Metabolisme Energi

Tinjauan Pustaka

Metabolisme Energi pada Tubuh Manusia Ega Farhatu Jannah (102012277)

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna Utara No. 06 Jakarta Barat [email protected] Latar Belakang Bahan makanan sering disebut bahan pangan, dan dalam perdagangan disebut komoditi  pangan, ialah apa yang kita produksi atau perdagangkan, misalnya daging, sayur, uah dan sebagainya. Seseorang tidak membeli karbohidrat atau protein, tetapi membeli beras sebagai sumber karbohidrat dan daging sebagai sumber protein. Yang dibeli, diolah dan disusun menjadi hidangan adalah bahan makanan bukan zat makanan. Kalau kita mengonsumsi suatu makanan, misalnya sesuap nasi, maka kita menelan campuran dari berbagai zat gizi, salah satunya adalah menghasilkan energy yang sangat dibutuhkan untuk aktivitas kita sehari-hari. Sebagai sumber energy terbesar yaitu karbohidrat, lemak dan protein. Karbohidat Karbohidrat sebagai zat gizi merupakan nama kelompok zat-zat organic yang mempunyai struktur molekul berbeda-beda, meski terdapat persamaan dari sudut kimia dan fungsinya. Semua karbohidrat terdiri atas unsur-nsur Carbon (C), hydrogen (H), dan oksigen (O), yang pada umumnya mempunyai rumus kimia Cn(H 2O)n. Rumus umu ini member kesan zat carbon yang diikat dengan air (dihidrasi), sehingga diberi nama karbohidrat. Persamaan lain ialah bahwa ikatan-ikatan organic yang menyusun kelompok karbohidrat ini berbentuk polyalcohol. Dari sudut fungs, karbohidrat adalah penghasil energy utama dalam makanan maupun dalam tubuh. 1 Karbohidrat yang terasa manis, biasa disebut gula. Molekul dasar dari karbohidrat disebut monosakarida atau monosa. Dua monosa dapat saling terikat, membentuk disakarida atau diosa, dan tiga monosakarida yang saling terikat diberi nama trisakarida atau triosa. Ikatan yang lebih dari tiga

1

monosakarida disebut polisakarida atau poliosa. Poliakarida yang mengandung jumlah monosakarida tidak begitu banyak disebut oligosakarida. 1 Jenis –  Jenis –  Jenis  Jenis Karbohidrat Karbohidrat yang ada didalam makanan ada tiga jenis yaitu : monosakarida, disakarida dan  polisakarida. Mono dan disakarida terasa manis, sedangkan polisakarida tidak mempunyai rasa (tawar). Didalam bahan makanan nabati terdapat dua jenis polisakarida yaitu dapat dicerna yaitu zat tepung (amylum) dan dekstrin, sedangkan yang tidak dapat dicerna yaitu selulosa, pentosan dan galaktan. Sedangkan polisakarida hewani yang dapat dicerna yaitu glikogen. Disakarida didalam makanan ada tiga jenis yang mempunyai arti gizi yaitu sukrosa, maltose dan laktosa. Laktosa hanya dijumpai pada hewani yaitu merupakan jenis gula didalam air susu baik susu ibu maupun susu hewan. Sukrosa dan maltose terdapat pada di dalam bahan makanan nabati. Dan monosakida didalam makanan ada tiga jenis yang mempunyai arti gizi yaitu glukosa, fruktosa dan galaktosa. 1 Sumber Karbohidrat Sumber utama karbohidrat didalam makanan berasal dari tumbuh-tumbuhan, dan hanya sedikit yang termasuk bahan makanan hewani. Karbohidrat nabati didalam makanan manusia terutama berasal dari timbunan, tim bunan, yaitu biji, batang dan akar. Sumber yang kaya akan karbohidrat biasa nya termasuk bahan makanan pokok. Karbohidrat hewani itu berbentuk glikogen, terutama terdapat didalam otot (daging) dan hati. Namun jumlahnya terbatas dan setelah binatang mati glikogen mengalami penguraian sehingga karbohidrat didalam daging menjadi nol, ketika sampai didapur untuk dimasak.1 Bahan makanan pokok biasanya merupakan sumber utama karbohidrat, karena selain tinggi kadara amilumnya, dapat dimakan dalam jumlah yang besar oleh seseorang tanpa menimbulkan keluhan. Bahan makanan pokok di Indonesia dapat berupa beras (sereal), akar dan umbi, serta ekstrak tepung seperti sagu. Kacang-kacangan juga mengandung banyak karbohidrat tetapi biasanya tidak sanggup untuk dikonsumsi dalam jumlah yang besar karena menimbulkan keluhan-keluhan, seperti banyak kentut, rasa berat di perut dan sebagainya. Buah-buahanaAda pula yang mempunyai tinggi karbohidrat seperti pisang, nangka, durian, s awo dan sebagainya. 1 Karbohidrat yang tidak dapat dicerna, tidak akan menghasilkan energy. Selulosa, galaktan, dan pentosan tidak dapat dicerna sehingga tidak dapat menghasilkan energy. Tetapi jenis karbohidrat ini masih berguna bagi tubuh yaitu untuk memberikan rasa kenyang dan dan melancarkan  pembuangan tinja (defaecation). Semua hidangan yang mengandung karbohidrat k arbohidrat yang tidak dicerna dalam jumlah kecil, mungkin memberikan kesulitan pembuangan tinja dan terjadi sembelit (obstipasi). Karbohidrat yang tidak dapat dicerna digunakan dalam pembuatan makanan rendah 2

