KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat-Nya

laporan tutorial yang berjudul “Makronutrisi” ini dapat kami selesaikan dengan sebagaimana

mestinya.

Di dalam laporan ini kami memaparkan hasil kegiatan tutorial yang telah kami

laksanakan tentang klasifikasi makronutrisi, fungsi normal makronutrisi di dalam tubuh,

metabolisme makronutrisi di dalam tubuh, pengaturan hormonal metabolisme makronutrient,

dan gangguan yang terjadi akibat ketidaksesuaian jumlah makronutrient, baik kelebihan

maupun kekurangan.

Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberi dukungan

serta bantuan sehingga laporan ini terselesaikan dengan tepat waktu. Kami sadar bahwa dalam

laporan ini terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharapkan adanya kritik dan

saran sehingga dapat membantu kami untuk dapat lebih baik

Mataram, 3 Mei 2013

Penyusun

Kelompok 2

Page | 1

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..........................................................................................................1

DAFTAR ISI.........................................................................................................................2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Skenario...........................................................................................................................3

1.2 Mind Mapping..................................................................................................................4

BAB II

ISI

2.1 Learning Objective...........................................................................................................5

2.2 Pembahasan Learning Objective

2.2.1 Klasifikasi makronutrient......................................................................................5

2.2.2 Metabolisme makronutrient serta pengaturan hormonalnya..................................16

2.2.3 Gangguan yang terjadi akibat ketidaksesuaian jumlah makronutrient..................61

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan......................................................................................................................62

Daftar Pustaka........................................................................................................................63

Page | 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 SKENARIO

Meraih impian menjadi model runway Indonesia

Melihat model runway dengan tampilan menawan membawakan busana indah hasil rancangan

para fashion designer kondang membuat nyaris seluruh gadis bercita-cita menjadi salah satu

dari mereka. Wajah yang sempurna, figur tubuh yang menawan, ditambah dengan gaya hidup

yang terkesan sangat glamour menempatkan para model runway ini sebagai pusat perhatian

dimana pun mereka berada. Namun semua itu mereka peroleh tentunya bukan dalam satu

malam. Banyak proses dan jalan panjang yang melelahkan untuk menjadi model runway

professional. Butuh perencanaan, perjuangan dan tekad yang kuat.

Tidak perlu diragukan lagi keindahan tubuh para model runway adalah yang menjadi poin

penting dalam karier mereka. Maka tidak sedikit model runway yang sukses di dunia fashion

adalah mereka yang usianya masih sangat muda, 14 atau 15 tahun, karena di masa ini mereka

paling mudah mendapatkan tubuh yang sangat langsing. Tak jarang untuk mendapatkan badan

yang super langsing itu para model menghalalkan segala cara untuk menurunkan atau

mempertahankan berat badan mereka. Mulai dari work-out yang berlebihan hingga diet ekstrem

yang mereka jalankan. Bahkan beberapa dari model yang menjalankan diet tersebut harus

mengakhiri hidupnya dengan tragis, karena anorexia dan malnutrisi. Beberapa dari mereka

Page | 3

METABOLISME

Lemak (Lipid)

Protein

Karbohidrat

MAKRONUTRIENT

KLASIFIKASIGANGGUAN

masih lebih beruntung karena masih bisa direhabilitasi untuk memperbaiki kondisi kesehatan

mereka.

Semenjak maraknya kasus anoreksia dan malnutrisi di kalangan model, pihak pelaku fashion

industry lebih jeli dalam memilih model yang akan mereka gunakan dalam fashion event-nya.

Mulai dari diberlakukan aturan batas minimal berat badan model, hingga tes kesehatan untuk

mendapatkan model super langsing yang sehat. Semakin hari, kesadaran untuk menjadi dan

menggunakan model yang sehat ini semakin berkembang ke arah yang positif. Karena

bagaimana pun juga, model-model runway yang cantik ini menjadi role-model jutaan pasang

mata yang melihat. Campaign menjadi model yang sehat terus digencarkan lewat media massa

agar masyarakat (terutama wanita) semakin paham bahwa untuk berpenampilan bak seorang

model tidak perlu sampai mengorbankan kesehatan atau bahkan nyawa. Dengan hidup yang

teratur, pola makan yang sehat, dan hati yang positif, tentunya tidaklah sulit bagi perempuan

Indonesia untuk mendapatkan postur tubuh ideal sebagai seorang runway model.

References:

http://thesevenagency.com/ind/blog/read/1059/

1.2 Mind Mapping

Page | 4

BAB II

ISI

2.1 LEARNING OBJECTIVE

1. Klasifikasi makronutrient

2. Metabolisme makronutrient serta pengaturan hormonalnya

3. Gangguan yang terjadi akibat ketidaksesuaian jumlah makronutrient

2.2 PEMBAHASAN LEARNING OBJECTIVE

2.2.1 Klasifikasi Makronutrient

1. Karbohidrat

Semua jenis karbohidrat terdiri atas karbohidrat sederhana atau gula sederhana.

Karbohidrat kompleks mempunyai lebih dari 2 unit gula sederhana dalam 1

molekulnya.

Karbohidrat Sederhana

Terdiri atas :

a. Monosakarida yang terdiri atas jumlah atom C yang sama dengan

molekul air yaitu C6H12O6 dan C5H10O5

b. Disakarida yang terdiri atas ikatan 2 atom monosakarida dimana tiap 12

atom C ada 11 molekul air.

c. Gula alcohol merupakan bentuk alcohol dari monosakarida

d. Oligosakarida adalah gula rantai pendek yang dibentuk oleh galaktosa,

glukosa dan fruktosa.

Monosakarida (C6H12O6)

Tersusun atas 1 gugusan atau gula paling sederhana terdiri dari molekul tunggal.

Page | 5

1) Glukosa

- Merupakan gula yang paling penting bagi metabolisme tubuh,

- Dikenal sebagai dekstrosa (gula anggur)

- Bentuk jadinya ditemukan dalam berbagai buah-buahan, jagung manis,

sejumlah akar-akaran, dan madu.

- Merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa dan laktosa

pada hewan dan manusia.

- Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang

beredar di dalam tubuh dan di dalam sel unsur ini merupakan sumber energi.

2) Fruktosa

- Dinamakan juga levulosa/gula buah yang

- Merupakan gula termanis.

- Susunan atom dalam fruktosa merangsang kuncup pengecap pada lidah

sehingga menimbulkan rasa manis.

- Merupakan hasil pencernaan sakarosa

- Terdapat pada madu, buah, nectar bunga, sayur-sayuran, minuman

ringan.

3) Galaktosa

- Tidak ditemukan secara bebas di alam seperti halnya glukosa dan

fruktosa, tetapi merupakan hasil hidrolisis dari laktosa/gula susu.

Disakarida {C12(H2O)11 }

Terdiri atas dua unit monosakarida yang saling mengikat satu sama lain melalui

reaksi kondensasi.

1) Sukrosa/Sakarosa (Gula Tebu/Gula Bit)

- Gula pasir 99% terdiri dari kedua macam bahan makanan tersebut dengan

melalui proses penyulingan dan kristalisasi.

- Terdapat juga di dalam buah, sayuran, dan madu.

- Bila dicerna/dihidrolisis, sukrosa akan terurai menjadi satu unit glukosa

dan satu unit fruktosa yang disebut gula invert. Gula invert secara alami

terdapat di dalam madu.

Page | 6

2) Maltosa (Gula Malt)

- Tidak terdapat bebas di alam.

- Terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-

tumbuhan bila benih atau biji-bijian berkecambah dan di dalam usus

manusia pada pencernaan pati.

- Maltose difermentasi menjadi alcohol (bir).

- Bila dicerna/dihidrolisis, maltose akan terurai menjadi dua unit glukosa.

3) Laktosa (Gula Susu)

- Hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit

galaktosa.

- Kadar laktosa pada susu sapi adalah 6,8 gram/100ml, sedangkan pada

ASI kadarnya 4,8 gram/100ml.

- Merupakan gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis

glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.

Oligosakarida

Terdiri atas polimer 2-10 monosakarida.

Terdiri dari disakarida (C12H22O11), trisakarida (C18H32O16), dan

tetrasakarida (C24H42O21).

1) Rafinosa, Stakiosa, dan Verbaskora

- Adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa dan

galaktosa.

- Terdapat dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak

dapat dipecah oleh enzim-enzim pencernaan.

- Seperti halnya polisakarida non pati, oligosakarida ini di dalam usus

besar mengalami fermentasi.

2) Fruktan

- Adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit

fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa.

- Terdapat di dalam serelia, bawang merah, bawang putih dan asparagus.

- Fruktan tidak dapat dicerna secara berarti. Sebagian besar difermentasi

dalam usus.

Page | 7

Gula Alcohol

Merupakan bentuk alcohol dari monosakarida yang terdapat di alam dan

dapat pula dibuat secara sintetis.

1) Sorbitol

- Terdapat dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari

glukosa.

- Banyak digunakan dalam makanan dan minuman khusus pasien diabetes

karena pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa,

seperti : minuman ringan, selai, dan kue-kue.

- Tingkat kemanisan sorbitol hanya 60% daripada sukrosa, diabsorpsi lebih

lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa.

- Sorbitol tidak mudah dimetabolisme oleh bakteri dalam mulut sehingga

tidak mudah menimbulkan karies gigi. Oleh karena itu, sorbitol banyak

digunakan dalam pembuatan permen karet.

2) Malnitol dan Dulsitol

- Adalah alcohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa.

- Terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara

komersial manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut.

- Kedua jenis alcohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.

3) Inositol

- Merupakan alcohol siklis yang menyerupai glukosa.

- Terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.

- Bentuk esternya dengan asam fitat menghambat absorpsi kalsium dan zat

besi dalam usus halus.

Karbohidrat Kompleks

Polisakarida

Terdiri atas lebih dari dua ikatan monosakarida.

1) Pati

- Merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan

karbohidrat utama yang dikonsumsi oleh manusia.

Page | 8

- Terutama terdapat dalam padi-padian (70-80%), biji-bijian (30-60%), dan

umbi-umbian (20-30%).

- Jumlah unit glukosa dan susunannya beda dalam 1 jenis pati, bergantung

jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati berbeda satu sama lain dengan

karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa.

2) Dekstrin

- Hasil hidrolisis parsial pati untuk dibentuk menjadi maltose.

- Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa, dekstrin

mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan

diare.

- Digunakan sebagai makanan bayi karena tidak mudah mengalami

fermentasi dan mudah dicerna.

3) Glikogen (Pati Hewan)

- Merupakan bentuk simpanan karbohidrat dalam tubuh manusia dan

hewan, yang terutama terdapat dalam hati dan jaringan otot. Di hati, glikogen

dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh.

Sedangkan glikogen di jaringan otot digunakan sebagai sumber energi dalam otot

tersebut.

- Glikogen bukan merupakan sumber karbohidrat yang penting dalam

bahan makanan, karena hanya terdapat di dalam makanan yang berasal dari

hewani saja dan dalam jumlah yang terbatas.

Serat (Polisakarida Non Pati)

Larut Air

1) Selulosa

- Merupakan bagian utama dinding sel tumbuh-tumbuhan yang tidak dapat

dicerna oleh enzim pencernaan manusia.

- Selulosa melunakkan dan memberi bentuk pada feses karena mampu

menyerap air sehingga membantu gerakan peristaltik usus, dengan demikian

membantu defekasi dan mencegah konstipasi.

2) Hemiselulosa

Page | 9

- Merupakan bagian utama serat serealia yang terdiri atas polimer

bercabang heterogen heksosa, pentose, dan asam uronat.

-

3) Lignin

- Terdiri atas polimer karbohidrat yang relatif pendek (50-2000 unit).

- Lignin memberi kekuatan pada struktur tumbuh-tumbuhan, oleh karena

itu merupakan bagian keras dari tumbuh-tumbuhan sehingga jarang dimakan.

- Terdapat di dalam tangkai sayuran, bagian inti di dalam wortel dan biji

jambu biji.

Tidak Larut Air

1) Pectin, Gum, dan Mukilase

Terdapat di sekeliling dan di dalam sel-sel tumbuhan. Ikatan-ikatan ini larut atau

mengembang di dalam air sehingga membentuk gel. Oleh karena itu, di dalam

industri pangan digunakan sebagai bahan pengental, emulsifier, dan stabilizer.

- Pectin

Merupakan polimer ramnosa dan asam galakturonat dengan cabang-

cabang yang terdiri atas rantai galaktosa dan arabinosa.

Terdapat di dalam sayur dan buah, terutama jenis sitrus, apel, jambu biji,

anggur dan wortel.

Berfungsi sebagai bahan perekat antar dinding sel. Buah-buahan yang

mempunyai kandungan pectin tinggi baik untuk dibuat selai atau jelly.

- Gum

Merupakan sari pohon akasia.

Diekstraksi secara komersial dan digunakan dalam industry pangan

sebagai pengental, emulsifier dan stabilizer.

- Mukilase

Merupakan struktur kompleks yang mempunyai ciri khas, yaitu memiliki

komponen asam D-galakturonat.

Terdapat di dalam biji-bijian dan akar yang fungsinya diduga mencegah

pengeringan.

2) Glukan

Page | 10

Terutama terdiri atas polimer glukosa bercabang yang terikat dalam bentuk beta

(1-3) dan beta (1-9). Beta-glukan terdapat dalam serealia, terutama di dalam oat

dan barley, dan diduga berperan dalam menurunkan kadar kolesterol darah.

