Metabolisme Makro dan Mikronutrien (PBL Blok 11 - Metabolik Endokrin)

Struktur dan Hormon yang Berperan Dalam Metabolisme Makro dan Mikronutien
Primus Etgal Putra
102011103

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Alamat Korespondensi :
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Jalan Terusan Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510
Mobile: 085239394789  email: dr.etgal@gmail.com


Pendahuluan
Untuk dapat tumbuh kembang dan melakukan berbagai aktifitas dalam kehidupan sehari-hari, seseorang memerlukan energi dan nutrisi yang didapat melalui makanan. Menurut sumber energi yang dapat diperoleh, makanan dapat digolongkan menjadi 3 kelas makanan utama (makronutrien), yaitu karbohidrat, lipid (lemak), dan protein.1
Akan tetapi, tidak sedikit orang, terutama di Indonesia, yang berada di dalam garis kemiskinan mengalami kesulitan untuk dapat memenuhi kebutuhan energinya. Banyak orang yang tidak memdapatkan asupan makanan hingga berhari-hari sehingga mengalami suatu keadaan yang disebut dengan starvasi. Starvasi adalah suatu keadaan dimana terjadi kekurangan asupan energi dan unsur unsur nutrisi essensial yang diperlukan tubuh dalam beberapa hari sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan perubahan proses metabolisme unsur-unsur utama di dalam tubuh.2
Oleh karena itu, pada makalah ini akan dibahas mengenai struktur dan fungsi makronutrien (karbohidrat, protein dan lipid), mikronutrien (vitamin dan mineral) mekanisme pembentukkan energi, dan hormone yang berperan
Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui makronutrien, mikronutrien, sistim endokrin pangkreas serta metabolisme kerbohidrat, protein dan lipid.
Hipotesa
Balita kurus, lemah dan kelaparan karena kurangnya asupan gizi
Skenario Kasus
Pada sore hari seorang anak balita yang kurus ditemukan di rumah kosong sedang menangis dan dalam kondisi lemah karena kelaparan. Menurut tetangganya, orang tua anak itu sering terlihat pergi dari rumah tersebut pada pagi dini hari. Karena rumah mereka tidak begitu dekat, mereka tidak tahu kalau anaknya ditinggal sendiri di rumah tersebut.

PEMBAHASAN

Struktur dan Fungsi Makronutrien
Karbohidrat
Karbohidrat memegang peranan terpenting pada tubuh karena merupakan sumber energi utama bagi manusia. Karbohidrat ialah suatu senyawa yang terdiri dari molekul-molekul karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O) atau karbon dan hidrat (H2O) sehingga dinamakan karbo-hidrat.1 Dalam tumbuhan senyawa ini dibentuk melaui proses fotosintesis antara air (H2O) dan karbondioksida (CO2), di mana dengan bantuan sinar matahari menghasilkan senyawa sakarida dengan rumus Cn(H2O)n  atau  CnH2nOn. Berikut adalah reaksi pembentukkan karbohidrat (glukosa) pada tumbuh-tumbuhan:

      Sinar matahari
6 CO2 + 6 H2O                                                C6 H12 O6 + 6O2
    Klorofil

Klasifikasi karbohidrat
Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:1
1.      Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)
2.      Disakarida (terdiri atas 2 unit gula)
3.      Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)
4.      Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)

Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.
Berdasarkan lokasi gugus –C=O, monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu:
1.                  Aldosa (berupa aldehid)
2.                  Ketosa (berupa keton)

Fungsi Karbohidrat
Fungsi karbohidrat bagi manusia antara lain:1

1.      Sumber energi utama
Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kilokalori. Karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera sebagian disimpan sebagi glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringn lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk. System saraf sentral dan otak sama sekali tergantung pada glukosa untuk keperluan energinya.

2.      Pemberi rasa manis pada makanan
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalah gula paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; mmaltosa 0,4; dan laktosa 0,2.

3.      Penghemat protein
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.

4.      Pengatur metabolisme lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilakan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk dalam hati dan dikelurkan melalui urine dengan mengikat basa berupa ion natrium. Hal ini dapat menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan tubuh menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosisyang dapat merugikan tubuh. Dibutuhkan antara 50-100 gram karbohidrat sehari untuk mencegah ketosis.

5.      Membantu pengeluaran feses
Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara mengatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltic usus sedangkan hemiselulosa dan pectin mampu menyerap banyak air dalam usus besar sehingga memberi bentuk pada sisa makanan yang akan dikeluarkan. Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus beasr, penyakit diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.
Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan. Bakteri tertentu diduga mensintesis vitamin-vitamin tertentu dalam usus besar. Asam glukoronat turunan glukosa, didalam hati mengikat toksin-toksin dan bakteri dan mengubahnya menjadi bentuk-bentuk yang dapat dikeluarkan dari tubuh.

6.      Komponen struktural sel
Karbohidrat ikut menyusun membran sel tubuh manusia.

Sumber Karbohidrat
Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacangan kering dan gula. Hasil oleh bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayuran dan buah tidak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-imbian seperti wortel dan bit serta sayur kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripad sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas dan sagu.

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 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.
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.

LEMAK (LIPID)
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 (Lipid)1
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
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
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 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.

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.

Struktur dan Fungsi Mikronutrien
Mineral
1.      Kalsium
Merupakan mineral dengan jumlah terbanyak dalam tubuh. Diperlukan untuk simpanan di matriks tulang dan gigi supaya tetap kokoh, mengendalikan kerja jantung dan otot skelet serta eksitabilitas saraf, dan pembekuan darah. Hanya 20-30%  dari asupan kalsium yang diabsorbsi dari traktus digestivus. Jika asupan per hari kurang dari 250 mg, 70% dari asupannya akan diserap, terutama di jejunum namun juga di ileum dan kolon. Kalsium dapat diserap secara aktif maupun pasif, di mana yang aktif lebih dominan jika asupan kalsium kurang, dan membutuhkan metabolit aktif vitamin D, kalsitriol.
Kalsium banyak terdapat dalam susu, keju, tepung yang difortifikasi kalsium,  telur, ikan (salmon dan sarden yang tulang-tulang kecilnya ikut dimakan), kubis, brokoli. Kalsium dibuang di urin, feses, kulit, rambut, dan kuku. Kalsium yang terdapat di empedu dapat diabsorbsi ulang di ileum dan kolon. Kalsium tambahan diperlukaan saat pertumbuhan, kehamilan, dan laktasi.1