kalori, misalnya untuk menurunkan berat badan atau makanan bagi penderita diabetes mellitus. Sehingga dengan volume cukup besar akan menimbulkan rasa kenyang tanpa disertai kandungan energy dalam hidangan tersebut. Makanan yang tidak dapat dicerna dalam golongkan sebagai makanan berserat.1 Klewek, sukun, nangka muda merupakan sayur buah yang cukup kandungan karbohidratnya, tetapi jumlah yang dikonsumsi umumnya sangat terbatas. Agar-agar tidak merupakan sumber karbohidra yang dapat dicerna, tetapi memberikan volume kepada makanan, sehingga dapat dipergunakan sebagai pengisi dalam makanan rendah kalori. Yang menambah kalori pada agar-agar adalah gula, krim atau susu yang ditambahkan saat mengkonsumsi gula tersebut. 1,2 Fungsi Karbohidrat di Dalam Tubuh Didalam tubuh karbohidrat merupakan sumber utama energy. Dari tiga sumber energy utama yaitu karbohidrat, lemak dan protein; karbohidrat merupakan sumber energy yang paling murah. Karbohidrat yang tidak dapat dicerna memberikan volume kepada isi usus, dan rangsangan mekanis yang terjadi, melancarkan gerakan peristaltic yang melancarkan aliran bubur makanan (chymus) melalui saluran pencernaan serta memudahkan pembuangan tinja (defekasi). Karbohidrat juga merupakan bagian dari struktur sel, dalam bentuk glikoprotein. Reseptor selular yang terdapat pada  permukaan membrane sel adalah suatu glikoprotein dan diantaranya merupakan reseptor bagi hormone. Simpanan energy didalam otot dan hati dalam bentuk glikogen, salah satu bentuk karbohidrat yang mudah dimobilisasikan bila tubuh memerlukan banyak energy. Cadangan karbohidrat ini tidak terlalu besar sehingga cepat berkurang. 1,3 Metabolism Karbohidrat Setelah mengalami proses pencernaan, hasil akhir dari karbohidrat seperti pati, glikogen, sukrosa dan laktosa ialah molekul glukosa, galaktosa dan fruktosa. Dengan bantuan ion natrium, ketiga jenis monosakarida ini akan masuk melalui lumen usus halus untuk dibawa melalui aliran darah menuju ke hati. Di hati molekul galaktosa dan fruktosa akan diubah menjadi glukosa lalu  bersama molekul glukosa kemudian dibawa ke jaringan ekstrahepatik seperti jaringan otot, otak, adiposa dan eritrosit untuk mengalami metabolisme lebih lanjut. 4 Proses metabolisme karbohidrat terdiri dari proses metabolisme utama dan metabolisme minor pathway. Proses metabolisme utama sering terjadi sedangkan proses metabolisme minor  pathway jarang terjadi dan bila terjadi maka proses ini biasanya berlangsung di hati. hati. Yang termasuk ke dalam proses metabolisme utama ialah: 

Glikolisis Embden Meyerhof



Oksidasi Piruvat

 Asetil KoA



3



Siklus Asam Sitrat



Glikogenolisis



Glikogenesis



HMP Shunt



Glukoneogenesis

Sedangkan yang termasuk ke dalam metabolisme minor pathway ialah: 

