Mekanisme Karbohidrat dan Lemak serta Asupan Gizi

Muhammad Syafiq Bin Md Sohaimi

102013499

Kelompok D2

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Alamat korespondensi: Jalan Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510

Email: anamujahid25@gmail.com

Abstrak

Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang

terjadi di tingkat selular. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia

organik iaitu katabolisme (yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk

mendapatkan energi) dan anabolisme (yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari

molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh). Pada setiap arah metabolisme, reaksi

kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-

jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada

jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi

disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut

metabolomika.

Kata kunci: metabolisme, katabolisme, anabolisme, metabolomika

Abstract

Metabolism is all the chemical reactions that occur in organisms, including those that occur

at the cellular level. In general, the metabolism has a two-way path namely catabolism of

organic chemical reactions (reactions that break down molecules of organic compounds for

energy) and anabolism (stringing reactions of organic compounds of certain molecules, to be

absorbed by the body cells). In every direction metabolism, chemical reactions involve a

number of substrates that react with the enzyme -catalysed reaction degree - level in order to

produce an intermediate compound, which is the substrate on the ladder next reaction.

Overall chemical reactant involved in a reaction called metabolome level. All of these were

studied in a branch of biology called metabolomics.

Keywords: metabolism, catabolism, anabolism, metabolomics

1

PENDAHULUAN

Berbagai makanan yang selama ini kita kenal ternyata mempunyai khasiat-khasiat kesehatan

yang luar biasa. Jika dulu kita makan hanya untuk sekadar kenyang, maka kini konsep makan

sudah berkembang lebih luas. Makan adalah upaya untuk mendapatkan kesehatan yang

optimal. Kesehatan ini yang akhirnya menentukan produktivitas kita dan membuat harapan

hidup menjadi lebih panjang.

Makanan adalah ibarat pisau bermata dua. Di satu sisi, makanan dapat mendatangkan

keuntungan bagi tubuh karena kandungan gizinya. Namun di sisi lain makanan akan

mendatangkan bahaya penyakit bila dikonsumsi berkurang atau berlebihan. Oleh karena itu,

menerapkan konsep gizi seimbang dalam pola makan sehari-hari adalah cara terbaik untuk

mendapatkan hidup sehat sepanjang masa. Di samping itu juga kita mendapat energi dari

makanan. Jika kita kurang makan atau makan makanan yang kurang gizinya, kita akan

menjadi lemah dan senang untuk mendapat penyakit. Jadi pentingnya untuk kita makan

secukupnya dan makan makanan yang seimbang gizinya sejak dari kecil supaya pembesaran

tubuh badan sehat dan seimbang.

PEMBAHASAN SKENARIO

Skenario

Seorang perempuan umur 45 tahun bertubuh gemuk, datang ke Puskesmas dengan keluhan

akhir-akhir ini sering kencing terutama pada malam hari sehingga tidurnya terganggu. Oleh

dokter diminta periksa kadar gula darah dan urin. Hasilnya adalah peningkatan kadar gula

darah di atas normal dan ada glukosa dalam urin. Dokter menyarankan untuk mengurangi

berat badan dengan mengurangi makan karbohidrat. Pasien bertanya apa hubungan gemuk

dengan gula dalam darah naik? Diterangkan bahwa yang mengatur kadar gula darah terutama

hormon insulin yang dihasilkan oleh pankreas.

Rumusan Masalah

Perempuan umur 45 tahun dengan keluhan sering kencing terutama pada malam hari dan

kadar gula darah di atas normal

2

Analisis Masalah

3

Sering kencing terutama pada malam hari dan kadar gula

darah di atas normal

Metabolisme KH dan lemakHormon yang berperan

Organ endokrin yang terkait

Faktor yang mempengaruhi kadar glukosa dalam darah

Genetik

Asupan gizi

ISI PEMBAHASAN

Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber utama energi kepada manusia. Ia dapat diperolehi melalui

pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan, gula tebu (sukrosa) dan gula susu (laktosa).

Metabolisme karbohidrat sangat bergantung kepada glukosa. Metabolisme karbohidrat akan

bermula dari jalur glikolisis.