3) Algal

Diambil dari algae dan rumput laut yang nerupakan polimer asam-asam

manuronat dan guluronat. Produk alga luas digunakan di Indonesia sebagai agar-

agar dan banyak digunakan sebagai bahan pengental dan stabilizer.

2. Lemak

Lemak, disebut juga lipid, adalah suatu zat yang kaya akan energi, berfungsi sebagai

sumber energi yang utama untuk proses metabolisme tubuh. Lemak yang beredar di

dalam tubuh diperoleh dari dua sumber yaitu dari makanan dan hasil produksi organ

hati, yang bisa disimpan di dalam sel-sel lemak sebagai cadangan energi. Sifat-sifat

lemak antara lain:

1.      Tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik seperti eter, CHCl3,

benzen, alkohol/aseton panas, xylen, dll. serta dapat diekstraksi dari sel

hewan/tumbuhan dengan pelarut tersebut.

2.      Secara kimia, penyusun utama adalah asam lemak (dalam 100 gram lipid terdapat

95% asam lemak)

3.      Lipid mengandung zat-zat yang dibutuhkan oleh manusia seperti asam lemak

essential.

Klasifikasi Lemak

1.      Lipid sederhana.

Lipid sederhana adalah golongan lipid yang jika dihidrolisis akan menghasilkan asam

lemak dan gliserol. Contohnya: fat/minyak (TAG/trigliserida)

2.      Lipid kompleks (majemuk).

Lipid kompleks adalah golongan lipid yang jika dihidrolisis akan menghasilkan asam

lemak dan berbagai senyawa lainnya. Contohnya: fosfolipid dan glikolipid.

Fosfolipid + H2O menghasilkan asam lemak + alkohol + asam fosfat + senyawa

nitrogen.

Glikolipid + H2O menghasilkan asam lemak + karbohidrat + sfingosin.

3.      Lipid turunan

Page | 11

Lipid turunan adalah senyawa-senyawa yang dihasilkan bila lipid sederhana dan lipid

kompleks mengalami hidrolisis. Contohnya: asam lemak, gliserol, alkohol padat,

aldehid, keton bodies.

Secara klinis, komponen lipid utama yang dapat dijumpai dalam plasma adalah:

1.      Trigliserida (lemak netral)

2.      Asam Lemak

3.      Kolesterol

4.      Fosfolipid

Trigliserida merupakan asam lemak yang dibentuk dari esterifikasi tiga molekul asam

lemak menjadi satu molekul gliserol. Jaringan adiposa memiliki simpanan trigliserid

yang berfungsi sebagai ‘gudang’ lemak yang segera dapat digunakan. Dengan masuk

dan keluar dari molekul trigliserida di jaringan adiposa, asam-asam lemak merupakan

bahan untuk konversi menjadi glukosa (glukoneogenesis) serta untuk pembakaran

langsung untuk menghasilkan energi.

Asam lemak dapat berasal dari makanan, tetapi juga berasal dari kelebihan glukosa

yang diubah oleh hati dan jaringan lemak menjadi energi yang dapat disimpan. Lebih

dari 95% lemak yang berasal dari makanan adalah trigliserida. Proses pencernaan

trigliserida dari asam lemak dalam diet (eksogenus), dan diantarkan ke aliran darah

sebagai kilomikron (droplet lemak kecil yang diselubungi protein).

Kolesterol berasal dari makanan dan sintesis endogen di dalam tubuh. Sumber

kolesterol dalam makanan seperti kuning telur, susu, daging, lemak (gajih), dan

sebaginya terutama dalam keadaan ester. Dalam usus, ester tersebut kemudian

dihidrolisis oleh kolesterol esterase yang berasal dari pankreas dan kolesterol bebas

yang terbentuk diserap oleh mukosa usus dengan kilomikron sebagai alat transport ke

sistem limfatik dan akhirnya ke sirkulasi vena. Kira-kira 70% kolesterol yang

diesterifikasi (dikombinasikan dengan asam lemak), serta 30% dalam bentuk bebas.

Kolesterol disintesis di hati dan usus serta ditemukan dalam eritrosit, membran sel,

dan otot. Kolesterol penting dalam struktur dinding sel dan dalam bahan yang

membuat kulit kedap air. Kolesterol digunakan tubuh untuk membentuk garam

empedu sebagai fasilitator untuk pencernaan lemak dan untuk pembentukan hormon

steroid (misal kortisol, estrogen, androgen) oleh kalenjar adrenal, ovarium, dan testis.

Fosfolipid, lesitin, sfingomielin, dan sefalin merupakan komponen utama pada

membrane sel dan juga bekerja dalam larutan untuk mengubah tegangan permukaan

cairan (misal aktifitas surfaktan cairan di paru). Fosfolipid dalam darah berasal dari

Page | 12

hati dan usus, serta dalam jumlah kecil sintesis di berbagai jaringan. Fosfolipid dalam

darah dapat ikut serta dalam metabolisme sel dan juga dalam koagulasi darah.

Karena lipid tidak dapat larut dalam air, maka itu memerlukan suatu ‘pengangkut’

agar bisa masuk dalam sirkulasi darah. Pengangkut itu adalah suatu protein yang

dinamakan lipoprotein. Lipoprotein dalam sirkulasi terdiri dari partikel berbagai

ukuran yang juga mengandung kolesterol, trigliserida, fosfolipid, protein dalam

jumlah berbeda sehingga masing-masing lipoprotein memiliki karakteristik densitas

yang berbeda. Lipoprotein terbesar dan paling rendah densitasnya adalah kilomikron,

diikuti oleh lipoprotein densitas sangat rendah (very low density lipoprotein, VLDL),

lipoprotein densitas rendah (low density lipoprotein, LDL), lipoprotein densitas

sedang (intermediate density lipoprotein, IDL), dan lipoprotein densitas tinggi (high

density lipoprotein, HDL).

Sebagian besar trigliserida pada plasma tidak dalam keadaan puasa terdapat dalam

bentuk kilomikron, sedangkan pada sampel plasma puasa, trigliserida terutama

terdapat dalam bentuk VLDL. Sebagian kolesterol plasma terkandung dalam LDL.

Sebagian kecil (15-25%) kolesterol berada dalam HDL.

Jalur eksogen atau makanan pengangkutan lemak melibatkan penyerapan trigliserida

dan kolesterol melalui usus, disertai pembentukan dan pembebasan kilomikron ke

dalam limfe dank e aliran darah melalui duktur torasikus. Kilomikron membebaskan

trigliserida ke jaringan adiposa sewaktu beredar dalam sirkulasi. Selain itu, juga

mengaktifkan lipoprotein lipase yang dapat melepaskan asam lemak bebas dari

trigliserida sehingga ukuran kilomikron berkurang menjadi sisa yang akhirnya

diserap oleh hati. Asam-asam lemak yang dikeluarkan pada gilirannya diserap oleh

sel otot dan adiposa.

Fungsi Lemak

1.      Sebagai sumber energi (memiliki kandungan 9 kkal/g)

2.      Unsur pembangun membran sel dan bertanggung jawab untuk lewatnya berbagai

bahan yang masuk dan keluar sel.

3.      Sebagai pelindung organ-organ penting, penyekat jaringan tubuh.

4.      Menjaga tubuh terhadap pengaruh luar, misalnya: suhu, luka (infeksi).

5.      Insulator listrik (agar impuls-impuls syaraf merambat dengan cepat)

6.      Membantu melarutkan dan mentransport senyawa-senyawa tertentu (misal

vitamin A, D, E dan K) dalam aliran darah untuk keperluan metabolisme.

Page | 13

Sumber Lemak

          Sumber lemak terbagi menjadi 2, yaitu lemak hewani dan lemak nabati. Lemak

nabati berasal dari bahan makanan tumbuhan sementara lemak nabati dari hewan

termasuk telur, susu. Sumber lemak nabati berada di dalam sitoplasma berupa droplet

dan pada hewani berada di dalam jaringan adiposa.

3. Protein

Protein berasal dari bahasa Yunani yaitu proteos yang berarti yang utama atau yang

didahulukan, di mana benar adanya bahwa protein adalah zat yang paling penting

dalam setiap organisme.1

Protein merupakan bagian terbesar pada tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh

adalah protein, setengahnya ada di dalam otot, seperlima ada di dalam tulang dan

tulang rawan, sepersepuluh di dalam kulit, dan selebihnya di dalam jarigan lain dan

cairan tubuh. Semua enzim, hormon, pengangkutan zat-zat gizi, matriks intraseluler

dan lain sebagainya adalah protein. Di samping itu asam amino yang membentuk

protein bertindak sebagai prekursor sebagai prekursor sebagian besar koenzim,

hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang esensial untuk kehidupan. Protein

mempunyai fungsi yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, yaitu membangun

serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.

Protein adalah molekul makromolekul yang mempunyai berat molekul antara 5 ribu

hingga beberapa juta. Protein terdiri atas rantai-rantai panjang asam amino, yang

terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. Asam amino terdiri atas unsur-unsur

karbon (C), hydrogen (H), oksigen (O) dan nitrogen(N); beberapa asam amino di

samping itu mengandung unsur-unsur fosfor, besi, sulfur, iodium, dan kobalt. Unsur

utama protein adalah nitrogen, di mana nitrogen merupakan 16% dari berat protein.

Jenis protein sangat banyak, mungkin sampai 1010-1012.. Ini dapat dibayangkan bila

diketahui bahwa protein terdiri atas sekian kombinasi berbagai jenis dan jumlah asam

amino. Ada dua puluh jenis asam amino yang diketahui sampai sekarang yang terdiri

atas 8 asam amino esensial (tidak dapat diproduksi tubuh) dan 10 asam amino non-

esensial (dapat diproduksi tubuh). Asam amino esensial tersebut adalah: Phenilalanin,

Valin, Lysin, Isoleusin, Triptophan, Threonin, Leusin, dan Methionin. Sedangkan asam

amino yang non-esensial adalah Asam Aspartat, Asam Glutamat, Glysin, Serin, Prolin,

Hidroksiprolin, Tyronin, Hidroksilisin, Asparagin, dan Alanin. Selain itu, jug terdapat

2 asam amino semi-esensial (asam amino yang dapat mencukupi untuk proses

Page | 14

pertumbuhan orang dewasa, tetapi tidak mencukupi untuk proses pertumbuhan anak –

anak), yaitu Arginin dan Histidin.

Klasifikasi Protein

Berdasarkan komponen-komponen yang menyusun protein:1

1.      Protein Simpleks. Hasil hidrolisis total protein jenis ini merupakan campuran

yang hanya terdiri atas asam-asam amino.

2.      Protein Kompleks (complex protein, conjugated protein). Hasil hidrolisa total

dari protein jenis ini. Selain terdiri atas berbagai jenis asam amino juga terdapat

komponen lain miisalnya unsur logam gugusan phosphat dan sebagainya (contoh:

hemoglobin, lipoprotein, glikoprotein, dan sebagainya)

3.      Protein Derivat (protein derivative). Merupakan ikatan antara (intermediate

product) sebagal hasil hidrolisa parsial dari protein native, miisalnya albumosa,

peptone dan sebagainya.

Berdasarkan sumbernya, protein dikiasifikasikan menjadi:

1.      Protein hewani, yaitu protein dalam bahan makanan yang berasal dan binatang,

seperti protein dari daging, protein susu, dan sebagainya.

2.      Protein nabati, yaitu protein yang berasal dan bahan makanan turnbuhan, seperti

protein dari jagung (zein), dan terigu, dan sebagainya.

Fungsi Protein

1.      Pertumbuhan dan pemeliharaan.

Protein tubuh berada dalam keadaan dinamis, yang secara bergantian pecah dan

disintesis kembali. Tiap hari sekitar 3% jumlah protein total berada dalam keadaan

berubah ini.

2.      Pembentukan ikatan-ikatan esensial tubuh.

Hormon tiroid, epinefrin, insulin adalah ptotein, begitu juga dengan enzim. Ikatan-

ikatan ini bertindak sebagai katalisator atau membantu perubahan-perubahan biokimia

yang terjadi di dalam tubuh.

3.      Mengatur keseimbangan air.

Page | 15

Keseimbangan cairan tubuh harus dijaga melaui sistem kompleks yang melibatkan

protein dan elektrolit.

4.      Memelihara netralitas tubuh.

Protein tubuh bentindak sebagai buffer, menjaga pH tetap konstan. Sebagian besar

jaringan tubuh berfungsi dalam keadaan pH netral atau sedikit alkali (pH 7,35-7,45).

5.      Pembentukan antibodi

kemampuan tubuh terhadap detoksifikasi terhadap bahan-bahan racun dikontrol oleh

enzim-enzim yang terdapat terutama di dalam hati.

6.      Mengangkut zat-zat gizi

Protein memegang peranan esensial dalam mengangkut zat-zat gizi dari saluran cerna

melaui dinding saluran cerna ke dalam darah, dari darah ke jaringan-jaringan, dan

melalui membran sel ke dalam sel-sel.

7.      Sumber energi.

Protein menghasilkan energi sebesar 4 kkal/g.

Sumber Protein

Bahan makanan hewani merupakan sumber protein yang baik, seperti telur, susu,

daging, unggas, ikan dan kerang. Sumber protein nabati adalah kacang kedelai dan

hasil olahannya seperti tahu dan tempe serta kacang-kacangan lainnya.

2.2.2 Metabolisme dan pengaturan hormonal makronutrient

1. Karbohidrat

.Pada umumnya sumber karbohidrat dalam makanan berasal dari beras, namun ada

juga yang berasal dari sagu, ketela pohon atau jagung.