Jalur metabolisme uronat



Metabolisme Fruktosa



Metabolisme Galaktosa



Metabolisme Glukosamin

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 yang dihasilkan lebih sedikit yaitu 2 ATP. ATP. Di eritrosit,  proses glikolisis selalu terjadi dalam keadaan anaerob karena ketiadaan mitokondria. Hal ini menyebabkan hasil akhirnya selalu berupa laktat. 4,5 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 a rah 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



4

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 4. Fruktosa 1,6 bifosfat DHAP

    

    

gliseraldehid 3-P + DHAP (bantuan enzim aldolase)

gliseraldehid 3-P (isomerase). Sehingga pada pada proses ini dihasilkan 2 molekul molekul

gliseraldehid 3-P. 5. Gliseraldehid 3-P  1,3  1,3 bifosfogliserat bifosfogliserat (gliseraldehid 3-P 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   2 fosfogliserat (mutase)     

8. 2 fosfogliserat

    

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 bergabung dengan ADP membentuk membentuk 1 molekul ATP. 4 10. (enol) piruvat

 (keto) piruvat



Proses ini berlangsung secara spontan. Proses diatas dalam keadaan keadaan normal normal akan akan menghasilkan 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. 5

Ringkasan proses glikolisis dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 1 : Glikolisis EM 4  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.4 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.4,5 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 dan menghasilkan 3 ATP. 6

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.4 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. 4 Proses yang terjadi adalah sebagai berikut: 1. Asetil koA + oksaloasetat + H2O 2. Sitrat

 sitrat + koASH (enzim sitrat sintase)



 isositrat (enzim akonitase)



Kerja enzim dapat dihambat oleh fluoroasetat. Hal ini dikarenakan fluoroasetat dapat bereaksi dengan asetil koA membentuk fluoroasetil koA yang akan 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   ketoglutarat + NAD + + koASH

 Suksinil ko-A + CO 2 + 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 + FADH 2 (enzim suksinat dehidrogenase)



Kerja enzim dapat dihambat malonat yang sifat inhibisinya ialah kompetitif. Jumlah ATP yang dihasilkan melalui proses ini ialah 2 ATP. 5 7. Fumarat + H2O 8. Malat + NAD+

 Malat (enzim fumarase)



 Oksaloasetat + NADH + H + (enzim malat dehidrogenase)



Jumlah ATP yang dihasilkan melalui proses ini ialah sebesar 3 ATP.

7

Gambar 2: Siklus Asam Sitrat 4 Regulasi terutama dari siklus asam sitrat adalah konsentrasi produk. Semakin tinggi konsentrasi produk, maka enzim untuk mensintesisnya semakin dihambat. 4 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 as am 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 H2O2.4

8

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 s intesis nukleotida (RNA –  (RNA  –  DNA).  DNA).4 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.

e.



Keto isomerase mengubah ribulosa 5 phospat menjadi ribosa 5 phospat.



Transketolase dan transadolase.

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. 5 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 ikat an α –  1,4 dan ikatan glikosidik rantai bercabang pada ikatan α –  1,6.   1,6. Glikogen ini adalah simpanan utama karbohidrat yang paling mudah diubah kembali menjadi monosakarida, tidak seperti halnya pada lemak yang relatif l ebih sulit dimobilisasi. 5 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. 4 Proses glikogenesis awalnya memerlukan molekul glikogen asal yang terbentuk dari  protein. Pada asam as am 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: 9

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.5 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 glukosa di cabang. 5 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. 4

10

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.  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 heksokinase terdapat di jaringan ekstrahepatik.4  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. 4 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



11



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.5 Hormon yang berperan Dalam proses metabolisme karbohidrat terdapat beberapa macam hormon yang berperan, antara lain: 

Growth Hormon (GH) : hormon ini akan mengurangi pemakaian glukosa oleh sel. Glukosa akan cenderung ditimbun sehingga growth hormon bersifat meningkatkan glikogenesis. Selain itu karena terjadi pengurangan pemakaian glukosa oleh sel maka hormon ini memacu  proses timbulnya glukosa dari substansi non karbohidrat/glukoneogenesis.6