2.      Fosfor
Merupakan mineral kedua terbanyak dalam tubuh. Dapat berupa fosfat organik seperti ATP, AMP, ADP, kreatin fosfat, maupun inorganic yang terdapat di matriks tulang dan cairan ekstraselular. Fosfor berfungsi sebagai komponen tulang dan gigi bersama kalsium, pembentukan bagian sel (fosfolipid), pelepasan energi dari karbohidrat dan lemak, membantu absorbsi karbohidrat dari usus halus, dan membantu mempertahankan keseimbangan  asam-basa tubuh.
Penyerapan fosfor bergantung pada pembentukan garam larut air. Normalnya 60% fosfor makanan akan diserap. Penggunaan antacid yang mengandung magnesium dan alumunium berlebih dapat menyebabkan berkurangnya penyerapan fosfor melalui pembentukan garam larut air. Fosfor dapat diperoleh dari daging, ikan , susu, keju, dan sereal yang mengandung fosfor melebihi sayur dan buah. Juga terdapat dalam banyak pengawet makanan.
Banyak makanan yang merupakan sumber kalsium juga kaya akan fosfor, di mana asupannya harus memiliki perbandingan 1 mmol fosfor per 1 mmol kalsium, mencerminkan konsentrasinya pada tubuh normal.1

  1. Zat besi
0,5-1 gram besi disimpan dalam bentuk ferritin dan haemosiderin dalam hati, limpa, dan sumsum tulang. Kadar plasma ferritin merupakan indikator kadar simpanan besi. Kandungan total besi dalam tubuh sangat sedikit, yaitu sekitar 4 gr. Besi berfungsi untuk pembentukan hemoglobin, terdapat dalam pigmen myoglobin otot, serta penting sebagai konstituen banyak sistem enzim.
2 jenis besi dapat ditemukan dalam makanan:
·         Daging dan olahannya mengandung besi hem
·         Sayur dan buah mengandung kompleks ferri.
Besi diperlukan tubuh untuk mengimbangi kehilangan besi akibat urin, menstruasi, pembentukan hemoglobin tambahan karena kehamilan dan masa pertumbuhan, laktasi, serta pendarahan.1

  1. Yodium
Merupakan konstituen dari tiroksin (T4) dan triodotironin (T3) yang disekresi glandula tiroid yang berfungsi mengendalikan aktivitas jaringan, kecepatan metabolisme, dan integritas jaringan penyambung, serta perkembangan sistem saraf fetus pada trimester pertama kehamilan. Kurang asupan yodium pada ibu hamil dapat menyebabkan kretinisme, sindrom retardasi mental, dan dwarfisme. Yodium terdapat sangat sedikit dalam makanan. Paling baik berasal dari sayur dan ikan laut, serta susu sapi.
Beberapa makanan yang mengandung substansi yang menghambat pengambilan yodium oleh glandula tiroid disebut sebagai goitrogen, yaitu:
·         Kubis dan lobak yang mengandung goitrogenic cyanoglucocides
·         Singkong, jagung, ubi, dan kacang lima
·         Air yang tercampur feses
·         Ion kalsium, fluor, mangan, dan magnesium yang terdapat pada air keras
Kekurangan yodium dibarengi dengan bahan-bahan goitrogen pada satu area tertentu dapat menyebabkan goiter endemik, ditandai dengan pembengkakan leher. Asupan yodium berlebih juga dapat menyebabkan goiter.1

  1. Fluor
Terdapat dalam jumlah kecil dalam gigi dan tulang sebagai garam fluoroapatit dengan fungsi esensial yang belum diketahui. Mineral ini terdapat dalam air, yang meskipun hanya dalam jumlah yang sangat sedikit, namun merupakan sumber asupan utama.
Studi mengenai fluor terhadap nutrisi manusia berkaitan dengan fungsinya mencegah karies gigi. Fluor harus terdapat ketika kalsifikasi gigi masih berlangsung. Fluor yang berlebihan dapat menyebabkan timbulnya lapisan putih kapur pada gigi, dan apabila sangat berlebihan dapat menyebabkan lapisan tsb menimbulkan warna coklat permanen pada gigi.1

  1. Natrium
Terutama ditemukan dalam plasma darah dan cairang sekeliling jaringan. Penting dalam pengaturan tekanan osmotik serta penghantaran impuls saraf, kontraksi otot, transport aktif, dan keseimbangan asam-basa.Kebanyakan natrium berasal dari garam dapur (natrium klorida). Terdapat pula dalam susu, keju, telur, daging, dan ikan yang memiliki kadar natrium lebih tinggi daripada sayur dan sereal.
Natrium terutama dikeluarkan melalui urin dan keringat, di mana kadar natrium dipertahankan oleh ginjal. Absorbsi natrium dan air dikontrol oleh hormon aldosteron dan ACTH. Defisiensi natrium dapat terjadi akibat pengeluaran keringat berlebih akibat hawa panas, dengan gejala kram otot dan kelelahan luar biasa. Kelompok orang yang juga mungkin mengalami defisiensi adalah mereka yang muntah-muntah dan diare berkepanjangan, kerusakan jaringan (misalnya karena luka bakar), atau karena kerusakan ginjal. Pada orang tua yang kemampuan memekatkan urinnya sudah kurang, kekurangan natrium dapat menyebabkan kepikunan.1

  1. Kalium
Terutama terdapat dalam sel tubuh, dengan cara kerja yang komplemen dengan natrium. Ginjal memainkan peranan penting dalam mengatur konsentrasi kalium dalam tubuh. Defisiensi dapat disebabkan muntah-muntah dan diare dalam waktu lama, atau akibat terapi diuretik oral, dan menyebabkan kejang otot. Lebih dari 90% kalium diserap dalam usus halus proksimal. Buah dan sayur merupakan sumber utama kalium, begitu pula dengan pisang dan jus buah serta kopi. Asupan kalium lebih banyak dapat menurunkan tekanan darah.1

  1. Magnesium
Berguna untuk perkembangan tulang dan mempertahankan potensial listrik sepanjang membran sel otot dan saraf. Magnesium terdapat pada air keras, sereal, sayuran hijau, daging, dan produk hewani yang jumlahnya lebih sedikit daripada yang didapat dari produk nabati karena produk hewani mengandung lebih banyak kalsium, protein, dan fosfat sehingga menyebabkan lebih sedikit magnesium diabsorbsi.
Absorbsi magnesium dalam usus halus sangat efisien. Defisiensi magnesium dapat terjadi bersamaan denan kelaparan, sindrom malabsorbsi, pancreatitis akut, alkoholisme, dan diare serta muntah-muntah berkepanjangan. Biasa disertai rendahnya kadar kalsium darah. Gejala defisiensi berupa otot lemah, disfungsi neuromuskular, takikardia, dan fibrilasi ventrikel. Dapat juga disebabkan karena pengangkatan glandula paratiroid dan penggunaan diuretika dalam waktu lama.1