Karbohidrat merupakan senyawa biomolekul yang paling banyak jumlahnya di

permukaan bumi ini. Polimer karbohidrat yang tidak larut merupakan pelindung dan

membentuk dinding sel bakteri; pada tumbuhan senyawa ini berfungsi sebagai

penopang dan pada binatang berfungsi sebagai jaringan ikat dan "cel coat".

Fungsi utama dari metabolisme karbohidrat adalah untuk menghasilkan energi

dalam bentuk senyawa yang mengandung ikatan fosfat bertenaga tinggi.

Page | 16

Pencernaan karbohidrat.

Pencernaan karbohidrat terjadi terutama di usus kecil. Enzim amilase yang

disekresi pankreas, dengan pH optimum 7 memerlukan ion Cl secara mutlak,

menghidrolisis amilosa menjadi maltosa dan glukosa. Apabila amilopektin dan

glikogen dihidrolisis; glukosa, maltosa, maltotriosa dan oligosakarida dengan rantai

cabang pendek terbentuk. Amilum (starch) dan glikogen yang telah mengalami hidrasi

(hydrated starch) akan dicerna oleh amilase pankreas dan menghasilkan maltosa [-

Glk(1 )Glk], trisaccharida maltotriosa [-Glk(14) Glk(14) Glk], a-limit

dextrins dan sedikit glukosa.

Amilase merupakan endopolisakaridase; -amilse tidak bisa memutus ikatan -

(14) pada glukosa yang terletak pada titik cabang lihat gambar dibawah ini !

Enzim-enzim yang dapat menghidrolisis disakarida terdapat pada "brush border",

dengan nama umum disakaridase. Hasil utama hidrolisis disakarida adalah glukosa,

galaktosa, dan fruktosa. Monosakarida yang telah diserap masuk ke vena porta setelah

melalui hepar beredar keseluruh tubuh. Selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia,

akhirnya akan dikeluarkan dengan feses.

Monosakarida diserap dengan kecepatan yang berbeda. Urutan menurut

kecepatannya adalah sebagai berikut : galaktosa, glukosa fruktosa, mannosa, xilosa

(xylosa) dan arabinosa. Galaktosa dan glukosa diserap secara aktif.

Gambar a : Cara kerja enzim amilase

Page | 17

Pembagian metabolisme karbohidrat

Untuk mempermudah mempelajari metabolisme karbohidrat, maka dibagi menjadi

beberapa jalur metabolisme. Namun, hendaknya diingat bahwa dalam tubuh, jalur-jalur

ini merupakan kesatuan, yang mana jalur yang paling banyak dilalui tergantung pada

keadaan (status nutrisi) waktu itu.

Pembagiannya adalah:

Glikolisis ("glycolysis")

Glikogenesis ( "glycogenesis" ).

Glikogenolisis ( "glycogenolysis" ).

Oksidasi asam piruvat.

Jalur fosfoglukonat oksidatif ( "Hexose Mono-phosphate Shunt" atau "Pentose

Phosphate Pathway" ).

Glukoneogenesis ( "gluconeogenesis" ).

Metabolisme fruktosa, galaktosa dan heksosamin

G L I K O L I S I S.

Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam

laktat. Jalur ini terutama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk

Page | 18

menghasilkan energi (ATP). Apabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik

maka akan berakhir dengan asam laktat, dan menghasilkan dua ATP ( gambar-1).

Tahapan reaksi glikolisis.

Jalur ini disebut juga jalur Embden-Meyerhof. Semua enzim yang terlibat

terdapat dalam fraksi ekstra mitokhondria (dalam sitosol). Mula-mula glukosa

mengalami esterifikasi dengan fosfat, reaksi ini disebut juga fosforilasi glukosa

oleh ATP menjadi glukosa 6-P.

Heksokinase (glukokinase)

Mg++

D-glukosa + ATP D-glukosa 6-P + ADP.

Reaksi ini memerlukan ion Mg++.

Dalam sel , sedikit sekali glukosa berada sebagai glukosa bebas, sebagian

besar terdapat dalam bentuk ester glukosa 6-P. Reaksi ini dikatalisis dua enzim :

hexokinase dan glukokinase.

Hexokinase terdapat dalam ber-macam2 sel,kecuali di sel hepar dan pankreas.

Enzim ini sesuai dengan namanya dapat pula mengkatalisis esterifikasi heksosa

lainnya dengan ATP; contoh: fruktosa menjadi fruktosa 6-P. Dalam sel binatang

dan manusia enzim ini merupakan enzim regulator, karena dapat dihambat oleh

hasil reaksinya.

Glukokinase terdapat dalam hepar dan pankreas. Mempunyai Km untuk

D-glukosa jauh lebih tinggi dari enzim hexokinase. Glukokinase memerlukan

glukosa lebih tinggi untuk menjadi aktif bila dibandingkan dengan heksokinase

(gambar 28)

Selain itu glukokinase tidak dihambat oleh hasil reaksinya yaitu glukosa 6-

P. Glukokinase berperan biasanya pada waktu kadar glukosa darah tinggi (sesudah

makan). Pada penderita Diabetes Mellitus enzim ini jumlahnya berkurang.

Reaksi fosforilasi ini boleh dikatakan reaksi satu arah.

Selanjutnya glukosa 6-P diubah menjadi fruktosa 6-P. Reaksi ini dikatalisis

enzim fosfoheksosa isomerase, dimana terjadi aldosa-ketosa isomerasi. Hanya D-

anomer dari glukosa 6-P yang bisa dipakai sebagai substrat. Reaksi ini merupakan

reaksi bolak-balik.

Reaksi selanjutnya adalah pembentukan fruktosa 1,6-difosfat oleh enzim

fosfofruktokinase-1. Reaksi ini boleh dikatakan reaksi satu arah. Enzim

Page | 19

fosfofruktokinase-1 merupakan enzim yang bisa diinduksi. Enzim ini memegang

peran yang penting dalam mengatur kecepatan glikolisis.

fosfofruktokinase-1

Fruktosa 6-P + ATP Fruktosa 1,6-BP + ADP.

Mg++

Aktifitas enzim ini meningkat apabila konsentrasi ADP, AMP, fosfat

inorganik ( Pi ) meningkat. Enzim fosfofruktokinase-1 dihambat oleh ATP, asam

sitrat dan 2,3-DP gliserat (dalam sel darah merah). Apabila pemakaian ATP

meningkat (kadar ATP menurun) maka aktifitasnya meningkat, sebaliknya apabila

kadar ATP tinggi aktifitas enzim tersebut menurun. Enzim ini juga dihambat oleh

meningkatnya kadar asam lemak bebas, sehingga apabila senyawa ini meningkat

dalam darah, yang akhirnya masuk ke dalam sel , maka pemakaian glukosa akan

berkurang.

Fruktosa 1,6-BP akan dipecah menjadi dua triosa oleh enzim aldolase.

Aldolase

Fruktosa 1,6-BP Dihidroksi asetonfosfat + gliseraldehida 3-

P

Pada sel binatang sedikitnya ada dua macam aldolase, aldolase A yang

terdapat dalam sebagian besar jaringan , aldolase B terdapat dalam sel hepar dan

ginjal. Semuanya terdiri dari empat subunit polipeptida yang berbeda komposisi

asam amino-nya.

Gliseraldehida 3-fosfat Dihidroksi asetonfosfat (DHAP).

Kedua triosa tersebut diatas "interconverted", dapat saling berubah dengan

adanya enzim fosfotriosa isomerase.

Sampai dengan reaksi ini satu glukosa terpakai dan memerlukan dua ATP.

Selanjutnya glikolisis berjalan dengan oksidasi gliseraldehid 3-fosfat

(gliseraldehida 3-P) menjadi 1,3-bisfosfogliserat. Karena adanya enzim fosfotriosa

isomerase, dihidroksi asetonfosfat juga dioksidasi.Enzim yang bertanggung jawab

pada reaksi ini adalah gliseraldehida 3-P dehidrogenase yang mana aktifitasnya

Page | 20

tergantung adanya NAD+. Enzim ini terdiri dari empat polipeptida yang identik

membentuk tetramer. Empat gugusan -SH terdapat pada tiap polipeptida, mungkin

berasal dari residu sistein (cysteine). Satu gugusan -SH terdapat pada "active site".

Reaksinya berjalan sebagai berikut ( gambar-3 ):

Mula-mula substrat berikatan dengan "cysteinyl moiety" pada

dehidrogenase membentuk suatu tiohemiasetal, yang kemudian dioksidasi menjadi

tiol-ester. Atom hidrogen yang terlepas dipindah pada NAD+ yang terikat pada

enzim. NADH yang terbentuk,akan terikat pada enzim juga tapi tidak sekuat

NAD+, sehingga NADH ini mudah diganti oleh NAD+ yang lain.

Energi yang terjadi pada oksidasi ini terwujud dalam ikatan sulfat energi

tinggi, yang kemudian dengan fosforolisis menjadi ikatan fosfat energi tinggi pada

posisi satu dari 1,3-bisfosfo-gliserat.Pada fosforolisis diatas, Pi ditambahkan dan

enzim bebas serta gugus -SH bebas terbentuk. Fosfat berenergi tinggi ini

ditangkap menjadi ATP pada reaksi dengan ADP yang dikatalisis enzim

fosfogliserat kinase. Reaksi ini menghasilkan 3-fosfogliserat.

Jadi oksidasi fosfogliseraldehid menjadi fosfogliserat, dimana terlepas

suatu energi, energi ini dipakai oleh reaksi pengambilan fosfat inorganik dan

sintesis ATP; rangkaian reaksi-reaksi ini merupakan suatu "coupled reaction".

Karena ada dua molekul triosafosfat yang dioksidasi, maka akan terbentuk

dua molekul ATP. Pada reaksi ini NAD+ tereduksi menjadi NADH. Reaksi

tersebut diatas adalah suatu contoh dari fosforilasi pada tingkat substrat.

Apabila ada asam arsenat, maka zat ini akan berkompetisi dengan Pi yang

akan menghasilkan arseno-3-fosfogliserat, yang akan terhidrolisis spontan

menghasilkan 3-fosfogliserat tanpa menghasilkan ATP. Ini suatu contoh arsenat

dapat "uncoupled" oksidasi dan fosforilasi.

Selanjutnya 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim

fosfogliserat mutase.

Reaksi berikutnya dikatalisis oleh enzim enolase; pada reaksi ini terjadi

perubahan struktur molekul hingga terbentuk ikatan fosfat bertenaga tinggi pada

posisi 2, yaitu fosfoenolpiruvat.

Enolase dihambat oleh fluorida ( F ). Dalam praktek fluorida ditambahkan

ke dalam larutan pada penentuan glukosa,juga kedalam pasta gigi. Kerja enzim ini

tergantung adanya Mn++ atau Mg++. Reaksinya sebagai berikut:

2-fosfogliserat Fosfoenolpiruvat + H2O.

Page | 21

Fosfat bertenaga tinggi dari fosfoenolpiruvat dipindah ke ADP menjadi

ATP, yang dikatalisis enzim piruvat kinase.

Reaksinya:

ADP ATP

Fosfoenolpiruvat Enolpiruvat

Piruvat kinase

Enzim piruvat kinase hepar berbeda sifatnya dengan enzim piruvat kinase

otot. Pada otot konsentrasi ATP yang tinggi akan menghambat enzim ini. Pada

hepar enzim ini dapat dihambat oleh ATP dan alanin, tapi adanya fruktosa 1,6-

difosfat dengan konsentrasi tinggi, akan dapat menghilangkan hambatan ini.

Dalam hepar enzim ini dihambat juga oleh asam lemak rantai panjang dan asetil-

KoA.

Dalam hepar glukagon menghambat glikolisis dan merangsang

glukoneogenesis dengan meningkatkan konsentrasi cAMP. Senyawa ini kemudian

mengaktivasi "cAMP dependent protein kinase". Protein kinase yang aktif ini akan

mengkatalisis fosforilasi enzim piruvat kinase menjadi piruvat kinase-P. Enzim

piruvat kinase-P me-rupakan bentuk tidak aktif. Dengan demikian glukagon

menghambat glikolisis.

Sampai dengan reaksi ini hasil netto dari perubahan glukosa menjadi dua

asam piruvat adalah dua ATP, yaitu pada awal jalur ini dibutuhkan dua ATP dan

kemudian menghasilkan empat ATP.

Pada keadaan anaerobik reoksidasi NADH melalui rantai respirasi tidak

berjalan. Asam piruvat akan dirubah menjadi asam laktat, yang dikatalisis enzim

laktat dehidrogenase.

Reaksinya:

laktat dehidrogenase

Asam piruvat + NADH L-laktat + NAD+

Dengan demikian reoksidasi NADH melalui asam laktat memungkinkan

glikolisis berlangsung tanpa oksigen, karena NAD+ yang terbentuk cukup untuk Page | 22

kebutuhan enzim gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase. Jadi jaringan pada keadaan

hipoksia ada tendensi untuk membentuk asam laktat, terutama dalam otot bergaris.

Asam laktat yang terbentuk akan masuk ke peredaran darah dan bisa didapatkan

dalam urine.

Glikolisis dalam eritrosit sekalipun dalam keadaan aerobik akan

menghasilkan asam laktat, karena enzim-enzim yang dapat mengoksidasi asam

piruvat secara aerobik tidak ada dalam sel da-rah merah.