Hormon tiroid : seperti growth hormon, kerja hormon tiroid akan menyebabkan peningkatan  proses glikolisis, glukoneogenesis dan kecepatan absorbsi glukosa di lumen usus halus. Selain itu hormon tiroid dapat merangsang keluarnya hormon insulin. 6



Insulin : insulin merupakan hormon yang bekerja secara luas. Di hati insulin akan merangsang kerja glukokinase sehingga dapat meningkatkan proses glikolisis EM. Pada saat yang bersamaan insulin akan mencegah terjadinya pembentukan glukosa sehingga insulin akan menekan proses glukoneogenesis dan glikogenolisis. Selain itu insulin juga bekerja merangsang hormon glikogen sintase sehingga membentuk glikogen dalam jumlah lebih  banyak untuk menurunkan kadar glukosa darah. Di dalam jaringan adiposa, insulin akan meningkatkan HMP shunt. Hal ini dikarenakan hasil dari proses HMP shunt, yaitu NADPH dapat digunakan untuk sintesis lemak dari glukosa. 6



Glukagon : merupakan hormon yang berperan untuk meningkatkan kadar gula darah. Hormon ini antagonis terhadap insulin. Sehingga kerja hormon ini akan meningkatkan proses glikogenolisis dengan cara meningkatkan kerja enzim glikogen fosforilase. 7



Kortisol : ialah suatu jenis glukokortikoid yang dapat bekerja seperti insulin dengan cara meningkatkan glikogenesis, namun pada saat yang sama kortisol dapat menurunkan glukoneogenesis.6



Epinefrin : merupakan hormon yang memiliki efek simpatomimetik. Kerjanya di otot dengan cara menghasilkan glukosa untuk proses kerja otot. Sehingga epinefrin dapat meningkatkan glukoneogenesis dan glikogenolisis. 5,6 12

Lemak Lemak adalah sekelompok ikatan organic yang terdiri atas unsure-unsur Carbon (C), Hidrogen (H), dan Oksigen (O) yan mempunyai sifat dapat larut dengan zat-zat pelarut tertentu (zat  pelarut lemak), seperti petroleum benzene, ether. Lemak yang memiliki titik lebur tinggi bersifat  padat pada suhu kamar, sedangkan yang memiliki titik lebur rendah bersifat cair. Lemak yang padat  pada suhu kamar disebut lemak atau gaji, sedangkan yang yang cair pada suhu kamar disebut minyak.1,2 Lemak Dalam Makanan Lemak dalam makanan yang memiliki peranan pentingdisebut lemak netral atau triglicerida, yang molekulnya terdiri satu molekul gliserol dan tiga molekul asam lemak, yang diikatkan pada gliserol dengan ikatan esther. Ketiga asam lemak itu bisa sama semua, tetapi bisa juga dua yang sama atau tidak ada yang sama sekali. Jaringan lemak dalam tubuh dianggap tidak aktif, jadi tidak ikut dalam proses metabolism sehari-hari, tetapi merupakan simpanan atau cadangan energy yang kelebihan dan tidak terpakai. Pada seorang pendrita penyakit obesitas, sejumlah lemak ini dibawa bawa tanpa memberikan manfaat yang langsung.1 Klasifikasi Lemak Lemak dapatdiklasifikasikan dengan berbagai cara: 1 -

Menurut struktur kimiawinya a. Lemak netral (triglicerida)  b. Phospholipida c. Lecithine d. Sphyngomyeline

-

Menurut sumbernya (bahan makanan) a. Lemak hewani berasal dari hewan  b. Lemak nabati berasal dari tumbuhan

-

Menurut konsistensinya a. Lemak padat: lemak atau gaji  b. Lemak cair: minyak

-

Menurut wujudnya a. Lemak tidak terlihat (invisible fat)  b. Lemak terlihat (visible fat)

13

Sumber Lemak Menurut sumbernya sumbernya dibedakan jadi lemak nabati dan dan lemak hewani. Lemak nabati berasal dari makanan tumbuh-tumbuihan, sedangkan lemak hewani berasal dari binatang, termasuk ikan telur dan susu. Kedua lemak ini berbeda dalam jenis asam lemak yang menyusunnya. Lemak nabati nabati mengandung banyak asam lemak tak jenuh, yang menyebabkan menyebabkan titik cairnya lebih rendah, dan dalam suhu kamar berbentuk cair, disebut minyak. Hewani mengndung terutama asam lemak jenuh, khususnya mempunyai rantai Carbon yang panjang, yang mengakibatkan dalam suhu kamar  berbentuk padat. Lemak berbentuk padat inilah yang biasa disebut orang awam sebagai lemak atau gaji.1,2 Didalam daging, sel-sel yang mengandung lemak ada yang menyellip tersebar diantara sel-sel otot, ada juga yang berkeumpul membentuk jaringan lemak yang jelas terlihat. Karena itu dibedakan lemak tak terlihat