Glikolisis turut dikenali dengan nama Embden Meyerhof Pathway, di mana glukosa akan di

katabolimse. Glikolisis dapat dijalankan dalam keadaan anaerobic dan dibantuk oleh enzim-

enzim di sitoplasma. Prosesnya dimulai dengan glukosa akan di fosforilasi oleh enzim

hexokinase (di jaringan) atau glukokinase (di hepar) menjadi glukosa 6 fosfat, di mana ATP

menjadi sumber fosfat. Glukosa-6-fosfat mula dibentuk kepada isomernya, fruktosa–6 fosfat

oleh enzim fosfoglukosa isomerase. Fruktosa-6-fosfat seterusnya di ubah kepada fruktosa 1, 6

bifosfat oleh enzim fosfofruktokinase. reaksi ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat.

Fruktosa-1,6-bisfosfat pula akan dipecah kepada dua molekul intermediate, di mana setiap

satunya mempunyai 3 atom C. Reaksi ini dibantu oleh enzim aldolase. Oleh kerana cuma

gliseraldehid-3P sahaja yang dapat digunakan oleh enzim seterusnya, maka DHAP turut

ditukar bentuknya kepada 3GP oleh enzim isomerase. G3P seterusnya dioksidasikan menjadi

1, 3 bisfosfogliserat oleh enzim G3P dehidrogenase yang bergantung kepada NAD.atom

hydrogen yang lepas akan berikatan dengan NAD dan membentuk NADH. Dalam reaksi ini,

terbentuk 3 NADH. Enzim fosfogliserat kinase seterusnya menukarkan 1, 3 bisfosfogleserat

kepada 3 fosfogliserat. Di reaksi ini, ATP mula terbentuk kerana fosfat yang dilepaskan

sudah berpindah ke ADP. 3 fosfogliserat pula ditukar bentuknya ke 2 fosfogliserat oleh enzim

fosfogliserat mutase. Enzim enolase akan mengkatalisis proses dehidrasi 2 fosfogliserat,lalu

mementuk senyawa fosfoenolpiruvat. Akhirnya fosfoenolpiruvat akan membebaskan gugus

fosforilnya menggunakan enzim piruvat kinase, lalu membentuk piruvat dan ATP.6 Hasil dari

glikolisis akan membentuk 2 NADH dan 2 ATP. Produk akhir daripada glikolisis adalah

piruvat. sebelum memasuki siklus asam sitrat, Piruvat akan dioksidasikan menjadi asetil KoA

oleh enzim piruvat dehidrogenase. Proses ini mereduksi NAD kepada NADH. Asetil KoA ini

kemudian akan dibawa untuk memasuki siklus asam sitrat yang juga berlaku di mitokondria.1

4

Siklus ini dinamakan siklus asam sitrat karena reaksi antara asetil KoA dan asam oksaloasetat

menghasilkan asam sitrat sebagai produknya. Asetil KoA merupakan senyawa yang terdiri

atas 2 atom karbon. Apabila bereaksi dengan oksaloasetat yang mempunyai 4 atom karbon,

terbentuklah asam sitrat dengan 6 atom karbon. Asam sitrat seterusnya ditukar kepada

isomernya, asam isositrat oleh enzim akonitase. Di sini, asam isositrat membebaskan molekul

karbon dioksida, NAD pun tereduksi kepada NADH. Produk daripada reaksi ini adalah asam

α-ketoglutarat.2-4

Asam α-ketoglutarat ini seterusnya membebaskan lagi gugus karbon dioksida dan

sekali lagi NAD tereduksi menjadi NADH. Sisa molekul tadi akan bergabung dengan

koenzim A oleh ikatan yang tidak stabil, lalu membentuk senyawa suksinil KoA. Koenzim A

tadi kemudiannya digantikan oleh gugus fosfat yang dipindahkan dari GDP, dan seterusnya

terbentuklah GTP yang akan berlanjutan menjadi ADP dan ATP. Sisa suksinil KoA tadi kini

sudah menjadi asam suksinat. Di sini pula, atom hidrogen dipindahkan ke FAD, lalu

membentuk FADH2. Produk baru yang terbentuk adalah asam fumarat. Molekul H2O di

tambahkan ke dalam substrat ini, lalu membentuk asam malat. Setelah itu, asam malat pula