Dalam eritrosit golongan mammalia tahapan yang dikatalisis fosfogliserat

kinase di " by passed " dengan adanya enzim bisfosfogliserat mutase dan enzim

2,3-bisfosfogliserat fosfatase (gambar-4). Akibat adanya dua enzim ini ATP tidak

terbentuk dan ini memungkinkan glikolisis berlangsung apabila kebutuhan ATP

minimum. 2,3-bisfosfogliserat bergabung dengan hemoglobin sehingga

menyebabkan affinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun. Kurve dissosiasi

oksigen hemoglobin bergerak ke kanan. Dengan demikian adanya 2,3-

bisfosfogliserat dalam sel darah merah membantu pelepasan oksigen untuk

keperluan jaringan.

Reaksinya :

Enzim 1

1,3-bisfosfogliserat 2,3-bisfosfogliserat

Enzim 2

3-fosfogliserat.

Enzim 1 : bisfosfogliserat mutase

Enzim 2: 2,3-bisfosfogliserat fosfatase

Dalam glikolisis ada tiga reaksi boleh dikatakan secara fisiologis satu arah,

yaitu reaksi yang dikatalisis enzim-enzim :

1. heksokinase ( dan glukokinase )

2. fosfofruktokinase

3. piruvat kinase

OKSIDASI ASAM PIRUVAT MENJADI ASETIL-KoA

Page | 23

Asam piruvat dapat masuk ke dalam mitokhondria dengan pertolongan

suatu transporter. Asam piruvat mengalami oksodasi-dekarboksilasi oleh suatu

enzim yang tersusun rapi dalam matriks mitokhondria. Enzim-enzim ini disebut

piruvat dehidrogenase kompleks

( gambar 5 dan 6 ).

Mula-mula asam piruvat mengalami dekarboksilasi. Reaksi ini dikatalisis

enzim piruvat dehidrogenase. Tiamin pirofosfat bertindak sebagai ko-enzim.

Dalam reaksi ini terbentuk CO2 dan -hidroksietil-tiaminpirofosfat atau disebut

juga "aktif asetaldehid". Senyawa yang disebut belakangan ini dipindah ke

prostetik lipoamide, yang merupakan bagian dari enzim transasetilase. Dalam

perpindahan ini disulfida dari lipoamide tereduksi, asetildehida teroksidasi

menjadi asetil aktif yang terikat sebagai tioester. Gugusan asetil ini kemudian

bereaksi dengan koenzim-A, membentuk asetil-S-KoA, dan menghasilkan

lipoamide dalam bentuk disulfhidril(tereduksi). Koenzim yang tereduksi ini

dioksidasi kembali oleh suatu flavoprotein, dihidrolipoil dehidrogenase.

Flavoprotein yang tereduksi kemudian dioksidasi oleh NAD+. Ringkasnya,

reaksinya adalah sebagai berikut:

CH3COCOOH + HSCoA + NAD+ CH3CO-SCoA +

NADH + H+

Piruvat dehidrogenase diaktifasi oleh fruktosa difosfat, dan dihambat oleh

hasil reaksinya yaitu NADH dan asetilKoA. Enzim ini juga dihambat oleh

aktivitas oksidasi asam lemak, yang mana akan meningkatkan rasio Asetil-KoA /

KoA, NADH / NAD+ dan ATP / ADP. Peningkatan rasio diatas akan mengaktivasi

piruvat dehidrogenase (PDH) kinase yang akan mengkatalisis fosforilasi enzim

PDH a menjadi PDH b yang tidak aktif. PDH fosfatase akan menghidrolisis PDH

b menjadi PDH a yang aktif. PDH fosfatase diaktivasi oleh insulin. Arsenit atau

ion merkuri membentuk komplek dengan gugusan -SH dari asam lipoat dan

menghambat piruvat dehidrogenase. Kekurangan tiamin akan menyebabkan asam

piruvat tertimbun.

G L I K O G E N E S I S

Glikogen dalam sel binatang fungsinya mirip dengan amilum dalam tumbuhan

yaitu sebagai cadangan energi.

Page | 24

Pembentukan glikogen (glikogenesis) terjadi hampir dalam semua

jaringan, tapi yang paling banyak adalah dalam hepar dan dalam otot. Setelah

seseorang diberi diet tinggi karbohidrat (hidrat arang), kemudian heparnya

dianalisis , maka akan didapatkan kurang lebih 6% berat basah terdiri dari

glikogen. Namun 12 sampai 18 jam kemudian, hampir semua glikogen habis

terpakai. Dalam otot kandungan glikogen jarang melebihi satu persen, tapi untuk

menghabiskan glikogen tersebut agak sulit, yaitu misalnya dengan olah raga berat

dan lama.

Sintesis glikogen dimulai dengan perobahan glukosa 6-fosfat menjadi

glukosa 1-fosfat yang dikatalisis enzim fosfoglukomutase (glukosa 1,6-bisfosfat

bertindak sebagai koenzim) (gambar-7 ).

Selanjutnya enzim uridin difosfat glukosa pirofosforilase (UDPG

pirofosforilase) meng-katalisis pembentukan uridin difosfat glukosa (UDP-

glukosa) ( gambar-8 ).

UTP + Glukosa 1-fosfat UDP-glukosa + Ppi

Reaksi ini boleh dikatakan reaksi sea-rah,karena hidrolisis senyawa inorganik

pirofosfat menjadi inorganik fosfat, yang dikatalisis enzim inorganik pirofosfatase

menarik reaksi kekanan. Enzim glikogen sintetase (glikogen sintase)

memindahkan glukosil aktif dari UDP-glukosa (UDPG) pada bagian dari ujung

glikogen yang tidak dapat direduksi, membentuk ikatan -1-4 glukosidik.

Pembentukan ikatan tersebut terjadi ber-ulang2, sehingga cabangnya makin

panjang. Apabila panjang cabang tersebut mencapai antara 6 sampai 11, maka

enzim amilo-1,4-1,6 transglukosidase ("branching enzim") memindahkan sebagian

dari residu ikatan -1,4 (minimum 6 residu), pada rantai didekatnya membentuk

ikatan -1,6. Jadi terjadi titik percabangan baru. Kemudian kedua cabang tersebut

bertambah panjang. Dan seterusnya kejadian berulang kembali ( gambar-9 ).

Uridin difosfat yang dibebaskan ketika unit glukosil dari UDPG dipindah

kebagian tertentu dari glikogen, disintesis kembali menjadi UTP dengan memakai

ATP. Total kebutuhan ATP untuk menyimpan satu molekul glukosa menjadi satu

molekul glikogen adalah dua molekul, dua ADP dan dua inorganik fosfat

terbentuk.

Berat molekul glikogen mencapai satu sampai empat juta lebih.

Page | 25

GLIKOGENOLISIS

Pemecahan glikogen dalam hepar dan otot berbeda dengan enzim yang

terdapat dalam pencernaan. Enzim glikogen fosforilase akan

melepaskan unit glukosa dari rantai cabang glikogen yang tidak bisa

direduksi. Reaksinya bisa digambarkan sebagai berikut:

(Glukosa)n + H3PO4 Glukosa 1-fosfat + (Glukosa)n-1

Enzim ini hanya memecah ikatan -1-4 glikosidik, dan berhenti pada

empat residu dari titik cabang. Enzim amilo ( 1,4)-( 1,4) glukan transferase,

memindah tiga unit glukosa yang terikat pada rantai cabang (yang tinggal empat)

pada rantai yang lain membentuk “rantai” lurus. Selanjutnya enzim glikogen

fosforilase.akan memecah ikatan -1,4 sampai 4 unit glukosa dari titik cabang,

demikian seterusnya.

Debranching enzim (amilo 1,6-glukosidase) memecah ikatan glukosidik

1,6 dan menghasilkan glukosa ( gambar-13 ). Dalam otot glukosa yang dihasilkan

tidak cukup banyak untuk dieksport keluar sel, kemungkinan dipakai oleh sel otot

itu sendiri.

Glukosa 1-fosfat yang terlepas diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim

fosfoglukomutase. Senyawa ini bisa masuk jalur glikolisis atau jalur lainnya. Di

hepar, ginjal dan epitel usus halus glukosa 6-fosfatase yang spesifik memecah

ikatan ester dan melepaskan glukosa ke peredaran darah. Enzim ini tidak

didapatkan dalam otot.

GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS

Pada prinsipnya enzim yang mengatur metabolisme glikogen adalah

glikogen fosforilase dan glikogen sintase, enzim-enzim ini sendiri dibawah

pengaruh suatu kontrol yang komplek yaitu suatu mekanisme yang melibatkan

peristiwa allosterik dan modifikasi ikatan kovalen pada senyawa fosfat dari

enzim.

Aktifasi dan inaktifasi fosforilase.

Dalam hepar, enzim fosforilase ada dalam keadaan aktif maupun tidak aktif.

Pada fosforilase yang aktif (fosforilase a), gugusan hidroksil dari serin

Page | 26

mengalami fosforilasi (dalam ikatan ester). Fosforilase a ( yang aktif ) bisa

menjadi tidak aktif dengan hilangnya fosfat yang terikat pada senyawa serin

tersebut. Reaksi ini dikatalisis enzim fosfatase spesifik dengan nama protein

fosfatase-1. Untuk mengaktifkan enzim fosforilase kembali diperlukan

refosforilasi, yang dapat dikatalisis enzim fosforilase kinase dengan adanya ATP.

Fosforilase otot, berbeda secara immunologik dan genetik bila dibandingkan

dengan fosforilase hepar. Dalam otot fosforilase a merupakan bentuk fosforilase

aktif ( dimer ), mengalami fosforilasi. Enzim ini aktif dan tidak tergantung ada

atau tidak adanya AMP. Tiap monomer mengandung satu piridoksal fosfat.

Fosforilase b, yang mengalami defosforilasi hanya aktif apabila ada

AMP. Dalam keadaan fisiologis fosforilase a merupakan bentuk aktif enzim

enzim ini.

Aktifasi melalui cAMP

Fosforilase dalam otot dapat diaktifasi oleh epinefrin secara tidak

langsung. Aktifasi ini melalui cAMP. cAMP merupakan suatu senyawa intra

selluler, senyawa ini merupakan suatu senyawa antara ("intermediate

compound"). Senyawa ini disebut juga "second messenger". Banyak hormon

yang bekerja dengan perantaraan senyawa ini. cAMP dibentuk dari ATP oleh

enzim adenelil siklase sebelumnya dikenal dengan nama adenilat siklase

(adenylate cyclase), yang terdapat pada permukaan dalam membran sel. Adenelil

siklase dapat diaktifasi oleh hormon-hormon seperti: epinefrin dan norepinefrin

yang bekerja melalui reseptor adrenergik beta. Reseptor ini terletak pada sel

membran (gambar-11).

Pada hepar glukagon bekerja melalui reseptor yang lain yaitu reseptor

glukagon. cAMP dirusak enzim fosfodiesterase; dengan adanya enzim ini kadar

cAMP diatur dalam kadar yang rendah. Insulin dapat meningkatkan aktifitas

enzim fosfodiesterase dalam hepar, dengan demikian menyebabkan kadar cAMP

rendah.

Meningkatnya cAMP menyebabkan meningkatnya aktifitas enzim

protein kinase "cAMP-dependent", yang mempunyai spesifisitas luas.

Protein kinase ini mengkatalisis fosforilasi oleh ATP, enzim fosforilase kinase

b (tidak aktif) menjadi fosforilase kinase a (aktif), yang selanjutnya juga dengan

proses fosforilasi fosforilase kinase a yang aktif mengkatalisis perubahan

fosforilase b menjadi fosforilase a (lihat gambar 11).

Page | 27

Glikogenolisis dalam hepar.

Penelitian menunjukkan bahwa selain pengaruh aktivitas glukagon

melalui reseptornya, glikogenolisis dalam hepar juga dirangsang oleh

katekolamin (adrenalin) melalui proses yang melibatkan mobilisasi Ca++ dan

tidak tergantung pada cAMP (cAMP-independent mobilization of Ca++) dari

mitokhondria ke sitosol. Selanjutnya terjadi rangsangan fosforilase kinase yang

sensitif terhadap Ca++/Calmodulin.

Glukagon tidak mempengaruhi fosforilase otot bergaris, akan tetapi jantung

dapat dipe-ngaruhinya.

Inaktivasi fosforilase.

Fosforilase a dan fosforilase kinase a dapat dibuat tidak aktif oleh

protein phosphatse-1 dengan jalan melepaskan gugusan fosfatnya

(dephosphorylated). Protein phosphatase-1 sendiri dapat dihambat oleh suatu

protein yang disebut inhibitor-1. Inhibitor-1 hanya aktif apabila sudah mengalami

fosforilasi oleh cAMP-dependent protein kinase menjadi inhibitor-1-P. Dengan

demikian cAMP dapat mengontrol aktivasi maupun inaktivasi dari phosphorilase

(gambar-12).

GLUKONEOGENESIS

Page | 28

Glukoneogenesis adalah suatu pembentukan glukosa dari senyawa yang

bukan karbohidrat. Glukoneogenesis penting sekali untuk menyediakan

glukosa, apabila didalam diet tidak mengandung cukup karbohidrat. Syaraf,

medulla dari ginjal, testes, jaringan embriyo dan eritrosit memerlukan glukosa

sebagai sumber utama penghasil energi. Glukosa diperlukan oleh jaringan

adiposa untuk menjaga senyawa antara siklus asam sitrat. Didalam mammae,

glukosa diperlukan untuk membuat laktosa. Didalam otot, glukosa merupakan

satu-satunya bahan untuk membentuk energi dalam keadaan anaerobik.