(invisible fat) dan lemak terlihat (visible fat). Dalam keduanya keduanya tidak trdapat

 perbedaan susunan kimiawi.1 Didalam hidangan Indonesia, terutama hidangan masyarakat yang kurang mampu, kwantum lemak didalam hidangan sangat rendah dan terutama berasak dari nabati minyak kelapa. Decade terkahir minyak kelapa sawit (red palm oil) seakin mengambil oeran sebagai minyak makanan disamping minyak kelapa. Di Indonesia red palm oil (crude palm oil = CPO) dimurnikana lagi menjadi minyak makan (minyak goring) yang bening dan tidak berwarna merah. Minyak kacang tanah semakin tidak digunakan dalam mengolah (menggoreng) makanan di Indonesia. Di negaranegara maju, minyak yang dikonsumsi berasal dari biji-bijian seperti kacang tanah, biji jagung, biji kacang kedele, biji kapas dan sebagainya. Lemak hewani terutama berasal dari timbunan cadangan energy, pada babi dan sapi; lemak babi disebut lard. 1 Fungsi Lemak Fungsi lemak dalam makanan memberikan rasa gurih, memberikan kualitas renyah, terutama  pada makanan yag digoreng, member kandungan kalori tinggi dan memberikan sifat sif at empuk (lunak)  pada kue yang dibakar. Didalam tubuh lemak berfungsi sebagi energy terutama sebagai cadangan energy dalam bentuk jaringan lemak yang ditimbun ditimbun di tempat-tempat tertentu. Jaringan lemak juga  berfungsi sebagai bantalan organ-organ tubuh tertentu. Yang memberikan fiksasi organ tersebut seperti biji mata dan ginjal. Jaringan dibawah kulit melndungi dari hawa dingin, sedangkan pada wanita memberikan contours khas feminine, seperti jaringal lemak didaerah gluteal, dan didaerah  bahu dan dada.1 Asam lemak polyunsaturated fatty acid (PUFA) meruapak zat gizi yang esensialbagi kesehatan kulit dan rambut. Pada binatang percobaan yang menderita defisiensi PUFA timbul gejala14

gejala kulit sejenis oezema bersisik, tetapi belum pernah dilaporkan terjadi pada manusia. namun demikian oezema diaerh kulit muka dan kepala pada anak-anak yang dilaporkan dapat disembuhkan dengan pemberian PUFA dalam bentuk minyak. Jumlah minyak sumber PUFA yang dapat memberikan penyembuhan dan perbaikan, sangat sedikit hanya beberapa tetes perhari. 1 Metabolism Lemak Dalam metabolism lemak ada berbagai cara namun yang menghasilkan ATP adalah oksidasi  beta asam lemak. Oksidasi beta asam lemak terjadi didalam mitokondria dengan proses aerobic sehingga memerlukan O2, senyawa awal yang yang pertama kali terbentuk dalam oksidasi beta asam lemak yaitu Asil-KoA yang diaktivasi menggunakan enzim tiokinase. Dalam oksidasi beta asam lemak diperlukan NAD dan FAD, dan juga oksidasi beta asam lemak menghasilkan ATP melalui  proses rantai pernapasan. Hasil akhir yang terbentuk dari oksidasi ini adalah Asetil-KoA dan  propionil Ko-A. Untuk asam lemak dengan atom C lebih dari 12 perlu karnitin supaya dapat ke mitokondria. Karnitin untuk sintesis di hati dan ginjal, dan dihasilkan dari lisin, S-adenosil metionin, asam askorbat atau dari makanan, dan karnitin itu banyak di otot.