VITAMIN
Vitamin adalah sekelompok nutrient organic yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk berbagai fungsi biokimia dan umumnya tidak dapat disentesis oleh tubuh sehingga harus dipasok dari makanan.
Vitamin larut lipid adalah senyawa hodrofobik yang dapat diserap secara efisisen. Seperti lipid lain, vitamin ini diangkut dalam darah dalam bentuk lipoprotein atau melekat pada protein spesifik. Vitamin ini memiliki beberapa fungsi misalnya vitamin A untuk penglihatan, vitamin D  untuk metabolism kalsium dan fosfat, vitamin E untuk antioksidan dan vitamin K untuk pembekuan darah.
Vitamin larut air terdiri dari vitamin B dan vitamin C, keduanya terutama berfungsi sebagai kofaktor enzim. Asam folat berfungsi sebagai pembawa unit satu karbon. Defisiensi slah satu vitamin B kompleks jarang dijumpai karena diet yang kurang umunya berkaitan dengan keadaan defisiensi multiple.elemen mineral anorganik yang memiliki fungsi di dalam tubuh harus tersedia dalam makanan. Jika asupan kurang memadai, dapat muncul tanda-tanda defisiensi seperti anemia.2

SISTIM ENDOKRIN PANGKREAS
Untuk dapat melakukan aktifitasnya, proses metabolisme memerlukan hormone yang berfungsi sebagai regulator dari mekanisme tersebut. Berikut adalah beberapa hormone yang berperan pada proses metabolisme 3,4
1.      Insulin
Insulin dibentuk di jaringan endokrin pankreas yang disebut Pulau Langerhans, terutama oleh sel β pancreas.
Insulin bersifat anabolik dengan meningkatkan simpanan glukosa, asam amino, dan asam lemak. Insulin ini mempunyai efek menurunkan kadar glukosa, asam amino, dan asam lemak dalam darah, serta mendorong penyimpanan nutrien-nutrien tersebut. Sewaktu molekul-molekul nutrien memasuki darah selama keadaan absortif, insulin meningkatkan penyerapan mereka oleh sel dan konversi, masing-masing menjadi glikogen, trigliseida dan protein. Insulin merangsang glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa, baik di otot maupun hati.
Insulin bekerja dengan meningkatkan glikogenesis menghambat glikogenolisis. Dengan menghambat penguraian glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat dan menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati.
2.      Glukagon
Glukagon juga dibentuk di jaringan endokrin pankreas (Pulau Langerhans), akan tetapi oleh sel α pancreas.
Glukagon merupakan hormon yang bersifat katabolik. Kerja glukagon berlawanan dengan insulin. Glukagon memobilisasi glukosa, asam lemak, dan asam amino dari penyimpanannya ke dalam darah. Glukagon ini mempengaruhi metabolisme hidrat arang, protein dan lemak. Efek glukagon pada hidrat arang akan meningkatkan glukosa darah dengan cara peningkatan glikogenolisis dan glukoneogenesis di hati. Efek glukagon pada protein akan meningkatkan lipolisis, menurunkan sintesa trigliserida sehingga meningkatkan produksi keton di hati. Dalam metabolisme protein, insulin menurunkan sintesa protein, meningkatkan degradasi protein di hati sehingga terbentuk asam amino dan merangsang glukoneogenesis yang menyebabkan meningkatnya kadar gula darah. Sekresi glukagon ini meningkat pada keadaan post absortive.
3.      Growth Hormone (Hormon Pertumbuhan)
Growth hormone (GH) dihasilkan oleh kelenjar hipofisis pars anterior. Pengaturan hormone ini dipengaruhi oleh GHRH (growth hormone releasing hormone) dan GHIH (growth hormone inhibiting hormone).
GH bekerja di hati dengan efek meningkatkan glukoneogenesis dan glikogenesis. Untuk menyediakan energi bagi pertumbuhan jaringan, hormon pertumbuhan memiliki kerja anti-insulin dalam meningkatkan glukosa plasma dan menstimulasi lipolisis. Namun demikian, efek keseluruhan hormon pertumbuhan bersifat  anabolik, yang meningkatkan sistesis protein di berbagai jaringan. Sebagian besar efek hormon ini terhadap pertumbuhan terjadi akibat stimulasi pelepasan faktor pertumbuhan yang menyerupai insulin-1 ke sirkulasi, terutama dari hati. Kelebihan hormon ini pada anak-anak dapat menyebabkan gigantisme dan kekurangan produksi hormon ini dapat menyebabkan dwarfisme.
4.      Kortisol
Kortisol merupakan suatu hormone golongan glukokrtikoid yang disintesa oleh korteks adrenal zona fasikulata. Pengaturan sekresi kortisol dipengruhi oleh hormone ACTH (Adenocorticotropin hormone) yang dirangsang oleh CRH (Corticotropin releasing Hormon).
Kortisol merupakan hormone yang sangat penting dalam metabolisme karbohidrat. Pemberiannya dapat meningkatkan glukoneogenesis dan glikogenesis. Hal ini diakibatkan peningkatan katabolisme protein di dalam jaringan, peningkatan pengambilan asam amino oleh hepar, dan peningkatan aktivitas enzim transaminase serta enzim lainnya berhubungan dengan glukoneogenesis di dalam hepar. Selain itu, glukokortikoid menghambat penggunaan glukosa dalam jaringan ekstrahepatik.
5.      Epinefrin
Hormon epinefrin disekresikan oleh medula adrenal sebagai akibat dari rangsangan yang menimbulkan stress dan perasngsangan simpatis. Epinefrin meningkatkan prose glikogenolisis dan glukoneogenesis di dalam hepar serta otot karena stimulasi enzim fosforilase. Dalam otot, sebagai akibat tidak adanya enzim glukosa 6-fosfatase, glikogenolisis terjadi dengan pembentukan laktat sedangkan di dalam hepar, glukosa merupakan produk utama yang meningkatkan kadar glukosa darah.
6.      Hormon Tiroid
Hormon Tiroid dibentuk oleh sel folikel kelenjar tiroid dalam bentuk T3 (triodotironin) dan T4 (tetraiodotironin / tiroksin). Pembetukkan hormon tiroid berlangsung pada molekul tiroglobulin di dalam koloid sel folikel tiroid.6 Hormon tiroid dibentuk dari pengikatan iodium pada molekul tirosin. Sekresis hormon tiroid diatur oleh sumbu hipotalamus (TRH)- hipofifis anterior(TSH)- tiroid.
Hormon tiroid meningkatkan metabolisme karbohidrat yaitu dengan meningkatkan proses glikolisis. Selain itu hormon tiroid secara tidak langsung mempengaruhi hormone-hormon lainnya di mana berfungsi untuk meningkatkan asorbsi glukosa di usus.
Pada saat kelaparan (selama 1 hari), sekresi hormone yang paling ditingkatkan adalah Glukagon yang meningkatkan proses glikogenolisis di hati. Selain itu juga terjadi peningkatan hormone GH, Tiroid, Kortisol, Epinefrin dan penghambatan hormon insulin.
Akan tetapi apabila kelaparan lebih dari 2 hari atau lebih, sekresi hormone yang paling ditingkatkan tetap glucagon, akan tetapi proses yang ditingkatkannya adalah proses glukoneogenosis, akibat telah berkurangnya kadar glikogen pada tubuh (hati).