Untuk membersihkan darah dari asam laktat yang selalu dibuat oleh sel

darah merah dan otot, dan juga gliserol yang dilepas jaringan lemak,

diperlukan suatu proses atau jalur yang bisa memanfaatkannya.

Pada hewan memamah biak, asam propionat merupakan bahan utama

untuk glukoneogenesis.

Jalur yang dipakai dalam glukoneogenesis adalah modifikasi dan

adaptasi dari jalur Embden-Meyerhof dan siklus asam sitrat.

Enzim tambahan yang diperlukan dalam proses ini selain dari enzim-

enzim dalam kedua jalur diatas adalah :

- Piruvat karboksilase

- Fosfoenolpiruvat karboksikinase

- Fruktosa 1,6-bisfosfatase (tidak ada dalam otot jantung dan otot

polos)

- Glukosa 6-fosfatase.

Dalam keadaan puasa, enzim piruvat karboksilase dan enzim

fosfoenolpiruvat karboksikinase sintesisnya meningkat. Sintesis enzim ini juga

dipengaruhi oleh hormon glukokortikoid. Dalam keadaan puasa, oksidasi asam

lemak dalam hepar meningkat. Ini membawa akibat yang menguntungkan

untuk glukoneogenesis karena akan menghasilkan ATP, NADH dan

oksaloasetat.

Asam lemak dan asetil-KoA akan menghambat enzim-enzim

fosfofruktokinase, piruvat kinase dan piruvat dehidrogenase, mengaktifkan

enzim-enzim piruvat karboksilase dan fruktosa 1,6-bisfosfatase.

Substrat untuk glukoneogenesis adalah :

- asam laktat yang berasal dari otot, sel darah merah, medulla dari

glandula supra-renalis, retina dan sumsum tulang

29 | P a g e

- gliserol, yang berasal dari jaringan lemak dan asam amino yang

berasal dari protein.

- asam propionat, yang dihasilkan dalam proses pencernaan pada

hewan memamah biak

- asam amino glikogenik.

Perubahan asam laktat menjadi glukosa

Untuk mengubah asam laktat menjadi glukosa dapat dilihat pada diagram

(gambar 14):

Asam laktat di dalam sitoplasma diubah menjadi asam piruvat,

kemudian asam piruvat masuk ke dalam mitokhondria dan diubah menjadi

oksaloasetat. Karena oksaloasetat tidak dapat melewati membran

mitokhondria, maka diubah dulu menjadi malat. Di sitoplasma malat diubah

kembali menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi

fosfoenolpiruvat yang selanjutnya berjalan ke arah kebalikan jalur Embden-

Meyerhof dan akhirnya akan menjadi glukosa.

Pada diagram dapat juga kita lihat reaksi-reaksi yang diperlukan untuk

mengubah gliserol dan asam-asam amino glukogenik menjadi glukosa. Asam

amino glukogenik masuk ke dalam jalur glukoneogenesis ditandai dengan

bundaran dan panah pada siklus asam tri karboksilat ( TCA cycle ).

Beberapa reaksi dan enzim-enzim tambahan untuk mengubah asam

laktat menjadi glukosa (selain jalur kebalikan glikolisis dan TCA cycle) adalah

:

Enzim piruvat karboksilase mengkatalisis reaksi

Piruvat Oksaloasetat (gambar 15-16).

Dalam reaksi ini diperlukan ATP, CO2 (berasal dari H2CO3), biotin

( yang diperlukan untuk mengikat bikarbonat pada enzim sebelum

ditambahkan pada asam piruvat ) dan ion Mg.

.Enzim fosfoenolpiruvat karboksikinase (ekstra mitokhondrial)

mengkatalisis reaksi :

Oksaloasetat Fosfoenolpiruvat

30 | P a g e

JALUR FOSFOGLUKONAT

Jalur ini aktif dalam hepar, jaringan adiposa (lemak), adrenal korteks,

glandula tiroid, sel darah merah,testes dan payudara yang sedang menyusui.

Dalam otot aktivitas jalur ini rendah sekali.

Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan

mereduksi NADP+. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar

mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Fungsi yang lain adalah

menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat.

Jalannya reaksi sebagai berikut ( gambar 18-19 ):

-D-glukosa 6-fosfat mengalami oksidasi menjadi 6-

fosfoglukonolakton. Enzimnya adalah glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD).

Reaksi ini memerlukan Mg++ atau Ca++ , memakai NADP+ dan menghasilkan

NADPH. Insulin meningkatkan sintesis enzim ini.

Selanjutnya 6-fosfoglukonolakton diubah menjadi 6-fosfoglukonat. Reaksi

ini juga memer-lukan Mg++, Mn++ atau Ca++. Enzimnya glukono-lakton

hidrolase. Satu molekul air (H2O) terpakai, ikatan cincin terlepas.

6-fosfoglukonat selanjutnya mengalami dekarboksilasi dan berubah

menjadi riboluse-5-fosfat. Sebelum dekarboksilasi 6-fosfoglukonat dioksidasi

menjadi semyawa antara 3-keto 6-fosfoglukonat. Ion Mg++, Mn++ atau Ca++

diperlukan. NADP+ bertindak sebagai hidrogen ekseptor menjadi NADPH.

Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah 6-fosfoglukonat dehidrogenase.

Aktivitas enzim ini tergantung adanya NADP+. Seperti halnya enzim G6PD

enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase sintesisnya dirangsang oleh insulin.

Selanjutnya Ribulosa 5-fosfat dapat menjadi dua substrat dari dua enzim

yaitu:

1. Ribulosa 5-fosfat epimerase, yang membentuk suatu epimer pada karbon

ketiga, yaitu xylulose 5-fosfat (xylulose 5-phosphate).

2. Ribosa 5-fosfat ketoisomerase, yang merubah ribulosa 5-fosfat

menjadi ribosa 5-fosfat.

Proses selanjutnya akan melibatkan suatu enzim transketolase, yang

dapat memindah dua unit karbon ( C1 dan C2 ) dari suatu ketosa pada aldehida

dari aldosa. Dalam reaksi ini diperlukan suatu koenzim, tiamin difosfat dan

ion Mg++. Dua karbon dari xylulose 5-fosfat dipindah pada ribosa 5-fosfat,

menghasilkan suatu ketosa dengan tujuh karbon

31 | P a g e

Sedoheptulosa 7-fosfat dan gliseraldehida 3-fosfat akan bereaksi dengan

bantuan enzim transaldolase dan membentuk fruktosa 6-fosfat dan eritrosa 4-

fosfat.Dalam reaksi ini, transaldolase memindah tiga karbon "active dihydroxy

acetone" (C1-C3) dari keto dengan tujuh karbon pada aldosa dengan tiga

karbon.

Reaksi selanjutnya kembali melibatkan enzim transketolase, dimana

xylulose 5-fosfat menjadi donor "active glycoaldehyde" (C1-C2). Eritrosa 4-

fosfat yang terbentuk dari reaksi sebelumnya, akan bertindak sebagai akseptor

(penerima) C1-C2. Reaksi ini memerlukan tiamin dan ion Mg++ sebagai ko-

enzim dan menghasilkan fruktosa 6-fosfat dan gliseraldehida 3-fosfat.

Agar glukosa dapat dioksidasi secara sempurna menjadi CO2, diperlukan

enzim yang dapat mengubah gliseraldehide 3-fosfat menjadi glukosa 6-fosfat.

Untuk ini diperlukan enzim Embden-Meyerhof (glikolisis) yang bekerja

kearah yang berlawanan. Selain itu, juga diperlukan enzim fruktosa 1,6-

difosfatase. Enzim ini mengubah fruktosa 1,6-difosfat menjadi fruktosa 6-

fosfat.

Secara keseluruhan proses ini dapat dianggap suatu oksidasi tiga

molekul glukosa 6-fosfat menjadi tiga molekul CO2 dan tiga molekul pentosa

fosfat. Tiga molekul pentosa fosfat diubah menjadi dua molekul glukosa fosfat

dan satu molekul gliseraldehida 3-fosfat. Karena dua molekul gliseraldehide 3-

fosfat dapat diubah menjadi satu molekul glukosa 6-fosfat melalui jalur

kebalikan glikolisis, maka HMP Shunt dapat dikatakan suatu oksidasi glukosa

yang komplit (sempurna) ( gambar-20 ).

Enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase mengontrol HMP Shunt. Enzim

ini dapat dihambat oleh NADPH. Reaksi yang dikatalisis enzim ini tidak akan

berjalan apabila NADPH tidak dipakai atau dengan kata lain konsentrasinya

tidak menurun. Perlu diingat bahwa produksi ribosa 5-fosfat tidak tergantung

pada oksidasi glukosa, tapi dapat melewati kebalikan jalur glikolisis.

NADPH yang terbentuk berguna dalam sintesis asam lemak, steroid dan

sintesis asam amino. Sintesis asam amino melalui glutamat dehidrogenase.

Adanya lipogenesis yang aktif ,maka NADPH diperlukan, hal ini mungkin

akan merangsang oksidasi glukosa lewat HMP Shunt. "Fed state", suatu

keadaan dimana seseorang baru saja makan, mungkin dapat menginduksi

sintesis enzim-enzim glukosa 6-fosfat dehidro-genase dan 6-fosfoglukonat

dehidrogenase.

32 | P a g e

8.4.HMP Shunt dalam eritrosit berguna sebagai penghasil suatu reduktor

(NADPH). NADPH dapat mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi

( G-S-S-G ) menjadi glutation yang tereduksi (2 G-SH). Enzim yang

mengkatalisis reaksi ini adalah glutation reduktase. Selanjutnya glutation yang

tereduksi dapat membebaskan eritrosit dari H2O2 dengan suatu reaksi yang

dikatalisis oleh enzim glutation peroksidase.

2 G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2 H2O

Reaksi ini penting sebab penimbunan H2O2 memperpendek umur

eritrosit. Telah dibuktikan adanya korelasi terbalik antara aktivitas enzim

glukosa 6-fosfat dehidrogenase dengan fragilitas sel darah merah. Pada

beberapa orang yang mengalami mutasi dimana enzim ini berkurang, maka

mereka akan lebih mudah mengalami hemolisis sel darah merah apabila diberi

suatu oksidan seperti primaquin, aspirin, sulfonamid atau apabila diberi makan

"fava bean".

HMP Shunt akan menghasilkan suatu pentosa untuk sintesis nukleotida dan

asam nukleat. Ribosa 5-fosfat akan bereaksi dengan ATP menjadi 5-

fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP).

Dalam otot enzim glukosa 6-fosfat dehidro-genase dan 6-fosfoglukonat

dehidrogenase hanya sedikit sekali, namun otot dapat membuat ribosa 5-fosfat,

yaitu dengan kebalikan HMP Shunt.

METABOLISME FRUKTOSA DAN SORBITOL

Fruktosa dapat difosforilasi menjadi fruktosa 6-fosfat oleh enzim

heksokinase. Enzim ini juga dapat memakai glukosa dan mannosa sebagai

substrat, tapi afinitas untuk fruktosa sangat kecil bila dibandingkan dengan

glukosa.

Fruktokinase yang terdapat dalam hati, ginjal dan usus halus, dapat

mengkatalisis fruktosa dengan ATP menjadi fruktosa 1-fosfat. Harga Km

untuk reaksi ini kecil sekali dan aktivitas enzim ini tidak dipengaruhi oleh

puasa ataupun insulin. Sangat mungkin sekali bahwa fosforilasi dengan enzim

ini merupakan reaksi fosforilasi yang utama dari fruktosa. Kekurangan enzim

fruktokinase dalam hepar akan menyebabkan suatu kelainan yang disebut

"essential fruktosuria" ( gambar-22 ).

33 | P a g e

Karena aktivitas enzim fruktokinase tidak dipengaruhi insulin maka pada

penderita Diabetes Mellitus, fruktosa dapat dihilangkan dari darah dengan

kecepatan yang sama dibandingkan dengan orang normal.

Fruktokinase tidak dapat memakai glukosa sebagai substrat.

Selanjutnya fruktosa 1-fosfat dipecah menjadi D-gliseral dehid dan

dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dilatalisis enzim aldolase B, yang terdapat

dalam hati. Enzim ini juga bisa memakai fruktosa 1,6-bisfosfat sebagai

substratnya.Apabila enzim aldolase B tidak ada maka akan menyebabkan

suatu penyakit menurun yang disebut "hereditary fructosa intolerance".

D-gliseraldehid dapat masuk ke dalam glikolisis melalui suatu reaksi

yang dikatalisis oleh enzim yang terdapat dalam hepar yaitu triokinase. Enzim

ini mengkatalisis fosforilasi D-gliseraldehid menjadi D-gliseraldehid 3-fosfat.

Dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehi 3-fosfat (triosa fosfat) mungkin

mengalami degradasi melalui jalur glikolisis atau diubah menjadi glukosa.

Dalam hepar kedua triosa fosfat tersebut akan banyak yang diubah menjadi

glukosa. Salah satu akibat dari "hereditary fructose intolerance" dan keadaan

lain yang disebabkan karena kekurangan enzim fruktrosa 1,6-bisfofatase

adalah hipoglisemi akibat induksi fruktosa, biarpun dalam hepar kadar

glikogen tinggi. Ini disebabkan karena akumulasi fruktosa 1-fosfat dan

fruktosa 1,6-bisfosfat akan menghambat aktivitas enzim fosforilase dalam

hepar melalui mekanisme allosterik.