4

Metabolism oksidasi beta asam lemak berawal dari koASH, thiokinase dan asil-KoA sintase membentuk asil-KoA yang aktif. Lalu asil-KoA yang aktif akan ditransport di mitokondria dengan  bantuan karnitin transporter, didalam mitokondria asil-KoA yang aktif akan dioksidasi oleh asil -KoA dehidrogenase dengan koenzim flavoprotein (FMN dan FAD) sehingga menghasilkan 2 ATP melal ui rantai pernapasan, sehingga asil-KoA yang aktif setelah diokidasi menjadi asil-KoA yang tidak  jenuh. Dalam asil-KoA yang tidak jenuh terbentuk ikatan rangkap, lalu ikatan rangkap itu akan hilang lalu diikat oleh OH dengan enzim hidrolase sehingga membentuk hidroksi asil-KoA. Beta hidroksi asil-KoA lalu dioksidasi lagi dengan enzim beta hiroksi asil-KoA Dehidrogenase dengan koenzim NAD+ menghasilkan 3 ATP dan membentuk beta keto asil-KoA. Dalam beta keto asil-KoA hanya memiliki satu KoA sedangkan hasilnya

membutuhkan

dua KoA sehingga terjadi

 penambahan KoA dengan enzim tiolase membentuk asil-KoA dan asetil-KoA. Jadi dalam metabolism oksidasi beta asam lemak menghasilkan lima ATP tetapi dalam proses membutuhkan satu ATP sehingga hanya menghasilkan empat ATP. 4,5 Protein Protein merupakan zat gizi yang sangat penting, karena yang paling erat hubungannya dengan proses-poses kehdupan. Semua hayat hidup sel berhubungan dengan zat gizi protein. Nama  potein berasal dari kata Yunani Protebos yang artinya art inya yang pertama atau yang t erpenting. Didalam sel, protein terdapat sebagi protein struktura maupun sebagai protein metabolic. Protein structural merupakan bagian integral dari suatu struktur sel dan tidak dapat diekskresi tanpa menyebabkan 15

disintegrasi sel tersebut. Protein metabolic ikut serta dalam reaksi-reaksi biokimiawi dan mengalami  perubahan bahkan detruksi atau sintesa protein baru. Protein metabolic dapat diekskresi tanpa merusak integritas struktur sel itu sendiri.1 Jenis –  Jenis –  Jenis  Jenis Protein Klasifikasi protein dapat dilakukan berdasarkan berbagai cara yaitu:1 -

Berdasarkan komponen-komponen yang menyusun protein a. Protein yang bersahaja (simple protein) Hasil hidrolisa total protein jenis ini merupakan campuran yang hanya terdiri atas asamasam amino.  b. Protein kompleks (complex protein, conjugated protein) Hasil hidrolisa total dari protein jenis ini, selain terdiri atas berbagai jenis asam amino,  juga terdapat komponen lain misalnya: unsure logam, gugus phosphate dan sebagainya. (contoh: hemoglobin, lipoprotein, glikoprotein dan sebaginya) c. Protein derivate Ini merupakan ikatan anatara (intermediate product) sebagai hasil hidrolisa parsial ari  protein native, misalnya albumosa, pepton dan sebagainya.

-

Berdasarkan sumbernya, diklasifikasikan menjadi: a. Protein hewani Yaitu protein dalam bahan makanan yang berasal dari binatang, seperti protein dari daging, protein susu dan sebagainya.  b. Protein nabati Ialah protein yang berasal dari bahan makanan tumbuhan seperti protein dari jagung dan terigu, dan sebagainya.

-

Klasifikasi protein juga dapat dilakukan dari fungsi fisiologiknya, berhubungan dengan daya dukungnya dukungnya bagi pertumbuhan badan dan bagi pemeliharaan jaringan: a. Protein sempurna Bila protein ini mampumendukung pertumbuhan badan dan pemeliharaan jari ngan.  b. Protein setengah sempurna Bila sanggup mendukung pemeliharaan jaringan, tetapi tidak dapat mendukung  pertumbuhan badan. c. Protein tidak sempurna Bila tidak sanggup sama sekali menyokong pertumbuhan badan dan pemeliharaan  jaringan.

