pbl metabolisme endokrin.docx
TRANSCRIPT
Mekanisme Kerja Hormon dan Metabolisme Nutrisi Tubuh
Theofilio Leunufna102012065
B6Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Alamat Korespondensi: Jalan Arjuna Utara No. 6 Jakarta – [email protected]
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.