Apabila hepar dan usus dari suatu binatang percobaan dibuang, maka

injeksi fruktosa (pemberian fruktosa secara parenteral) tidak akan bisa diubah

menjadi glukosa, dan binatang tersebut akan mati, kecuali apabila diberi

glukosa. Pada manusia telah dilaporkan bahwa ginjal dapat mengubah fruktosa

menjadi glukosa dan asam laktat. Pada manusia, dalam usus banyak sekali

fruktosa diubah menjadi glukosa sebelum diserap melalui vena porta, hal ini

tidak terjadi pada tikus.

Fruktosa akan lebih cepat mengalami glikolisis bila dibandingkan dengan

glukosa, karena fruktosa tidak melewati jalur reaksi yang dikatalisis enzim

fosfofruktokinase. Enzim ini mengontrol kecepatan reaksi katabolisme

glukosa. Ini menyebabkan fruktosa akan membanjiri hepar dengan akibat

meningkatnya sintesis asam lemak, esterifikasi asam lemak dan sekresi Very

Low Density Lipoprotein (VLDL), yang mungkin bisa meningkatkan kadar

triasil gliserol.

34 | P a g e

Fruktosa bisa didapatkan dalam "seminal plasma" dan disekresi ke

dalam fetal sirkulasi pada ikan paus . Pada binatang ini sukrosa tertimbun

dalam cairan amnion dan "allantoic fluid".

METABOLISME SORBITOL

Sorbitol dan fruktosa didapatkan dalam lensa. Pada penderita Diabetes

Mellitus kadar sorbitol dan fruktosa dalam lensa meningkat, mungkin senyawa

tersebut terlibat dalam pembentukan katarak. Inhibitor aldose reduktase dapat

mencegah timbulnya katarak pada diabetes mellitus.

Glukosa dapat diubah menjadi fruktosa melalui jalur sorbitol (gambar-22).

Dalam hepar jalur ini tidak ada. Pembentukan fruktosa meningkat dengan

meningkatnya kadar glukosa, seperti dalam Diabetes Mellitus.

Aldosa reduktase mengkatalisis reduksi glukosa menjadi sorbitol. Dalam

reaksi ini NADPH diperlukan sebagai reduktor, yang berubah menjadi

NADP+. Selanjutnya sorbitol dioksidasi menjadi fruktosa dalam suatu reaksi

yang dikatalisis enzim sorbitol dehidrogenase. Reaksi ini memerlukan NAD+.

Sorbitol tidak dapat secara bebas berdifusi keluar sel, oleh karena itu dapat

tertimbun dalam sel. Dalam hepar adanya sorbitol dehidrogenase

menyebabkan sorbitol diubah menjadi fruktosa. Apabila sorbitol diberikan

intravena maka senyawa ini akan diubah menjadi fruktosa, bukan menjadi

glukosa (sorbitol dehidrogenase mengkatalisis reaksi dua arah). Apabila

sorbitol diberikan per-oral sedikit sekali yang diserap, dan akan mengalami

fermentasi oleh bakteri usus besar (kolon) dan menghasilkan asetat dan H2.

Pada keadaan "sorbitol intolerance" kram perut mungkin disebabkan oleh

makanan yang dikatakan pemanis "sugar-free" yang mengandung sorbitol.

METABOLISME GALAKTOSA

Galaktosa yang diserap usus, dengan mudah diubah menjadi glukosa dalam

hepar. "Galactose tolerance test" adalah suatu pemeriksaan untuk mengetahui fungsi

hepar, namun sekarang sudah jarang dipakai.

Jalur yang dipakai untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa adalah

sebagai berikut ( gambar-23 ):

Galaktokinase mengkatalisis reaksi (1) dan dalam reaksi ini diperlukan ATP

sebagai donor fosfat. Galaktosa 1-fosfat yang terbentuk akan bereaksi dengan

uridin difosfat glukosa (UDPG) dan menghasilkan uridin difosfat galaktosa

35 | P a g e

dan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini dikatalisis enzim galaktosa 1-fosfat uridil

transferase, galaktosa menggantikan tempat glukosa.

Suatu epimerase mengubah galaktosa menjadi glukosa (reaksi 3). Reaksi

ini terjadi pada suatu nukleotida yang mengandung galaktosa, peristiwa

oksidasi-reduksi berlangsung dan memerlukan NAD+ sebagai ko-enzim. UDP-

glukosa yang dihasilkan, dibebaskan dalam bentuk glukosa 1-fosfat (reaksi 4).

Mungkin sebelum dibebaskan digabung dulu dengan molekul glikogen, baru

kemudian dipecah enzim fosforilase.

Reaksi (3) adalah reaksi dua arah. Dari diagram dapat dilihat bahwa

glukosa bisa diubah menjadi galaktosa.

Dalam tubuh galaktosa diperlukan bukan hanya untuk sintesis laktosa,

tetapi juga untuk membuat serebrosida, proteoglikan dan glikoprotein.

Sintesis laktosa dalam mamma terjadi dengan jalan kondensasi UDP-

galaktosa dengan glukosa dan dikatalisis enzim laktosa sintetase.

Suatu penyakit yang dapat diturunkan menyebabkan galaktosemia,

mungkin terjadi akibat kekurangan enzim-enzim pada reaksi (1), (2) dan (3).

Akan tetapi yang paling banyak diketahui adalah akibat kekurangan enzim

uridil transferase (reaksi 2). Karena kadar galaktosa meningkat, dalam lensa

mata galaktosa bisa me- ngalami reduksi menjadi galaktitol. Apabila kadar

galaktitol ini tertimbun dalam lesa mata maka akan mempercepat terjadinya

katarak.

Kekurangan enzim yang mengkatalisis reaksi (2) membawa akibat

yang paling buruk bila dibandingkan dengan kekurangan enzim-enzim yang

lain, karena galaktosa 1-fosfat tertimbun sedangkan hepar kekurangan fosfat

inorganik. Ini bisa menyebabkan kegagalan fungsi hepar dan retardasi mental.

Ekspresi klinik terjadi apabila aktivitas uridil transferase berkurang lebih dari

50 %, dan ini hanya terjadi pada homozygote.

o REGULASI METABOLISME CARBOHYDRATE

terutama berpengaruh pada keadaan kelaparan, diabetes melitus dan pada

pemberian makanan yang tinggi karbohidrat.

Pada keadaan kelaparan

36 | P a g e

Pada keadaan kelaparan, enzim-enzim utama dari glikolisis, HMP shunt dan

glikogenesis aktifitasnya menurun, sebaliknya aktifitas enzim-enzim utama dari

glukoneogenesis dan glikogenolisis meningkat. Diharapkan mahasiswa meninjau

kembali jalur-jalur karbohidrat Agar kebutuhan tiap-tiap sel, tiap-tiap organ

bahkan kebutuhan seluruh tubuh terpenuhi, dalam ber-macam2 kondisi nutrisi

maupun dalam keadaan patologis, maka jalur metabolik harus ada di bawah

kontrol yang terkoordinasi.Istilah yang diberikan dalam regulasi metabolik ini

dinamakan "caloric homeostasis".

Homeostasis kalorik meliputi menjaga kebutuhan "fuel" ataupun

mengadakan "fuel" baru yang bisa menggantikan "fuel" yang asli.Sebagai contoh,

homeostasis kalorik ini menjaga kebutuhan tubuh (terutama otak) akan glukosa;

kadar glukosa dalam darah dijaga agar "konstan".

Prinsip regulasi

- Jalur yang dilewati proses anabolik (sintesis) berbeda dengan jalur

katabolik (degradasi). Kadang-kadang kedua jalur tersebut memakai beberapa

enzim yang sama.

- Jalur anabolik dan jalur katabolik masing-masing di bawah kontrol

enzim regulatornya sendiri. Namun kedua jalur itu ter- koordinasi dalam suatu

sistim, sehingga efek stimulasi yang terjadi pada anabolik pada waktu yang sama

mempunyai efek inhibisi pada jalur katabolik (ingat metabolisme glikogen)

- Energi yang diperlukan dalam proses anabolik diperoleh dari reaksi

pemecahan ATP, dan secara keseluruhan merupakan reaksi satu arah dan

"irriversible". Akibatnya biarpun kadar substratnya kecil proses anabolik masih

bisa terjadi.

Secara keseluruhan regulasi suatu jalur metabolik dikontrol oleh satu atau

mungkin dua reaksi kunci yang dikatalisis oleh enzim regulasi.Faktor kimia-fisika

penting dalam suatu kontrol jalur metabolik, misalnya kecepatan reaksi

dipengaruhi oleh kadar substrat, lihat gambar dibawah ini ! (gambar-25).

Kontrol metabolik suatu reaksi enzimatik.

Inaktif

E1

Ca/calmodulin cAMP

37 | P a g e

Aktif

E1

A + B C + D

E2

Pos. allostik Neg. allosterik

feed forward feed back

aktifasi inhibisi

Enzim Ribosomal sintesis

Produksi mRNA

oleh inti sel

Induksi Represi

Gambar-25

Pada gambar di atas tahapan reaksi dimulai dengan masuknya

senyawa A ke dalam sel melalui sel membran.Disini sudah ada faktor-faktor yang

mempengaruhi masuknya senyawa ke dalam sel. Sebagai contoh : masuknya

glukosa ke dalam sel pada semua sel kecuali sel otak sel hepar dan sel darah

merah dipengaruhi oleh insulin. Insulin meningkatkan Vmax transport glukosa

ke dalam sel.

Reaksi enzimatik yang non-equilibrium sering dipengaruhi oleh

"allosteric modifier". Pada gambar di atas reaksi B menjadi C

dipengaruhi oleh A sebagai positif allosterik dan senyawa D sebagai negatif

allostrik. Dalam reaksi ini juga digambarkan dalam bentuk aktif dan inaktif .

Untuk aktifasinya diperlukan cAMP ataupun Ca/calmodulin. Sintesa E2 yang

mengkatalisis reaksi B menjadi C pada tingkat ribosom dipengaruhi oleh

kecepatan translasi mRNA. Sedangkan produksi mRNA dipengaruhi adanya

induksi ataupun suatu represi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme karbohidrat.

38 | P a g e

Pada tiap-tiap jalur metabolisme karbohidrat, telah dibicarakan faktor-

faktor yang mempe-ngaruhi kerja enzim.

Secara keseluruhan akan ditinjau terutama enzim kunci, enzim-enzim

yang dipengaruhi oleh keadaan nutrisi (dalam hal ini kadar substrat). Perhatikan

gambar-26 ! Tulislah kembali jalur demi jalur kemudian rangkaikan semuanya.

Sebagai petunjuk perhatikan :

-pengaruh glukosa 6-fosfat

-pengaruh fruktosa 1,6-bisfosfat.

-pengaruh macam-macam kofaktor ( ATP, AMP, cAMP dll )

-enzim-enzim kunci pada tiap-tiap jalur

-hubungan jalur satu dengan lainnya (senyawa tertentu dari satu jalur

mempengaruhi jalur yang lain).

Enzim-enzim utama glikolisis adalah :

Glukokinase, heksokinase, fosfofruktokinase (1,2) dan piruvat

kinase.

Enzim-enzim utama HMP shunt adalah:

Glukosa 6-fosfat dehidrogenase dan 6 fosfoglukonat dehidrogenase.

Enzim utama glikogenesis adalah glikogen sintetase.

Enzim utama glikogenolisis adalah glikogen fosforilase.

Enzim-enzim utama glukoneogenesis adalah:

Piruvat karboksilase, fosfoenolpiruvat karboksikinase, fruktosa 1,6

bisfosfatase dan glukosa 6 fosfatase.

Pada keadaan Diabetes Melitus.

Aktifitas enzim-enzim tersebut di atas mirip dengan keadaan kelaparan.

Pada pemberian makanan tinggi karbohidrat.

Pada keadaan ini terjadi yang sebaliknya, aktifitas enzim-enzim

glikolisis, HMP shunt dan glikogenesis meningkat, sedangkan aktifitas enzim-

enzim utama glukoneogenesis dan glikogenolisis menurun.

GLUKOSA DARAH

39 | P a g e

Glukosa darah pada orang normal biasanya berkisar antara 50 mg - 100 mg per 100

ml, tergantung pada makanan, waktu pengambilan darah bila dihubungkan dengan

waktu makan, aktivitas dan keadaan emosi (state of exitement).

Beberapa mekanisme dalam tubuh bekerja untuk mengatur glukosa darah agar

berada pada konsentrasi tersebut di atas. Glukosa dapat dipakai oleh semua sel

dalam tubuh. Setelah makan akan terjadi penimbunan glukosa dalam tubuh,

misalnya dalam hepar, otot, jaringan lemak, dan terjadi peningkatan oksidasi.

Sedangkan dalam keadaan puasa ataupun keadaan darurat, akan terjadi pengambilan

glukosa dari cadangan makanan dalam tubuh, hingga glukosa darah berkisar pada

konsentrasi yang dapat ditolerir tubuh.

Sumber glukosa darah.

- Karbohidrat dalam makanan.

- .Hasil dari proses glukoneogenesis.

- .Dari pemecahan glikogen dalam hepar.

Karbohidrat dalam makanan:

Sebagian besar karbohidrat dalam makanan akan membentuk glukosa,

galaktosa dan fruktosa yang diserap dan masuk ke vena porta. Galaktosa dan

fruktosa bisa diubah menjadi glukosa dalam hati.

Hasil dari proses glukoneogenesis

Glukoneogenesis bisa dibagi menjadi dua yaitu:

-Yang bisa langsung diubah menjadi glukosa, seperti asam amino dan asam

propionat.