METABOLISME KARBOHIDRAT

Metabolisme Utama

a.         Glikolisis Embden Meyerhoff
Proses glikolisis ialah proses awal dari metabolisme gugus gula hasil pemecahan karbohidrat di dalam sel. Proses glikolisis ialah suatu proses yang bertujuan untuk menghasilkan piruvat dalam keadaan aerob ataupun laktat dalam keadaan anaerob sehingga dapat terbentuk energi. Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel/sitosol. Pada keadaan aerob, 1 molekul glukosa yang melalui proses glikolisis dapat menghasilkan 8 ATP sedangkan dalam keadaan anaerob jumlah ATP yang dihasilkan lebih sedikit yaitu 2 ATP.  Di eritrosit, proses glikolisis selalu terjadi dalam keadaan anaerob karena ketiadaan mitokondria. Hal ini menyebabkan hasil akhirnya selalu berupa laktat.2,5
Proses glikolisis terjadi melalui tahapan-tahapan tertentu. Tahapan-tahapan tersebut adalah:
1.      Glukosa " glukosa 6-P.
Enzim yang berperan ialah glukokinase di hepar dan heksokinase di jaringan ekstrahepatik. Proses perubahan ini memerlukan donor phospat yang didapat melalui pelepasan gugus phospat dari sebuah molekul ATP menjadi ADP. Selain itu diperlukan ion magnesium. Reaksi ini tidak dapat terjadi dalam arah yang berlawanan.
Glukosa 6-P merupakan molekul yang penting bukan hanya dalam glikolisis EM, melainkan juga proses lain seperti HMP shunt dan glikogenolisis.
2.      Glukosa 6-P " Fruktosa 6-P
Enzim yang berperan adalah isomerase.
3.      Fruktosa 6-P " Fruktosa 1,6 bifosfat
Enzim yang berperan ialah fosfofruktokinase. Enzim ini bekerja bantuan ion magnesium dan ambilan satu gugus phospat dari ATP. Enzim ini merupakan enzim kunci yang mengatur kecepatan proses glikolisis.
4.      Fruktosa 1,6 bifosfat 1  gliseraldehid 3-P + DHAP (bantuan enzim aldolase)
DHAP 1   gliseraldehid 3-P (isomerase). Sehingga pada proses ini dihasilkan 2 molekul gliseraldehid 3-P.
5.      Gliseraldehid 3-P 1 1,3 bifosfogliserat (gliseraldehid 3-P Dehidrogenase)
Proses ini memerlukan koenzim NAD+ yang akan bereaksi dengan phospat inorganik menjadi NADH dan melepas ion hidrogen. Proses ini akan menghasilkan 3 ATP melalui rantai pernapasan. Proses ini dapat dihambat oleh iodoasetat.
6.      1,3 bifosfogliserat " 3 fosfogliserat (fosfogliserat kinase)
Dengan bantuan ion magnesium, proses ini akan menghasilkan 1 ATP pada tingkat substrat.
7.      3 fosfogliserat 1  2 fosfogliserat  (mutase)
8.      2 fosfogliserat 1  Phospo enol piruvat (enolase)
Memerlukan ion magnesium dan akan dihambat oleh flourida.
9.      Phospo enol piruvat " (enol) piruvat (piruvat kinase)
Proses ini memerlukan ion magnesium dan ADP. Gugus phospat dari phospo enol piruvat akan diambil untuk bergabung dengan ADP membentuk 1 molekul ATP.
10.  (enol) piruvat " (keto) piruvat
Proses ini berlangsung secara spontan.
Proses diatas dalam keadaan normal akan menghasilkan 10 ATP.  Langkah kelima menghasilkan 3 ATP, namun karena ada 2 molekul gliseraldehid 3-P maka energi yang dihasilkan menjadi 6 ATP. Proses yang berlangsung dibawahnya juga terjadi dalam 2 molekul, sehingga ATP yang terbentuk pada langkah 6 sebanyak 2 ATP dan langkah 9 sebanyak 2 ATP. Totalnya ialah 10 ATP. Sedangkan energi yang digunakan dalam proses ini ialah 2 ATP. ATP ini digunakan pada langkah 1 dan 3. Sehingga total energi dalam glikolisis pada proses aerob ialah sebesar 8 ATP.
Pada keadaan anaerob rantai pernafasan tidak terjadi. Yang terjadi adalah pembentukan laktat. Sehingga 6 ATP pada langkah kelima tidak terbentuk. Oleh karena itu jumlah ATP yang dihasilkan hanya 2 ATP.

b.        Oksidasi Piruvat " Asetil KoA
Piruvat yang telah terbentuk sebagai hasil proses glikolisis dapat masuk ke dalam mitokondria untuk mengalami oksidasi menjadi molekul asetil koA. 1 molekul glukosa akan menghasilkan 2 molekul piruvat yang memiliki 3 atom karbon. Piruvat akan diubah menjadi asetil koA yang memiliki 2 atom karbon. Dalam eritrosit, setelah mengalami glikolisis maka piruvat akan diubah menjadi laktat.2
Piruvat dehidrogenase ialah enzim yang berperan dalam proses ini. Konsentrasi dari piruvat dehidrogenase meningkat pada saat makan dan saat piruvat banyak terbentuk. Sebaliknya kondisi kelaparan serta konsentrasi asetil koA yang meningkat akan menghambat kerja dari piruvat dehidrogenase.
Selain itu kinase spesifik juga berperan dalam proses oksidasi piruvat. Fosforilasi kinase dapat menghambat aktivitas enzim ini, sedangkan defosforilasi kinase dapat mempercepat kerja enzim ini. Enzim ini memerlukan koenzim NAD+ yang melalui rantai pernapasan akan berubah menjadi NADH dan menghasilkan 3 ATP.
Proses reaksi memerlukan 5 vitamin dalam bentuk koenzim, yaitu vitamin asam lipoat, vitamin B1, B2, B5 dan vitamin asam pantotenat. Sedangkan hambatan pada enzim piruvat dehidrogenase dapat menyebabkan laktat asidosis. Kondisi ini dapat terjadi pada keracunan ion merkuri dan pada penderita diabetes melitus.5
Jumlah ATP yang dihasilkan pada proses ini ialah sebesar 6 ATP.

