikatalisis oleh hidroginase gliseraldehida fosfatReaksi yang reversibel (dapat balik)

Cont,,

7 .Fosforilasi tingkat substrat ke IReaksi : 1,3-bisphosphoglycerate4- + ADP3- —–> 3-phosphoglycerate3- + ATP4-

Dikatalis oleh Enzim Kinase fosfogliserat untuk ADP menjadi ATP dan 3- fosfogliserat- Reaksi yang reversibel (dapat balik)

8. Pengubahan 3 –fosfogliserat menjadi 2- fosfogliseratReaksi : 3-phosphoglycerate3- ——> 2-

phosphoglycerate3-Reaksi yang reversibel (dapat balik)Dikatalisis oleh enzim fosfogliserat mutase

9. Pembentukkan senyawa berenergi tinggi ke IIReaksi : 2-phosphoglycerate3- —>

phosphoenolpyruvate3- + H2ODikatalis oleh enolasi menghasilkan

fosfoenolpiruvat.

10. Fosforilasi tingkat substrat ke IIReaksi : phosphoenolpyruvate3- + ADP3- + H+ —->

pyruvate- + ATP4Reaksi ini penting, karena Tahap terakhir pada glikolisis

pemindahan gugus posfat beenergi tinggi dari fosfoenolfirufa ke ADP dengan katalis kinase piruvat.- Menghasilkan ATP dari reaksi fosforilasi tingkat subtrat

ADP- Reaksi ini secara energetik sangat bagus, sehingga

berfungsi untuk menarik dua reaksi sebelumnya

Glikolisis

Glukogenesis1. Perubahan glikogen menjadi glukosa, terjadi saat

tubuh tubuh kekurangan asupan karbohidrat seperti saat puasa. Glikogen dapat diubah menjadi glucose dengan bantuan hormone glucagon

2. proses anabolik pembentukan glikogen untuk simpanan glukosa saat kadar gula darah tinggi seperti setelah makan. Glukogenesis terjadi terutama dalam sel-sel hati dan sel-sel otot rangka, tetapi tidak terjadi dalam sel-sel otak yang sangat bergantung pada persediaan konstan gula darah untuk energi (Sloane, 2003)

3. proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot (Corwin, 2008)

GlykogenesisProses biosintesis glycogen dari glukosa. Perubahan kimia secara enzimatik ini tidak berjalan spontan, tetapi bertahap. Reaksi diawali dengan proses fosforilasi glucose menjadi glucose 6-fosfat dengan bantuan enzim glukokinase, selanjutnya glucose 6-fosfat dirubah menjadi isomernya, glucose 1-fosfat, di bawah pengaruh enzim fosfoglukotinase. Proses glykogenesis diaktivasi di hati karena insulin sebagai respon terdapat rasio gula darah yang meningkat

Tahap proses glykogenesis1. Tahap pertama adalah pembentukan glukosa 6-fosfat dari glukosa,

dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi, ATP dan fosfat.

2. Glukosa 6-fosfat dengan enzim glukokinase menjadi glucose 1-fosfat.3. Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Phospat) di katalisis

oleh uridil transferase menghasilkan uridin di fosfat glucose (UDP-Glukose) dan pirofosfat (PPi).

4. Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukose dengan glucose nomer satu dalam rantai glycogen primer menghasilkan rantai glycogen baru dengan tambahan satu unit glucose.

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPG 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 glukogenic.

GlukoseMonosakarida yang dihasilkan dari pemecahan karbohidrat yang digunakan untuk memproduksi ATP yang dibutuhkan untuk kontraksi otot

Setelah makan suatu makanan maka gula darah atau glucose akan mengalami peningkatan insulin, hal ini akan merangsang penkreas untuk mengeluarkan insulin dan gula darah menuju sel, selanjutnya oleh sel glucose digunakan untuk menghasilkan energy dan disimpan di hati atau sebagai energy cadangan dalam proses glykogenesis. Glykogen akan disimpan di hati atau jaringan otot. Apabila simpanan penuh akan maka akan diubah menjadi lemak yang selanjutnya disimpan sebagai trigliserid dalam jaringan adipose. Walaupun memiliki lemak rendah tetapi jika makan dengan karbohidrat tinggi maka akan dapat meningkatkan lemak tubuh, apabila lemak tubuh tidak diurai menjadi energy maka glycogen cadangan akan dibutuhkan. Hati mengubah kembali glycogen untuk menyerap lagi kebutuhan energy