-Senyawa (metabolit) yang merupakan hasil metabolisme parsial glukosa,

yang perlu dibawa ke hati atau ke ginjal di mana akan diubah menjadi glukosa.

Sebagai contoh,asam laktat hasil oksidasi glukosa dalam otot dan sel darah merah

akan dibawa ke hati dan ginjal untuk diubah menjadi glukosa. Glukosa yang

terbentuk akan masuk ke dalam peredaran darah untuk bisa dipakai lagi oleh

jaringan. Siklus ini disebut Cori cycle atau "lactic acid cycle" (gambar-29). Contoh

yang lain misalnya gliserol yang diperlukan untuk sintesis triasilgliserol dalam

jaringan lemak tidak bisa dipakai oleh jaringan ini, akan tetapi akan dibawa ke

hepar, dan bisa diubah menjadi glukosa.

Telah diketahui bahwa asam amino, sebagian besar alanin, pada waktu kelaparan

diangkut dari otot menuju ke hati. Ini menyebabkan timbulnya suatu postulat akan

40 | P a g e

adanya suatu siklus glukosa-alanin, di mana terjadi suatu siklus glukosa dari hepar

menuju ke otot dan alanin dari otot menuju ke hepar yang menghasilkan hasil netto

adanya pemindahan alanin dari otot ke hepar dan "free energy" dari hepar ke otot.

"Energy" atau tenaga yang diperlukan untuk membuat glukosa dari asam piruvat

berasal dari oksidasi asam lemak ( gambar-29 ).

Dari pemecahan glikogen dalam hepar:

Apabila kadar glukosa darah rendah, misalnya pada keadaan puasa, maka

hepar merupakan sumber utama glukosa. Ini bisa berasal dari glikogenolisis atau

glukoneogenesis. Apabila kadar glukosa darah meningkat seperti pada waktu makan,

akan terjadi pengambilan glukosa oleh hati, dan akan terjadi glikogenesis.

Enzim-enzim yang terlibat dalam pengaturan proses tersebut di atas telah

dibicarakan dalam bab-bab yang bersangkutan.

2. Lemak

Lemak merupakan simpanan energi utama di dalam tubuh. Pada manusia

normal, lemak bertanggungjawah 99% terhadap penyimpanan energi dan 1% nya

berasal dari glikogen. Walaupun protein digunakan sebagai sumber energi, ia tidak

dapat dijadikan simpanan energi karena ketika di pecah, protein akan kehilangan

molekul yang memiliki fungsi khusus.

Lemak disimpan sebagai trigliserida di jaringan lemak. Trigliserida secara

konstan disintesis dan dipecah di jaringan tersebut sehingga lemak yang ada hari

ini berbeda dengan lemak pada beberapa minggu yang lalu. Asam lemak hasil

pemecahan trigliserida di jaringan lemak dilepaskan ke aliran darah yang disebut

dengan ”asam lemak bebas”. Jaringan lain, khususnya otot rangka dan hati

menggunakan asam lemak bebas sebagai sumber energi.

Metabolisme asam lemak terjadi melalui beta-oksidasi, sejumlah reaksi

yang membebaskan dua rantai karbon tiap kali asam lemak dirubah menjadi asetil-

koA (gambar 1). Proses beta-oksidasi ini terus berlanjut sampai semua asam lemak

dikonversi menjadi asetil-koA. Asetil-koA dapat memasuki siklus asam sitrat dan

digunakan untuk menghasilkan ATP. Asam lemak yang biasa didegradasi adalah

asam strearat dengan 18 rantai karbon. Jadi, untuk setiap satu asam lemak yang

didegradasi dihasilkan 9 asetil koA dengan 8 siklus.

41 | P a g e

Gambar 1. Oksidasi beta asam lemak untuk menghasilkan asetil-koA

Reaksi akhir dalam siklus asam sitrat untuk tiap molekul asetil-koA adalah

sebagai berikut:

Jadi, setelah degradasi awal dari asam lemak menjadi asetil-koA,

pemecahan akhir asam lemak tepat sama dengan pemecahan akhir asetil koA yang

dibentuk dari asam piruvat selama metabolisme glukosa. Dan hidrogen ekstra juga

dioksidasi dengan cara yang sama melalui sistem oksidasi kemiosmotik

mitokondria yang digunakan untuk mengoksidasi karbohidrat yang membebaskan

sejumlah besar ATP.

Jika dikalkulasikan, jumlah ATP yang dihasilkan selama proses pemecahan

asam lemak adalah 146 molekul dengan perincian sebagai berikut:

Jumlah atom H

Proses beta-oksidasi 8 siklus x 4

atom H 32 atom H

Siklus asam sitrat 9 Asetil-koA x 8 atom H 72 atom H

104 atom

H

70 atom H berikatan dengan NAD+ dan 34 atom H berikatan dengan FAD+

42 | P a g e

Jumlah ATP (Ketika semua atom H memasuki fosforilasi oksidatif)

NADH + H+ 35 x 3 ATP 105 ATP

FADH2 17 x 2 ATP 34 ATP

Jumlah ATP yang dihasilkan secara langsung 9 ATP

148 ATP

Jumlah ATP yang digunakan - 2

ATP

146 ATP

Asetil-koA juga digunakan dalam ketogenesis yaitu pembentukan keton

bodies. Di hati dimana asetil-koA diproduksi dalam jumlah yang besar, tidak

semua asetil-koA memasuki siklus asam sitrat. Bila rantai asam lemak telah

dipecah menjadi asetil-koA, dua molekul asetil-koA menyatu membentuk satu

molekul asam asetoasetat yang kemudian ditranspor di dalam darah ke sel lain di

seluruh tubuh tempat asam asetoasetat dipakai sebagai sumber energi. Proses

kimianya adalah sebagai berikut :

Sejumlah asam asetoasetat juga diubah menjadi asam β-hidroksibutirat dan

sejumlah kecil diubah menjadi aseton sesuai dengan reaksi di bawah ini:

43 | P a g e

Asam asetoasetat, asam beta-hidroksibutirat dan aseton disebut dengan

keton bodies dan di bebaskan ke dalam darah, dimana ia di edarkan ke jaringan

lainnya terutama otot rangka. Di dalam jaringan ini, keton bodies dirubah kembali

menjadi asetil-koA yang akan memasuki siklus asam sitrat untuk memproduksi

ATP.

Sintesis Trigliserida dari Karbohidrat

Setiap kali karbohidrat yang memasuki tubuh lebih banyak dari yang dapat

dipakai segera sebagai energi atau disimpan dalam bentuk glikogen, kelebihan

karbohidrat tersebut dengan cepat diubah menjadi trigliserida dan kemudian

disimpan dalam bentuk ini dalam jaringan adiposa.

Pada manusia, kebanyakan sintesis trigliseda terjadi di hati, tetapi sejumlah

kecil juga dibentuk di jaringan adiposa itu sendiri. Trigliserida yang dibentuk di

hati terutama ditranspor oleh lipoprotein berdensitas sangat rendah (V-LDL) ke

jaringan adiposa tempat zat tersebut disimpan.

Langkah pertama dalam pembentukan trigliserida adalah konversi

karbohidrat menjadi asetil-koA. Karena asam lemak sebenarnya merupakan

polimer besar dari asam asetat, mudah dimengerti bahwa asetil-koA dapat diubah

menjadi asam lemak. Proses ini terjadi dua langkah seperti yang terlihat pada

gambar 2.

Gambar 2. Pembentukan asam lemak

44 | P a g e

Begitu rantai asam lemak yang disintesis mengandng 14 sampai 18 atom

karbon, rantai asam lemak tersebut akan berikatan dengan gliserol untuk

membentuk trigliserida. Enzim yang menyebabkan konversi ini sangat spesifik

untuk asam lemak dengan panjang rantai 14 atom karbon atau lebih, suatu faktor

yang mengatur kualitas fisik trigliserida yang disimpan dalam tubuh. Penjelasan di

atas dapat dijelaskan secara skematis pada gambar 3 di bawah ini:

Sintesis Trigliserida dari Protein

Banyak asam amino dapat diubah menjadai asetil-koA.

Asetil-KoA kemudian dapat disintesis menjadi trigliserida. Oleh karena itu,

bila seseorang mengkonsumsi protein dalam makanannya melebihi jumlah protein

yang dapat digunakan jaringannya, sejumlah besar kelebihan ini akan disimpan

sebagai lemak.

Pengaturan Pengeluaran Energi Trigliserida

1. Karbohidrat lebih berperan sebagai sumber energi ketimbang lemak

bila kelebihan karbohidrat tersedia

Jika terdapat karbohidrat yang berlebihan dalam tubuh, karbohidrat lebih

dipilih sebagai sumber energi daripada trigliserida. Ada beberapa alasan untuk efek

45 | P a g e

“hemat lemak” dari karbohidrat ini. Salah satunya yang terpenting adalah sebagai

berikut: Lemak dalam sel jaringan adiposa terdapat dalam dua bentuk: trigliseda

yang disimpan dan sejumlah kecil asam lemak bebas. Keduanya berada dalam

keseimbangan yang konstan satu sama lain. Bila terdapat jumlah α-gliserofosfat

yang berlebihan (yang terjadi bila terdapat kelebihan karbohidrat), α-gliserofosfat

akan mengikat asam lemak bebas dalam bentuk trigliserida yang disimpan.

Akibatnya, keseimbangan antara asam lemak bebas dan trigliserida bergeser ke

arah trigliserida; yang menyebabkan hanya sejumlah kecil asam lemak yang

tersedia untuk digunakan sebagai energi. Karena α-gliserofosfat merupakan produk

yang penting dari metabolisme glukosa, ketersediaan sejumlah besar glukosa

secara otomatis menghambat pemakaian asam lemak untuk energi.

Kedua, bila karbohidrat tersedia dalam jumlah berlebihan, asam lemak

dibentuk lebih cepat daripada pemecahannya. Pengaruh ini sebagian disebabkan

oleh sejumlah besar asetil-KoA yang dibentuk dari karbohidrat dan oleh

konsentrasi asam lemak bebas yang rendah di jaringan adiposa. Dengan demikian,

timbul keadaan yang sesuai untuk konversi asetil-KoA menjadi asam lemak.

Suatu efek yang bahkan lebih penting yang membantu konversi karbohidrat

menjadi lemak adalah sebagai berikut: Langkah pertama, yang merupakan langkah

pembatas kecepatan, dalam pembentukan asam lemak adalah karboksilasi asetil-

KoA untuk membentuk malonil-KoA. Kecepatan reaksi ini terutama diatur oleh

aktivitas enzim asetil-KoA karboksilase, yang dipercepat dengan adanya

perantaraan siklus asam sitrat. Bila kelebihan jumlah karbohidrat dipakai,

perantaraan ini meningkat, yang secara otomatis menyebabkan peningkatan

pembentukan asam lemak.

Jadi, kelebihan jumlah karbohidrat dalam diet tidak hanya bekerja sebagai

penghemat lemak tetapi juga meningkatkan penyimpanan lemak. Sesungguhnya,

semua kelebihan karbohidrat yang tidak digunakan untuk energi atau disimpan

dalam deposit kecil glikogen di tubuh akan diubah menjadi lemak untuk disimpan.

2. Akselerasi pengguaan lemak untuk energi tanpa adanya karbohidrat

Semua efek penghematan lemak dari karbohidrat akan hilang dan berbalik

arah bila karbohidrat tidak tersedia. Keseimbangan bergeser ke arah yang

berlawanan, dan lemak dimobilisasi dari sel adiposa dan dipakai sebagai energi

menggantikan karbohidrat.

46 | P a g e

Yang juga penting adalah beberapa perubahan hormonal yang terjadi untuk

mempercepat mobilisasi lemak dari jaringan adiposa. Di antara perubahan

hormonal yang terpenting adalah berkurangnya sekresi insulin oleh pankreas secara

nyata karena tidak adanya karbohidrat. Keadaan ini tidak hanya mengurangi

kecepatan pemakaian glukosa oleh jaringan tetapi juga mengurangi penyimpanan

lemak, yang lebih lanjut akan menggeser keseimbangan ke arah metabolisme

lemak yang bertindak sebagai pengganti karbohidrat.

3. Pengaturan hormonal pemakaian lemak

Sedikitnya tujuh hormon yang disekresi oleh kelenjar endokrin berpengaruh

nyata terhadap pemakaian lemak. Beberapa efek hormonal penting pada

metabolisme lemak-selain kurangnya efek insulin, yang telah dibicarakan pada

paragraf sebelumnya dibahas pada paragraf berikut ini.

Mungkin peningkatan paling dramatis yang terjadi pada pemakaian lemak

adalah yang diamati setelah kerja berat. Keadaan ini hampir seluruhnya disebabkan

oleh pelepasan epinefrin dan norepinefrin oleh medula adrenal selama kerja,

sebagai akibat pernagsangan simpatis. Kedua hormon ini secara langsung

mengaktifkan trigliserida lipase peka-hormon yang terdapat dalam jumlah

berlebihan dalam sel lemak, dan hormon ini menyebabkan pemecahan trigliserida

yang sangat cepat dan mobilisasi asam lemak. Kadang-kadang konsentrasi asam

lemak bebas dalam darah seseorang yang sedang bekerja, meningkat sampai

delapan kali lipat, dan pemakaian asam lemak ini oleh otot untuk energi juga jadi

meningkat. Tipe stres lain yang mengaktifkan sistem saraf simpatis dapat juga

meningkatkan mobilisasi asam lemak dan pemakaiannya dengan cara yang serupa.