c.         Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat merupakan jalur akhir bersama metabolisme karbohidrat, protein dan lemak. Asetil koA sebagai substrat awal kerja enzim pada siklus asam sitrat dapat dihasilkan dari katabolisme karbohidrat, protein dan lemak. Siklus ini dapat terjadi di mitokondria. Siklus ini merupakan siklus dimana terjadi penggabungan antara molekul asetil koA dengan oksaloasetat hingga terbentuk asam trikarboksilat yaitu asam sitrat. Asam sitrat akan mengalami beberapa reaksi untuk akhirnya kembali membentuk oksaloasetat.5
Proses yang terjadi adalah sebagai berikut:
1.      Asetil koA + oksaloasetat + H2O " sitrat + koASH (enzim sitrat sintase)
2.      Sitrat " isositrat (enzim akonitase)
Kerja enzim dapat dihambat oleh fluoroasetat. Hal ini dikarenakan fluoroasetat dapat berkondensasi dengan oksaloasetat membentuk fluorositrat yang menghambat kerja enzim akonitase.
3.      Isositrat + NAD+ " α – ketoglutarat + CO2 + NADH + H+ (enzim isositrat dehidrogenase)
Proses ini melalui rantai pernapasan akan menghasilkan 3 ATP.
4.      α – ketoglutarat + NAD+ + koASH " Suksinil ko-A + CO2 + NADH + H+ (enzim α – ketoglutarat dehidrogenase)
Proses ini juga menghasilkan 3 ATP. Kerja enzim dapat dihambat oleh arsenat.
5.      Suksinil KoA + GDP +Pi " Suksinat + GTP + koASH (enzim suksinat tiokinase)
Melalui tingkat substrat maka GTP dapat menyumbang 1 gugus phospat ke ADP untuk menghasilkan ATP.3
6.      Suksinat + FAD " Fumarat + FADH2 (enzim suksinat dehidrogenase)
Kerja enzim dapat dihambat malonat yang sifat inhibisinya ialah kompetitif. Jumlah ATP yang dihasilkan melalui proses ini ialah 2 ATP.
7.      Fumarat + H2O " Malat (enzim fumarase)
8.      Malat + NAD+ " Oksaloasetat + NADH + H+ (enzim malat dehidrogenase)
Jumlah ATP yang dihasilkan melalui proses ini ialah sebesar 3 ATP.
Regulasi terutama dari siklus asam sitrat adalah konsentrasi produk. Semakin tinggi konsentrasi produk, maka enzim untuk mensintesisnya semakin dihambat.2
Hasil dari siklus asam sitrat adalah 24 ATP, yang terdiri dari:
·         3 NADH : 9 ATP
·         1 FADH2 : 2 ATP
·         1 GTP : 1 ATP
Karena ada 2 molekul asetil koA, maka jumlah energi menjadi 12 x 2 ATP = 24 ATP.

Dari ketiga proses diatas total energi yang dihasilkan dalam oksidasi satu molekul glukosa ialah sebesar 38 ATP (glikolisis 8 ATP, oksidasi piruvat 6 ATP dan siklus asam sitrat 24 ATP)

d.        HMP Shunt
HMP merupakan singkatan dari hexose mono phospat = pentose phospat pathway. Proses ini merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa melalui dehidrogenasi dengan NADP sebagai akseptor H+. Proses ini terjadi di sitoplasma sel dan tidak menghasilkan ATP. HMP shunt aktif di hati, jaringan adiposa, sel darah merah, korteks adrenal, kelenjar tiroid, kelenjar mammae yang sedang laktasi dan kelenjar testis. Bagi sel darah merah, proses ini menyediakan glutation untuk melindungi membran sel dari proses oksidasi oleh molekul H2O2.5
Proses ini bertujuan untuk menyediakan NADPH + H+. NADPH penting bagi sintesis asam lemak, kolesterol, hormon steroid, asam amino dan hormon tiroid. Selain itu proses ini akan menyediakan ribosa 5 phospat untuk sintesis nukleotida (RNA – DNA).
HMP Shunt merupakan proses multisiklik, karena molekul glukosa 6-P yang digunakan dapat kembali menjadi glukosa 6-P. Proses ini memerlukan 3 molekul glukosa 6 phospat.
Adapun enzim yang dibutuhkan dalam proses ini ialah :
·         Glukosa 6-P dehidrogenase yang mengubah glukosa 6-P menjadi 6-fosfoglukonat.
·         6-fosfo glukonat dehidrogenase mengubah 6 fosfoglukonat menjadi ribulosa 5-Phospat.
·         Epimerase mengubah ribulosa 5 phospat " xilulosa 5 phospat dan ribosa 5 phospat " arabinosa 5 phospat.
·         Keto isomerase mengubah ribulosa 5 phospat menjadi ribosa 5 phospat.
·         Transketolase dan transadolase.

e.         Glikogenesis
Merupakan proses pembentukan glikogen dari molekul glukosa. Fungsi dari pembentukan glikogen ialah sebagai cadangan energi terutama di hati dan otot. Proses glikogenesis umumnya meningkat sesaat setelah makan dan menurun pada saat puasa/lapar.2
Glikogen merupakan polisakarida yang terdiri dari rantai lurus dan rantai bercabang. Pada rantai lurus terjadi ikatan glikosidik antara gugus gula yang satu dengan yang lainnya pada ikatan α – 1,4 dan ikatan glikosidik rantai bercabang pada ikatan α – 1,6. Glikogen ini adalah simpanan utama karbohidrat yang paling mudah diubah kembali menjadi monosakarida, tidak seperti halnya pada lemak yang relatif lebih sulit dimobilisasi.
Proses glikogenesis terjadi di hati dan otot. Di hati fungsi utama glikogen ialah sebagai simpanan glukosa dan akan dipakai bila sewaktu-waktu kadar glukosa di dalam darah mengalami penurunan. Sedangkan glikogen di otot berfungsi sebagai sumber energi untuk proses glikolisis di dalam sel otot sendiri, bukan sebagai sumber glukosa untuk meningkatkan kadar glukosa darah. Mengapa? Karena tidak ada enzim glukosa 6-P fosfatase yang dapat mengubah glukosa 6-P menjadi glukosa bebas di otot. Enzim ini terdapat di hati.5
Proses glikogenesis awalnya memerlukan molekul glikogen asal yang terbentuk dari protein. Pada asam amino tiroksin dari protein inilah akan terjadi glikosilasi. Namun glukosa bebas tidak dapat langsung ditautkan pada glikogen primer ini. Bentuk glukosa yang dapat ditautkan ialah UDP glukosa.
Proses glikogenesis yang terjadi adalah sebagai berikut:
1.      Pembentukan UDP glukosa dari glukosa 1-P. Reaksi ini terjadi dengan bantuan enzim UDP glukosa pirofosforilase.  Reaksinya ialah:
Glukosa 1-P + UTP " UDP Glukosa + 2Pi
2.      Pembentukan unit glukosil 1"4 dari molekul glikogen primer yang ditambahkan molekul UDP glukosa dengan bantuan enzim glikogen sintase.
3.      Bila jumlah molekul dalam rantai lurus telah mencapai ±11 molekul glukosa, maka enzim percabangan akan memindahkan ± 6 molekul glukosa ke cabang lain.