16

Sumber Protein Dalam kualifikasi protein berdasarkan sumbernya, yaitu protein hewani dan protein nabati. Sumber protein hewani dapat berbentuk daging dan alat-alat dalam seperti hati, pancreas, ginjal,  paru, jantung, dsn jerohan. Yang terakhir terdiri atas babat (gaster) dan iso (usus halus dan usus  besar). Susu dan telur termasuk pula sumber protein hewani berkualitas tinggi. Ikan, kerangkerangan dan jenis udang merupakan kelompok sumber protein yang baik, karena mengandung sedikit lemak, tetapi ada yanga alergi terhadap beberapa sumber protein dai jenis laut ini. Jenis sumber potein hewani mengandung mengandung sedikit lemak, sehingga sehingga baik untuk komponen komponen hidangan rendah lemak. Ada yang mengatakan bahwa kerang-kerangan mengandung banyak kolesterol sehingga ti dak  baik digunakan untuk diet rendah kolesterol. Ayam dan jenis burung lain serta telurnya, juga merupakan sumber protein hewani berkualitas baik, harus diperhatikan bahwa telur bagian merahnya mengandung banyak kolesterol, sehingga sebaiknya ditinggalkan untuk diet rendah kolesterol. 1,3 Fungsi protein Fungsi protein sebagai zat pembangun, selain itu juga protein berfungsi pada pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan, menggantikan sel-sel yang mati dan aus terpakai, sebagai protein structural. Sebagai badan-badan anti protein juga berperan dalam mekanisme pertahanan tubuh melawan berbagai mikroba dan zat toksik lain yang datang dari luar dan masuk kedalam milieu interiur tubuh. Sebagai zat pengatur, protein mengatur dalam proses metabolism dalam bentuk enzim dan hormone. Boleh dikatakan bahwa semua proses metabolic (proses biokimia) diatur dan dilangsungkan atas pengaturan enzim, sedangkan aktifitas enzim diatur oleh hormone, agar terjadi hubungan yang harmonis dalam proses metabolism yang satu dengan yang lainnya. 1,3 Dan protein juga sebagai sumber utama energy bersama dengan karbohidat dan lemak. Tetapi energy yang berasal dari protein termasuk mahal, sehingg tidklah ekonomis bila sebagian energy diperlukan oleh tubuh disediakan dalam makanan terdapat dalam bentuk protein. Energy dari karbohidrat lebih murah dan mudah didapatkan bagi sebagian besar masyarakat. 1 Dalam bentuk khromosom, protein juga berperan dalam menyimpan dan menurunkan sifatsifat keturunan dalam bentuk genes. Didalam genes ini tersimpan codon untuk sintesa protein enzim tertentu, sehingga proses metabolism diturunkan dari orang tua pada anaknya dan terus kepada generasi-genarasi selanjutnya secara bersinambungan.1 Metabolism protein Protein menghasilkan energy yang paling kecil jika dibandingkan dengan karbohidrat dan lemak. Protein merupakan polimer dari 20 macam asam amino. Fungsi umum dari asam amino sebagai building blocks untuk protein, sebagai neutransmitor, menghasilkan senyawa-senyawa non 17

 protein dengan fungsi biologungsi biologic dan menghasilkan glukosa dan lemak. Asam amino esensial yaitu asam amino yang tidak bisa diproduksi tubuh sehingga perlu dari luar tubuh yaitu makanan, yang termasuk asam amino esensial adala arg, his, ile, leu, lys, met, phe, thr, trp dan val. Arg sebenarnya masuk dalam kategori semi essensial karena mampu dihasilkan oleh tubuh tetapi hanya sedikit jadi tidak memenuhi kebutuhan tubuh sehingga diperlukan arg tambahan yang berasal dari makanan. Sedangkan senyawa non essensial yaitu ala, asn, asp, cys, gln, glu, gly, hyp, hyl, pro, ser, dan tyr.4 Kebutuhan Tubuh akan Energi Energy yang dibutuhkan oleh tubuh berasal dari zat gizi gizi yang merupakan sumber utama, ialah karbohidrat, lemak dan protein. Energy yang diperlukan ini dinyakatan dalam satuan kalori. Dalam ilmu alam kita mengenal satuan gramk kalori dan kilogram kalori. (1 Kgkal=103 gramkal). Dalam ilmu gizi hanya dikenal satu jenis kalori, yaitu sama dengan Kgkal dalam pengertian ilmu alam. Akhir-akhir ini untuk satuan pengukur energy ini dipergunakan Joule (J). Hubungan antara satuan kalori dan joule ialah: 1 kal= 4,185 kj (kilo Joules); 1 Kj= 10 3 J.1 Energy yang diperlukan tubuh terutama berasal dari zat gizi karbohidrat, lemak dan protein. Beberapa jenis ikatan organic didalam bahan makanan memberikan juga energy seperti alcohol dan asam-asam organic, tetapi pada umumnya zat-zat organic ini tidak dikonsumsi dalam jumlah yang  berarti, sehingga s ehingga iurannya kepada energy ener gy makanan dapat diabaikan. Energy kimiawi didalam bahan b ahan makanan berasal dari energy photon di dalam sinar matahari, yang ditangkap tumbuhan melalui  proses photosintesis, menjadi ikatan-ikatan ikatan-i katan organic didalam bahan makanan. J adi tanpa ada matahari dan dunia tumbuhan, kehidupan di muka bumi ini tidaklah mungkin. Energy yang dipergunakan tubuh dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: 1 -