Stres juga menyebabkan sejumlah besar kortikotropin dilepaskan oleh

kelenjar hipofisis anterior, dan hormon ini menyebabkan korteks adrenal

menyekresikan sejumlah glukokortikoid ekstra. Keduanya, kortikotropin dan

glukokortikoid, mengaktifkan trigliserida lipase peka-hormon seperti yang

diaktifkan oleh epinefrin dan norepinefrin atau lipase yang serupa. Bila

kortikotropin dan glukokortikoid disekresi dalam jumlah berlebihan selama periode

yang panjang, seperti yang terjadi pada penyakit endokrin yang disebut penyakit

Cushing, lemak seringkali dimobilisasi sedemikian besar sehingga menimbulkan

ketosis. Oleh sebab itu, kortikotropin dan glukokortikoid dikatakan mempunyai

efek ketogenik. Hormon pertumbuhan mempunyai pengaruh yang mirip tetapi lebih

lemah dibandingkan kortokotropin dan glukokortikoid dalam mengaktifkan lipase

47 | P a g e

peka-hormon. Oleh karena itu, hormon pertumbuhan dapat juga mempunyai efek

ketogenik yang ringan.

Akhirnya, hormon tiroid menyebabkan mobilisasi lemak yang cepat, yang

diyakini terjadi secara tidak langsung dari peningkatan keseluruhan kecepatan

metabolisme energi di semua sel tubuh dalam pengaruh hormon ini. Berkurangnya

asetil Ko-A dan zat perantara lainnya dari metabolisme lemak dan karbohidrat

dalam sel, merupakan rangsangan yang menyebabkan mobilisasi lemak.

3. Protein

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam

amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein

di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di

dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein

turnover, tercantum pada tabel berikut.

Contoh protein turnover.

Protein Turnover rate (waktu

paruh)

Enzim

Di dalam hati

Di dalam plasma

Hemoglobin

Otot

Kolagen

7-10 menit

10 hari

10 hari

120 hari

180 hari

1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

- Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

- Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin,

sitokrom, enzim dll.

- Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

- Hormon dan fosfolipid

48 | P a g e

Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga

digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi

asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta

sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino.

Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui

siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan

pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam

amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam

amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat

dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi.

Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan

gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi

tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi

49 | P a g e

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat

menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi

menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin

aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya,

menghasilkan asam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami

deaminasi menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk

ke dalam siklus urea.

50 | P a g e

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat

memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk

produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang

selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea

yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam

siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi

dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan

energi dari ATP

51 | P a g e

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat

bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat

dilepaskan

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi

dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini

membutuhkan energi dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat

dipecah menjadi fumarat dan L-arginin

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin

akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non

esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka

karbon non asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang

mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme

nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam

amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea.

Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur

glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam

52 | P a g e

lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3

kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan

ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke

jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-

ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor

untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali

lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam

amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke

intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin,

triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya,

seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino.

Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan untuk

menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita

sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini

dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat

disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino

non-esensial.

Asam

amino

non-

esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine,

Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine,

Tyrosine

Asam

amino

esensial

Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine,

Lysine, Methionine*, Phenylalanine*,

Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi

sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan

selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

53 | P a g e

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran

penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk

reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin

untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya

oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma,

kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional

meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati

bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini

dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa

dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia

ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen

dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

1. Secara langsung melalui degradasi protein

2. Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin

transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat

transaminase, SGPT).

Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

54 | P a g e

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP

dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease

menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya

konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah

perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein

selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan

enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi

metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus

ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk

produksi homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas

transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1

sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan

55 | P a g e

AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin

menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya

dengan bantuan enzim sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein

dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-

sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah

dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya

tirosin, hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom

oksigen digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin.

Reduktan yang dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor

tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh NADH-

dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

56 | P a g e

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid

menjadi intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya.

Ornitin bukan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis

protein. Ornitin memainkan peran signifikan sebagai akseptor karbamoil

fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran penting tambahan sebagai

prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat penting

ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler.

Produksi ornitin dari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen

transaminasi. ketika konsentrasi arginin meningkat, ornitin didapatkan dari

siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang menghambat reaksi

aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid

didaur secara spontan menjadi Δ1pyrroline-5-carboxylate yang kemudian

direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat.

NADH-linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah

asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen.

Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai donor menghasilkan

3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Biosintesis glisin

57 | P a g e

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin

hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil

dari serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5,

N10-metilen-THF.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis

oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing.

Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini

nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga,

glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat

transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat,

oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat

dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi

asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin

dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini

merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh

reaksi amidotransferase.

Pengaturan hormonal metabolisme protein

1. Insulin meningkatkan difusi glukosa terfasilitasi

Kecepatan pengangkutan glukosa dan kecepatan pengangkutan beberapa

monosakarida lainnya sangat ditingkatkan oleh insulin. Bila sejumlah besar

insulin di sekresikan oleh pangkreas, kecepatan pengangkatan glukosa ke

dalam sebagian besar sel meningkatkan sampai 10 kali atau lebih

dibandingkan dengan kecepatan pengangkutan tanpa adanya sekresi insulin.

Kecepatan pemakaian karbohidrat oleh sebagian besar sel di atur oleh

kecepatan sekresi insulin dari pangkreas.

2. Fosfolirasi glukosa

Fosforilasi ini ditingkatkan terutama oleh enzim glukokinase di dalam hati

dan oleh heksokinase di dalam sebagian sel yang lain. Disebagian besar

jaringan tubuh, fosforilasi bekerja untuk menangkap glukosa di dalam sel.

Artinya, karena glukosa berikatan secara cepat dengan fosfat, glukosa tidak

58 | P a g e

akan berdifusi keluar, kecuali dari sel-sel khusus, terutama sel-sel hati, yang

memiliki enzim fosfatase.

3. Aktivasi fosforilase oleh epinefrin atau oleh glukagon.

Dua hormon, epinefrin dan glukagon, dapat mengaktifkan fosforilasie dan

dengan demikian menimbulkan glikogenolisis secara cepat. Pengaruh

pertama dari masing-masing hormon ini adalah meningkatkan pembuntukan

siklik AMP di dalam sel, yang kemudian memicu suatu rangkaian reaksi

kimia yang mengaktifkan fosforilase.

Epinefrin dilepaskan oleh medula adrenal ketika sistem saraf simpatis

dirangsang. Oleh karena itu, salah satu fungsi saraf simpatis adalah

meningkatkan penyedian glukosa untuk metabolisme energi yang cepat.

Fungsi epinefrin ini terjadi secara nyata baik dei dalam sel hati maupun sel

otot, sehingga turut berperan bersama pengaruh lain dari rangsangan

simpatis, guna menyediakan tubuh untuk bekerja.

Glukagon adalah hormon yang disekresikan oleh sel alfa pangkreas apabila

kadar gula darah turun sangat rendah. Glukagon merangsang pembentukan

siklik AMP terutama di sel hati, dan hal ini selanjutnya meningkatkan

pengubahan glikogen hati menjadi glukosa dan melepaskannya kedalam

darah, sehingga meningkatkan kadar gula darah.

4. Kortikotropin dan glukokortikoid

Bila karbohidarat tidak tersedia dalam jumlah yang normal untuk sel,

adenohipofisis, untuk sebab yang belum diketahui dengan jelas, mulai

meningkatkan jumlah sekresi hormon kortikotropin. Kortikotropin akan

merangsang korteks adrenal untuk menghasilkan sejumlah besar hormon

glukokortiroid, terutama kortisol. Selanjutnya kortisol memobilisasi protei

terutama dari semua sel tubuh, yang menyebabkan protein tersedia dalam

bentuk asam amino di dalam cairan tubuh. Sejumlah besar asam amino

tersebut segera mengalami deaminasi di hati dan menghasilkan substrat

yang ideal untuk diubah menjadi glukosa.

2.2.3. Gangguan yang terjadi akibat ketidaksesuaian jumlah makronutrient

59 | P a g e

No Jenis Makronutrient

Kelebihan Kekurangan

1 Karbohidrat Hiperglikemia

Kadar gula darah terlalu tinggi mencapai di

atas 170 mg/100ml sehingga tubuh tidak

berfungsi secara optimal. Hal ini

dipengaruhi oleh pengaturan hormon

terutama insulin dan glukagon. Pengeluaran

insulin tidak terangsang untuk mengatur

glukagon yang berperan dalam

meningkatkan gula darah melalui

glikogenolisis (perubahan glikogen menjadi

glukosa) dan glukoneogenesis (perubahan

asam amino menjadi glukosa) atau insulin

tidak bekerja dengan baik untuk

memindahkan glukosa dalam darah ke

jaringan tubuh. Kegagalan dalam

pengaturan gula darah yang terjadi karena

terganggunya sistem pengaturan gula darah

tubuh ini seperti pada penyakit diabetes

mellitus.

Obesitas

Terjadi karena kelebihan konsumsi energi

dari yang dibutuhkan tubuh sehingga

kelebihan glukosa tersebut diubah menjadi

lemak (lipogenesis) yang akan disimpan

pada jaringan lemak tubuh. Secara terus

menerus nantinya akan terjadi penumpukan

lemak sehingga memperlihatkan tubuh

yang besar.

Hipoglikemia

Kadar gula darah kurang dari 70

mg/dl) terjadi karena pelepasan

insulin yang berlebihan oleh

pancreas sehingga menurunkan

kadar gula darah secara cepat,

dosis insulin terlalu tinggi yang

diberikan pada pasien diabetes

mellitus untuk menurunkan kadar

gula darah, kelainan pada kelenjar

hipofisa atau kelenjar adrenal dan

kelainan pada penyimpanan

karbohidrat atau pembentukan

glukosa di hati.

2 Lemak Aterosklerosis

Aterosklerosis umumnya terjadi karena

akumulasi kolesterol dalam darah dalam

jumlah banyak, sehingga kolesterol

tersebut dapat tertimbun dalam pembuluh

darah, yang semakin lama dapat

menyebabkan trombosis pada pembuluh

Kekurangan lemak dapat

mengakibatkan : depresi,

disleksia(kesulitan membaca

pada anak), kesulitan konsentrasi,

autisme, daya ingat lemah, cepat

merasa lelah.

60 | P a g e

darah. Trombosis pada pembuluh darah

tersebut dapat menyebabkan kekakuan

pada pembuluh darah

3 Protein Kelebihan protein dapat memberatkan

ginjal dan hati dalam me-metabolisme dan

mengeluarkan kelebihan Nitrogen, yang

dapat menimbulkan asidosis, dehidrasi,

diare, kenaikan amonia darah, dan

kenaikan ureum darah.

Marasmus

Penyakit akibat kekurangan

energi protein, yang umumnya

terjadi pada bayi 12 bulan

pertama, karena terlambat diberi

makanan tambahan, penyapihan

mendadak, serta pemberian

formula pengganti ASI yang tidak

sesuai.

Kwashiorkor

Terjadi umumnya pada balita usia

2 – 3 tahun, akibat kurangnya

asupan protein. Gejala : edema,

moon face, bersifat apatus, tidak

nafsu makan, rewel, rambut

kusam, halus dan mudah rontok.

Marasmus Kwashiorkor

Gabungan dari kedua penyakit

diatas (Marasmus dan

Kwashiorkor). Gejala yang dialami

sama dengan penyakit – penyakit

yang sebelumnya telah

dipaparkan.

BAB III

61 | P a g e

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Makronutrient adalah nutrient atau zat gizi yang diperlukan tubuh dalam jumlah

besar. Makronutrient dapat diklasifikasikan menjadi tiga, yakni : karbohidrat, lemak, dan

protein. Ketiga makronutrient tersebut memiliki fungsi masing – masing yang saling

melengkapi dalam tubuh. Metabolisme serta pengaturan hormonal dari ketiga makronutrient

tersebut berbeda – beda, namun saling memliki keterkaitan satu sama lain. Hal ini disebabkan

oleh adanya rantai karbon pada karbohidrat, lemak, serta protein. Apabila jumlah asupan

makronutrient (baik yang berlebih maupun kurang) akan menyebabkan gangguan – gangguan

di dalam tubuh.

DAFTAR PUSTAKA

62 | P a g e

Almatsier,S (2009) Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta : PT. Gramedia Purtaka Utama

Bondy P.K. and Rosenberg L.E. : Duncan's Diseases of Metabolism Genetic Metabolism and

Endocrino-logy. Seventh Ed. Asian Ed. W.B. Saunder Comp. Igaku Shoin Ltd. Tokyo

1974. pp 245 - 250.

Devlin T.M. : Texbook of Biochemistry with Clinical correlation. Third Ed. John Wiley &

Son Pub. Singapore. 1992. pp 351, 1077 – 1081

Guyton and Hall (2007) Fisiologi Kedokteran. Jakarta : EGC

Lehninger A.L., Nelson D.L and Cox M.M : Principles of Biochemistry. Second Ed. Worth

Publ. Inc. New York. 1993. pp 298, 598-599

Murry R.M., Granner D.K., Mayes P.A. and Rodwell V.W.: Harper's Biochemistry. Twenty-

sixthth Edition. Appleton & Lance. Englewood Cliffs. New Jersey. USA. 2003. pp 122 –

129, 136 – 172.

Robert G.P dkk : Harrison's Principles of Internal Medicine. Tenth Ed. International Student

Edition. McGrawHill Book Copm. Tokyo. 1985 pp 1873

Rypier's Medical Licensure Examination. 13th Ed. J.P. Lippincott Comp. Phil. 1981. pp 245 -

261.

63 | P a g e