f.         Glikogenolisis
Merupakan proses kebalikan dari glikogenesis, yaitu proses pemecahan glikogen menjadi glukosa. Dapat terjadi di hati dan otot. Di hati proses ini akan meningkatkan kadar glukosa darah meskipun dalam jumlah yang kecil. Sedangkan di otot glikogenolisis terjadi pada keadaan kerja fisik seperti berolahraga.
Proses yang terjadi adalah sebagai berikut:
1.      Pada rantai cabang dari glikogen, enzim fosforilase yang merupakan enzim regulator akan mengkatalisis reaksi pemecahan ikatan glikosidik atau yang disebut juga dengan fosforilisis (pemecahan dengan phospat). Oleh fosforilase, molekul glukosa akan dilepas dan diikat dengan phospat pada atom karbon nomor 1. Proses pelepasan ini akan terus berlanjut sampai tinggal ± 4 molekul glukosa di cabang.3
2.      Glukan transferase akan memindahkan ±3 dari ±4 molekul glukosa yang tersisa ke rantai lurus dan meninggalkan 1 molekul glukosa pada cabang tersebut.
3.      Debranching enzyme akan menghidrolisis tempat percabangan dimana tersisa 1 molekul glukosa untuk menghasilkan 1 glukosa bebas. Dengan kata lain enzim ini meniadakan percabangan.
Karena hanya 1 molekul glukosa bebas yang dihasilkan (meskipun ada glukosa 1-P), maka hanya sedikit terjadi kenaikan kadar glukosa darah akibat proses ini.

g.        Glukoneogenesis
Merupakan reaksi pembentukan karbohidrat dari senyawa non karbohidrat. Senyawa yang dimaksud adalah asam amino glukogenik, laktat, gliserol dan propionat. Tujuannya ialah menyediakan glukosa bagi tubuh bila dalam keaadan lemah dan berpuasa. Proses ini terjadi di hati dan ginjal. Proses ini melibatkan sebagian besar glikolisis EM, siklus asam sitrat dan beberapa reaksi lainnya.

Metabolisme Minor Pathway

a.       Jalan Metabolisme Asam Uronat
Merupakan suatu proses pengubahan glukosa menjadi asam uronat. Asam uronat kemudian dapat diubah menjadi xylulosa yang akan masuk ke dalam HMP shunt karena xylulosa merupakan salah satu komponen dari HMP shunt. Pada organisme yang tingkatannya lebih rendah dari primata (seperti aves) jalur ini digunakan untuk mensintesis vitamin C. Asam uronat selain dapat diubah menjadi xylulosa dapat juga digunakan untuk sintesis glikosaminoglikan dan proteoglikan. Selain itu asam uronat dapat berkonjugasi dengan xenobiotik agar lebih mudah dimetabolisir oleh tubuh.2

b.      Metabolisme Fruktosa
Tujuannya ialah agar dapat menggunakan fruktosa sebagai sumber energi untuk mendapatkan ATP melalui proses metabolisme karbohidrat. Caranya ialah dengan mengubah fruktosa menjadi fruktosa 1-P. Analog dengan glukosa, pada fruktosa ada dua enzim yang bekerja yaitu fruktokinase dan heksosakinase. Fruktokinase didapati di hati dan spesifik bekerja untuk fruktosa, sedangkan heksokinase terdapat di jaringan ekstrahepatik.
Namun, tidak seperti glukokinase yang berafinitas rendah terhadap glukosa di hati, fruktokinase berafinitas relatif lebih tinggi dibandingkan heksokinase terhadap fruktosa. Bahkan proses glikolisis fruktosa di dalam hati berlangsung lebih cepat dibanding jaringan ekstrahepatik karena proses ini melewati jalan pintas. Yang dimaksud dengan jalan pintas ialah pada proses ini tidak melalu reaksi yang dikatalisis oleh fruktofosfo-kinase. Pada keadaan diabetes, penumpukan fruktosa bersama sorbitol (bentuk alkohol dari glukosa) dapat menyebabkan katarak.2
c.       Metabolisme Galaktosa
Proses metabolisme galaktosa terjadi di hati dengan jalan mengubah galaktosa menjadi glukosa. Bagaimana prosesnya?
·         Mengubah galaktosa menjadi galaktosa 1-P dengan enzim galaktokinase.
·         Galaktosa 1-P + UDP glukosa " glukosa 1-P + UDP galaktosa dengan enzim galaktosa 1-P Uridil Transferase
·         UDP galaktosa " UDP glukosa dengan bantuan UDP galaktosa 4-epimerase.
·         UDP glukosa +  PPi " UTP + glukosa 1-P dengan UDPG pirofosforilase
·         Akhirnya glukosa 1-P diubah menjadi glukosa 6-P yang akan masuk ke dalam proses glikolisis.
d.      Metabolisme Gula Amin (Heksosamin)
Proses metabolisme gula amin diperlukan untuk sintesis glikosaminoglikan, proteoglikan, gangliosida dan asam sialat.2

METABOLISME PROTEIN
Protein yang dimakan didalam tubuh akan dihidrolisis menggunakan enzim-enzim tertentu. Adapun enzim yang bekerja ialah pepsin dengan bantuan HCl di lambung. Setelah mencapai usus halus, maka pankreas akan mensekresikan tripsin, kimotripsin dan karboksipeptidase yang juga bekerja untuk memotong protein menjadi polipeptida. Yang bertugas sebagai pemecah terakhir ialah peptidase dan aminopeptidase. Setelah terbentuk asam amino, melalui transpor mediated aktif dengan bantuan ion natrium, asam amino akan dibawa ke dalam darah melalui lumen usus halus. Vitamin B6  membantu kerja ion natrium ini.2
Asam amino dapat disintesis dalam tubuh dan didapatkan dari makanan. Seperit yang telah dibahas diatas, asam amino yang disintesis tubuh disebut sebagai asam amino non essensial. Total terdapat 12 asam amino non essensial. 9 diantaranya disintesis dari komponen siklus asam sitrat, sedangkan 3 yang lain didapatkan dari asam amino essensial.5
Biosintesis asam amino non essensial:
1.      α – ketoglutarat " Asam Glutamat
2.      Asam Glutamat " Glutamin
3.      Glutamat " Prolin " Hidroksi Prolin
4.      Piruvat " Alanin
5.      Oksaloaseat " Aspartat " Alanin
6.      D-3-Fosfogliserat " Serin
7.      Glioksilat dan Kolin " Glisin
8.      Metionin dan Serin " Sistein
9.      Phenilalanin " Tirosin
10.  Lisin " Hidroksi Lisin

Setelah asam amino disintesis, maka di ribosom asam amino akan dirangkai membentuk protein. Protein tubuh mempunyai masa turn over dan dapat dikatabolisme. Lisosom merupakan tempat utama katabolisme protein, sedangkan sitosol merupakan tempat katabolisme protein yang memiliki masa kerja pendek dan protein yang abnormal. Setelah dikatabolisme, bentuk ekskresi terutama dari protein ialah urea melalui urin. Urea disintesis melalui empat tahap, yaitu:

1.      Transaminasi
Pada transaminasi dengan bantuan piruvat dan α – ketoglutarat, berbagai macam asam amino akan diubah kedalam bentuk keto sedangkan piruvat akan membentuk alanin dan α – ketoglutarat akan membentuk glutamat. Caranya ialah dengan melepas gugus amina dari asam amino. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
·         Piruvat + Asam Amino  α  D  Alanin + Asam Amino α-keto (ALA transaminase)
·         α – ketoglutarat + Asam Amino α  D  Glutamat + Asam Amino α-keto (glutamat transaminase)
Namun pemusatan asam amino lebih bekerja untuk pembentukan asam glutamat dibanding alanin. Reaksi transaminasi tidak terjadi pada asam amino lisin, threonin, prolin dan hidroksi prolin. Glutamat hasil proses transaminasi dapat mengalami proses deaminasi oksidatif untuk menghasilkan amoniak.