Glycogenesis

LIPOLISISPemecahan lemak secara kimiawi-simpanan triasilgliserol dilepaskan untuk energy, distimulasi oleh hormone glukokortikoid (Brooker, 2009). Contohnya pada kasus Diabetes militus lipolisis dan proteolisis otot menyebabkan penurunan berat badan dan kelemahan

Mekanisme yang mempengaruhi lipolisis di jaringan adipose

• Selama puasa sewaktu kadar insulin darah turun dan kadar glucagon meningkat, kadar cAMP di dalam sel adipose meningkat. Akibatnya protein kinase A di aktifkan dan menyebabkan fosforilasi lipase peka hormone (hormone sensitive lipase, HSL)yang juga dikenal sebagai lipase adiposa. Enzim bentuk terfosforilasi ini menjadi aktif dan memutuskan asam lemak dari triasilgliserol hormone lain (misalnya epinerfrin, hormone adenokortikotropik (ACTH) hormone pertumbuhan) juga mengaktifkan enzim ini. Insulin dalam keadaan normal menghambat lipolisis dengan menurunkan aktifitas lipolitik HSL di dalam adiposit (Marks, Marks &Smith, 2000)

GLIKOGENOLISISProses penguraian glikogen hati menjadi glukosa melalui hidrolisis atau fosforolisis, ada beberapa tahap reaksi. Tahap pertama adalah proses fosforilasi glikogen oleh pengaruh enzim glikogen fosforilase sehingga dilepaskan glukosa-1-fosfat. Selanjutnya, glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase. Langkah terakhir adalah defosforilasi glukosa-6-fosfat oleh pengaruh enzim glukosa-6-fosfatase sehingga terbentuk glukosa. (Sumardjo D., 2009)

Cont,,• Glikogenolisis terjadi jika kadar glukosa darah turun

(hipoglikemia). Glikogen pada sel hati akan dipecah di bawah kendali epinefrin (adrenalin) yang disekresi medula adrenal dan glukagon yang disekresi pankreas. Glikogenolisis akan meningkatkan kadar glukosa dalam darah. Dan sebaliknya jika kadar glukosa darah meningkat akan terjadi glikogenesis. Kadar glukosa darah dipertahankan tidak saja selama puasa, tetapi juga sewaktu kita berolahraga saat sel otot menyerap glukosa dari darah dan mengoksidasinya untuk memperoleh energi. Selama berolahraga, hati memasok glukosa ke dalam darah melalui proses glikogenolisis dan glukoneogenesis

Metabolisme asam aminoBahan bakar metabolic protein dalam sirkulasi darah berbentuk asam amino.Salah satu perannya adalah sebagai sumber energy untuk otak selama puasa, dan merupakan cadangan terakhir untuk memenuhi kebutuhan energy. Proses metabolic penguraian protein dengan reaksinya yaitu protein menjadi asam amino dengan konsekuensi peningkatan asam amino darah.• 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.• Asam-asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui glukoneogenesis, sedang asam lemak tidak. Dengan demikian otak tetap mendapat pasokan glukosa baru yang dihasilkan dari katabolisme protein tubuh dan perubahan asam amino yang dibebaskan menjadi glukosa.

Biosintesis asam amino

Degradasi Asam AminoAsam amino yang berlebihan dari yang diperlukan untuk sintesis protein dan biomolekul lain tidak dapat disimpan dalam tubuh maupun diekskresi ke luar tubuh, tidak seperti asam lemak dan glukosa. Kelebihan asam amino condong digunakan untuk bahan bakar. Gugus α-amino dibebaskan dan rangka karbon yang dihasilkan diubah menjadi zat antara metabolisme. Sebagian besar gugus amino dari, kelebihan asam amino diubah menjadi urea, sedangkan rangka atom karbonnya di ubah menjadi asetil Ko-A, asetoasetil-Ko A, piruvat atau salah satu zat antara pada daur asam sitrat. Jadi, asam lemak, zat keton, dan glukosa dapat dibentuk dari asam amino. Asam amino tidak bisa disimpan karena didegradasi untuk daur asam trikarboksilat dan menghasilkan energi