Energy untuk kebutuhan physiologis minimal tubuh dalam keadaan basal, disebut metabolism basal (basal metabolism=BM)

-

Energy untuk melakukan kerja luar.

Metabolism basal Energy Basa (BM) ialah energy yang diperlukan minimal untuk melaksanakan hayat hidup  biologis, tanpa melakukan kerja luar. Energy basal dipergunakan untuk denyt jantung, gerak alat  pernapasan, alat urogenital, sekresi kelenjar-kelenjar, biolistrik saraf dan sebagainya. Kondisi basal adalah ketika tubuh tidak dalam keadaaan tidur, tetapi sera relaks terlentang, tidak melakukan  pekerjaan jasmaniah maupun rohaniah dalam kondisi lingkungan yang nyaman (kelembaban dan suhu). Dalam prakteknya kondisi ini didapatkan ketika kita baru saja membuka mata ditempat tidur setelah tidur semalaman (paling sedikit 6 jam) dan tidak memikirkan sesuatu yang berat, pada 18

kondisi lingkungan yang nyaman. Setelah energy basal dipergunakan oleh tubuh lalu dibuang ke lingkungannya, sehing kwantumnya dapa diukur menggunakan kalorimetri. Dengn pengkuran kwantum ini dapa dilakukan dengan dua cara yaitu kalorimetri langsung dan tidak langsung. 1 Kebutuhan energy bagi kerja luar Energy yang digunakan tubuh untuk melakukan kerja luar yang merupakan tambahan energy BM. Energy kerja luar bersumber dari energy utama dalam bahan makanan. Yang dapa diukur pula dengan kilometric tidak langsung. 1 Kesimpulan Sumber energy dalam tubuh sangat dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sehari-hari, energy itu didapatak dari bahan makanan yang mengandung karbohidrat, lemak dan protein. Karbohidrat menghasilkan energy terbesar melalui metabolisme utama ialah: Glikolisis Embden Meyerhof, Oksidasi Piruvat

  Asetil KoA, Siklus Asam Sitrat, Glikogenolisis, Glikogenesis, HMP Shunt,



Glukoneogenesis. Sedangkan yang termasuk ke dalam metabolisme minor pathway ialah: Jalur metabolisme uronat, Metabolisme Fruktosa, Metabolisme Galaktosa, Metabolisme Glukosamin. Sedangkan dalam lemak yang menghasilkan ATP adalah oksidasi beta asam lemak, protein paling sedikit menghasilkan energy. Dalam pola makan harus disesuaikan dengan aktivitas yang dilakukan agar tidak mengalami defisiensi energy. Daftar Pustaka 1. Sediaoetama AD. Ilmu gizi jilid 1. Jakarta: Dian Rakyat; 2008.h.31-230. 2. Barker HM. Nutrition and Diet Etics for Health Care 10 th  edition. London: Churcil Livigstone;2002.p.146-88. 3. Gibney MJ, Margetts BM, Kearny JM, dkk. Gizi kesehatan masyarakat. Jakarta: EGC;2009.h.125-37. 4. Murray RK, Granner DK, Mayes PA. Biokimia harper edisi 27. Jakarta: J akarta: EGC;2009.h.234-88. 5. Harjasasmita. Ikhtisat biokimia dasar B. Jakarta: FKUI;2003.h.35-83. 6. Sherwood, Lauralee. Fisiologi manusia “Dari Sel ke Sistem” edisi 2. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC;2001.h.537-89. EGC;2001.h.537-89. 7. Ganong WF. Buku ajar fisiologi kedokteran edisi 20. Jakarta: EGC;2002.h.267-289.

19