2.      Deaminasi Oksidatif
Pada proses ini glutamat akan melepas gugus amina yang akan bereaksi dengan ion hidrogen membentuk amoniak.
L-Glutamat + NAD+/NADP+  D α – ketoglutarat + NH3 + NADH/NADPH + H+
(L-glutamat dehidrogenase)

3.      Transpor Amonia
Amoniak ditranspor dalam darah menuju ke hati untuk mengalami intoksikasi. Kadar amoniak yang normal dalam darah ialah berkisar 10-20 µg/dL. Kadar amoniak yang tinggi dapat menyebabkan gangguan bicara, penglihatan kabur hingga koma. Hal ini dapat dijumpai pada sirosis hati. Selain hasil katabolisme, amoniak darah juga berasal dari senyawa N di kolon akibat aktivitas bakteri usus.
Setelah sampai di hati, amoniak dapat digunakan untuk sintesis urea ataupun pembentukan asam amino.

4.      Sintesis Urea
Terjadi di hati. Dalam hepatosit, proses ini terjadi di mitokondria dan sitosil. Enzim pengatur pada siklus urea ialah karbamoil fosfat sintase I. Senyawa awal yang dibutuhkan ialah NH4+ dan CO2. Nitrogen disini dapat dibawa oleh asam amino citrulin, ornitin, arginin, arginin suksinat dan aspartat. Kondisi patologis seperti diabetes melitus tidak terkontrol dapat mendorong peningkatan sintesis urea. Kelainan pada siklus urea dapat menyebabkan intoksikasi amonia yang dapat menyebabkan retardasi mental.3
Senyawa nitrogen dalam keadaan tertentu intakenya dibutuhkan lebih tinggi. Pada kondisi patologis ekskresi nitrogen dapat meningkat. Perbandingan antara jumlah nitrogen yang masuk ke dalam tubuh dengan jumlah nitrogen yang diekskresikan disebut sebagai balans nitrogen. Balans nitrogen cenderung positif pada masa pertumbuhan, kehamilan, masa penyembuhan dan pemberian hormon anabolik. Sedangkan balans nitrogen yang negatif ditemukan pada malnutrisi dan penyakit berat seperti kanker dan diabetes melitus. Orang dewasa yang sehat memiliki balans nitrogen yang seimbang.

METABOLISME LIPID

Setelah mengalami pencernaan di usus, molekul lemak akan diabsorpsi. Namun molekul lemak tidak dapat diabsorpsi begitu saja. Hal ini dikarenakan sifat lemak yang hidrofobik. Sehingga harus ada molekul pembawa, yaitu khilomikron. Khilomikron akan membawa asam lemak bersama 2 monogliserida ke dalam limfe kemudian beredar dalam darah. Selain menggunakan khilomikron, bentuk transportasi lemak yang lain di dalam darah ialah VLDL, HDL, LDL, IDL, dan FFA yang terikat albumin. Jalur metabolisme lemak akan dimulai ketika asam lemak masuk ke dalam sel.2
Metabolisme lemak di dalam tubuh meliputi metabolisme:

1.      Asam lemak jenuh
Asam lemak jenuh dapat masuk ke dalam sel untuk mengalami oksidasi. Di dalam sel, oksidasi asam lemak akan terjadi di dalam mitokondria. Namun asam lemak yang masuk ke dalam mitokondria umumnya berukuran kecil. Bila jumlah atom C pada asam lemak lebih dari 12, maka akan ada molekul pembawa yang disebut sebagai karnitin yang akan membawa asam lemak jenis ini masuk untuk mengalami oksidasi di dalam mitokondria. Di dalam mitokondria, jenis oksidasi asam lemak jenuh ini ialah oksidasi beta. Oksidasi ini merupakan oksidasi utama yang terjadi di dalam mitokondria. Senyawa awal dari proses metabolisme ini ialah asil ko-A yang merupakan bentuk aktivasi dari molekul asam lemak bebas. Pada proses oksidasi ini memerlukan koenzim NAD dan FAD yang akan menghasilkan energi melalui rantai pernapasan. Oksidasi asam lemak jenuh dapat meghasilkan asetil ko-A dan propionil ko-A (bila jumlah atom C ganjil). Asetil ko-A dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat.2
Selain itu proses oksidasi asam lemak jenuh dapat berlangsung di peroksisom. Namun proses ini tidak dapat menghasilkan ATP. Asam lemak rantai panjang umumnya mengalami oksidasi di peroksisom. Pada oksidasi ini dihasilkan oktanoil-koA dan asetil ko-A. Proses oksidasi alfa asam lemak dapat berlangsung di jaringan otak. Proses ini juga tidak menghasilkan ATP dan tidak perlu pengaktifan oleh asil ko-A.
Oksidasi omega berlangsund di hepar. Dimana proses oksidasi ini memerlukan NADPH dan dikatalisis oleh sitokrom P-450 serta dapat menghasilkan asam dikarboksilat.

2.      Asam lemak tidak jenuh
Pada reaksi ini jumlah ATP yang dihasilkan lebih sedikit dibanding asam lemak jenuh. Hal ini dikarenakan akan dipakai 2 ATP pada reaksi oksidasi beta yang merupakan bagian dari reaksi yang menghasilkan FADH2. Produk oksidasinya sama dengan oksidasi asam lemak jenuh, akan tetapi jumlah ATP berbeda.

Asam lemak juga dapat disintesis dengan menggunakan jalur sintesis de novo maupun pemanjangan gugus asam lemak. Jalus sintesis de novo merupakan jalur ekstramitokondria yang mengubah asetil ko-A menjadi asam palmitat. Jalur ini akan berlangsung bila ada kelebihan kalori makanan. Sumber utama jalur ini ialah karbohidrat. Melalui proses glikolisis dan oksidasi piruvat akan dihasilkan asetil Ko-A. Awalnya asetil ko-A akan diubah ke malonil ko-A dengan bantuan asetil ko-A karboksilase. Selanjutnya malonil ko-A akan masuk ke kompleks enzim untuk menghasilkan asam palmitat. Kompleks enzim ini terdiri dari 7 enzim yang akan menambah 2 atom C pada setiap kerja enzimnya.2,5

3.      Eikosanoat
Merupakan senyawa yang berasal dari asam lemak tidak jenuh. Asam lemak tidak jenuh disini bersifat essensial, yaitu asam linoleat (ω6), asam alfa linolenat (ω3) dan asam arakhidonat (ω9). Sintesis eikisanoat melalui jalan metabolisme siklooksigenasi dan lipokigenase. Akan menghasilkan leukotrien, prostaglandin, prostasiklin, dan tromboksan.2

4.      Triasilgliserol
Sintesis triasilgliserol terjadi di hati, jaringan adiposa dan mukosa usus. Proses ini terutama terjadi di mikrosom.
·         Proses di mukosa usus terjadi melalui reaksi berikut:
2-monoasilgliserol + 2 asil ko-A " triasilgliserol + 2 koA
Triasilgliserol diangkut dalam khilomikron ke limfe untuk masuk ke dalam darah.