Cont,,

Pada hewan tingkat tinggi, protein yang terdapat sebagai bagian dari bahan makanannya, dihidrolisis terlebih dahulu sebelum dimanfaatkan lebih lanjut. Peristiwa itu berlangsung dalam saluran pencernaan seperti lambung dan dalam usus kecil. Peruraian protein yang dinamakan proteolisis itu dikatalisis oleh enzim-enzim tertentu. Asam amino yang masuk ke dalam pusat kegiatan metabolik kemudian dapat mengalami berbagai perubahan. Hasil akhir dari perubahan pada hewan tingkat tinggi adalah urea, kreatin, asam urat, dan lain-lain. Proses oksidasi adalah salah satu dari perubahan yang terjadi pada asam amino terutama setaelah gugus aminonya dihilangkan terlebih dahulu. Jalan yang ditempuh tergantung dari jenis asam amino. Reaksi yang menghilangkan gugus amino sebagian besar berlangsung melalui dua jalur yaitu transaminasi dan deaminasi.

TransaminasiTransaminasi ialah proses pada asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain. Transaminasi dibantu oleh beberapa enzim yang disebut aminotransferase.Tujuan keseluruhan reaksi transaminase adalah mengumpulkan gugus amino dari berbagai asam amino dalam bentuk hanya satu asam amino, yakni L-glutamat. Contoh reaksi transaminasi alanin menghasilkan piruvat dan glutamat yang dikatalisis oleh alanin aminotransferase dan membutuhkan NAD+ atau NADP

DeaminasiDeaminasi adalah mengeluarkan suatu gugus amino dari asam amino. Gugus α-amino dari banyak asam amino dipindahkan kepada α-keto glutarat untuk membuat asam glutamat yang kemudian masih dapat mentransfer gugus asam amino ke zat lainya atau dapat melepaskannya dalam bentuk ammonia (NH3)Ion ammonium dibentuk dari glutamat dengan deaminasi oksidatif. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim glutamat dehidroginase, yang tidak biasa. penurunan muatan energi akan mempercepat oksidasi asam amino

Reaksi dalam MetabolismeProses Metabolik Reaksi Konsekuensi

Glikogenesis

Glikogenolisis

Glukoneogenesis

Sintesis protein

Penguraian

protein

Sintesis lemak

(lipogenesis/sint

esis trigliserida)

Penguraian

lemak (lipolisis

atau penguraian

trigliserida)

glukosa glikogen

glikogen glukosa

asam amino glukosa

asam amino protein

protein asam amino

asam lemak & gliserol

trigliserida

trigliserida asam

lemak dan gliserol

glukosa darah

glukosa darah

glukosa darah

asam amino darah

asam amino darah

asam lemak darah

asam lemak darah

Referensi• Berman, A., Snyder, S.L., Kozier, B., & Erb, G. (2009). Buku Ajar Praktik

Keperawatan Klinis Kozier & Erb. Edisi ke 5. Alih bahasa: Meiliya, E., Wahyuningsih, E. & Yulianti, D). Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

• Brooker, Chris.(2009).Ensiklopedia Keperawatan.Jakarta, EGC.• Corwin, E.J. (2008). Buku Saku Patofisiologi. Edisi ke 3. Alih bahasa:

Subekti, N.B. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.• Marks,Dawn,Marks, Allan & Smith,Collen (2000). Biokimia Kedokteran

Dasar.Jakarta.EGC• Potter & Perry.(2005). Buku ajar Fundamental Keperawatan : Konsep,

Proses Dan Praktik. Alih bahasa Yasmin Asih et.al. Jakarta EGC.• Sherwood, Lauralee. (2001). Fisiologi manusia : dari sel ke sistem. Alih

bahasa Brahm U.Pendit-Ed.2.-Jakarta : EGC.• Sumardjo, D (2009). Pengantar Kimia: Buku panduan kuliah mahasiswa

kedokteran dan program S-1 Fakultas Bioeksakta. Jakarta: EGC