·         Proses di hati terjadi melalui reaksi berikut:
Gliserol 3-P + 3 asil-koA " triasilgliserol + 3 koA + Pi
Gliserol 3-P bisa didapat melalui gliserol maupun glukosa melalui proses glikolisis. Namun gliserol disini tidak dapat dipakai karena keatifan glikokinase yang rendah.
·         Proses di jaringan adiposa melalui :
Gliserol 3-P + 3 asil-koA " triasilgliserol + 3 koA + Pi
Tidak seperti di hati dan mukosa usus, triasilgliserol yang terbentuk disini akan disimpan di jaringan adiposa.
Sedangkan proses katabolisme triasilgliserol terutama terjadi di jaringan adiposa dengan jalan memotong asam lemak satu per satu hingga tersisa gliserol. Enzim yang berperan yaitu triasil gliserol lipase, diasil gliserol lipase dan monoasil gliserol lipase. Sedangkan triasilgliserol yang terdapat di dalam VLDL dan khilomikron dihidrolisis oleh lipoprotein lipase yang terdapat pada dinding pembuluh darah.2

5.      Benda keton
Proses ketogenesis terjadi di mitokondria dan hati. Proses ini memakai asetil-KoA sebagai bahan baku. Pada proses ini dibutuhkan enzim tiolase, HMG-koA sintase, HMG-koA liase dan beta 3-OH butirat .
Jenis bedan keton yang dihasilkan ialah aseton, asam asetoasetat dan asam beta 3-OH butirat. Kedua asam ini bisa saling interkonversi.
Benda keton yang terbentuk bisa dibawa darah ke jaringan ekstrahepatik untuk diaktifkan menjadi asetil ko-A. Sementara aseton akan keluar melalui udara pernapasan.2
Ketogenesis meningkat pada peningkatan asam lemak bebas dalam darah yang bisa terjadi pada keadaan kelaparan, DM tidak terkontrol, diet tinggi lemak dan hormon yang meningkatkan lipolisis. Akibat peningkatan ketogenesis dapat menyebabkan ketosis dan asidosis metabolik.

6.      Lipoprotein
Lemak dalam darah ditranspor dalam bentuk lipoprotein. Lipoprotein didalam darah dapat dipisahkan dengan cara ultrasentrifugasi dan elektroforesa. Bila dipisahkan lipoprotein akan tersusun dari yang memiliki berat molekul terkecil (lapisan atas) hingga berat molekul terbesar (lapisan bawah). Dengan cara ultrasentrifugasi didapat susunan dari atas ke bawah ialah khilomikron, VLDL, LDL dan HDL.
Khilomikron disintesis dalam sel usus dengan menggunakan protein apo-B48 dalam ribosom dan retikulum endoplasma kasar serta sintesis lipid di retikulum endoplasma halus. Setelah itu terjadi penggabungan antara komponen lipid dan protein di retikulum endoplasma halus. Kemudian terjadi sintesis apo-AI dan apo-AII membentuk khilomikron yang belum sempurna. Tambahan apo-C dan apo-E akan menyempurnakan khilomikron. Pada badan golgi dapat terjadi penambahan karbohidrat pada lipoprotein ini.2
VLDL disintesis bagian proteinnya menggunakan apo-B100 di ribosom dan retikulum endoplasma kasar sedangkan lipid disintesis di retikulum endoplasma halus. Dalam retikulum endoplasma halus juga akan bergabung membentuk VLDL nascent seperti khilomikron. Kemudian akan mendapat penambahan apo-E dan apo-C serta karbohidrat.
HDL disintesis dengan menggunakan apo A1. HDL awalnya berbentuk diskoid hingga menjadi sferis yang merupakan HDL sempurna. Dalam HDL terdapat banyak fosfolipid.

7.      Kolesterol
Kolesterol adalah lipid amfipatik yang merupakan komponen struktural esensial pada membran  dan lapisan luar lipoprotein plasma. Senyawa ini disintesis di banyak jaringan dari asetil-koA dan merupakan prekursor semua steroid lain di dalam tubuh.
·         Pembentukan kolesterol
Pembentukan kolesterol dari lanosterol berlangsung di retikulum endoplasma dan melibatkan pertukaran-pertukaran di inti steroid dan rantai samping membentuk desmosterol, dan akhirnya membentuk kolesterol.
·         Ekskresi kolesterol
Kolesterol diekskresikan dari tubuh di dalam empedu sebagai kolesterol atau asam (garam) empedu.Asam empedu primer disintesis di hati dari kolesterol. 7alfa-hidroksilasi adalah tahap regulatorik pertama dan terpenting dalam biosintesis asam empedu dikatalisis oleh kolesterol7alfa-hidroksilase (merupakan monooksigenase dan perlu NADPH dan sit450). Tahap-tahap selanjutnya juga dikatalisis oleh enzim-enzim monooksigenase menghasilkan asam empedu primer. Sebagian asam empedu primer di usus mengalami perubahan lebih lanjut akibat aktivitas bakteri usus yang mencakup dekonjugasi dan 7alfa-dehidroksilasi yang menghasilkan asam empedu sekunder, asam deoksikolat dan asam litokolat. Asam empedu primer dan sekunder diserap di ileum dan 98-99% dikembalikan ke hati melalui sirkulasi porta (sirkulasi enterohepatik). Sebagian kecil asam empedu yang lolos dari absorbsi dikeluarkan melalui tinja. 5

PENUTUP
Kesimpulan
Hipotesis mengenai balita kurus, lemah dan kelaparan karena kurangnya asupan gizi dapat diterima karena tubuh sangat memerlukan gizi yaitu berupa makronutrien dan mikronutrien yang akan mengalami metabolisme dibantu oleh hormone, oleh sebab itu apababila tidak ada gizi yang masuk maka akan terjadi kelaparan yang menyebabkan tubuh kurus dan lemah.

DAFTAR PUSTAKA

1.      Sediaoetama AD. Ilmu gizi untuk mahasiswa dan profesi. Jakarta: Dian rakyat: 2008.h.31-95
2.      Murray RK, Granner DK, Mayes PA. Biokimia harper edisi 27. Jakarta: EGC 2009
3.      Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke system. Edisi ke-2. Jakarta: EGC; 2001.h.609-86.
4.      Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi ke-20. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2003.h.276-88.
5.      Harjasasmita. Ikhtisat biokimia dasar B. Jakarta: FKUI 2003.

0 Komentar:

Poskan Komentar