dioksidasi dan ia mereduksi NAD kepada NADH+ lalu kembali membentuk asam

oksaloasetat. Asam oksaloasetat ini akan kembali bereaksi dengan asetil KoA yang lain, dan

siklus asam sitrat akan terus berlanjutan.3,4 Bagi setiap siklus asam sitrat,setiap satu senyawa

asetil KoA akan menghasilkan 3 NADH+, 1 ATP dan 1 FADH. 1 NADH akan menghasilkan

3 ATP, manakala 1 FADH akan menghasilkan 2 ATP. Maka,total ATP yang terbentuk untuk

satu siklus asam sitrat adalah 12 ATP. Oleh kerana 1 molekul glukosa menghasilkan 2 asetil

koA dan setiap satunya memberikan 12 ATP, maka,setiap glukosa akan membentuk 24 ATP

di siklus asam sitrat. Glikolisis dan siklus asam sitrat merupakan asas kepada pembakaran

tenaga. Namun, metabolismw karbohidrat juga dapat berlaku dalam jalur glikogenesis,

glikogenolisis, dan glukoneogenesis.2, 3

Glikogenesis

Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.

5

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi

juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan

di hati oleh glukokinase.

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa-1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan

katalisator enzim fosfoglukomutase.

Enz-P + Glukosa 6-fosfat Enz + Glukosa 1,6-bifosfat Enz-P + Glukosa 1-fosfat

3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk

uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc

pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat UDPGlc + PPi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan

menarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi.

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik

dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin

difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang

sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini.

Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal

sebagai glikogenin.

UDPGlc + (C6)n UDP + (C6)n+1

Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 14 untuk membentuk rantai

pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap

melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul

glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.

6

7. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa

tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang

memindahkan bagian dari rantai 14 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai

yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 16 sehingga membuat titik cabang

pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih

lanjut 1glukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu

terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan

meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis

Glikogenolisis2

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk

mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis.

Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak

demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim

fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 14 glikogen untuk

menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul

glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang

tersisa pada tiap sisi cabang 16.

(C6)n + Pi (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat

Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu

cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan

16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik.

Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat

berlangsung.

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh

adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah

7

memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai

pembangun tubuh.

Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari

senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.

Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai

berikut:

Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam

lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam

siklus Kreb’s. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.

Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.

Metabolisme Lipid

Lemak atau lipid penting kepada tubuh manusia sebagai sumber energi, komponen

membrane sel, sebagai bahan baku hormon, surfaktan,dan insulator suhu dan listrik. Lipid

netral merupakan sumber energy utama kepada lipid yang diperolehi oleh tubuh manusia.

Lipid netral yang dimaksudkan adalah trigliserid. Hasil akhir daripada pencernaan lipid

adalah asam lemak dan glycerol,dan karena glycerol larut air, maka ia memasuki sirkulasi

portal menuju ke hati. Asam lemak dan monogliserida yang tidak larut air pula akan diangkut

oleh misel dan dilepaskan ke dalam sel epitel usus. Di sinilah, kilomikron yaitu kelompok

trigliserida dibentuk dan ditransportasi ke hati dan jaringan adiposa. Apabila berada di hati

dan jaringan adipose, kilomikron tadi akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol dan

kembali dibentuk menjadi simpanan trigliserida. Apabila energi dibutuhkan, trigliserida

dipecah menjadi asam lemak yang bebas dan ditransportasikan ke jaringan oleh albumin.

Proses pemecahan tadi dikenal sebagai lipolisis. Asam lemak juga dapat dioksidasi dan

produknya adalah asetil KoA yang turut dapat digunakan dalam siklus asam sitrat bagi

menghasilkan tenaga. Proses oksidasi ini dikenali sebagai oksidasi beta. Jika kebutuhan

energy sudah dipenuhi, asetil KoA akan kembali menjadi asam lemak dan disimpan sebagai

trigliserida.3

Mekanisme Kerja Insulin dan Glukagon4

8

Organ sasaran kedua hormon ini adalah hati, otot dan jaringan lemak. Glukagon dan insulin

memegang peranan penting dalam metabolism karbohidrat, protein dan lemak. Bahkan

keseimbangan kadar gula darah sangat dipengaruhi oleh kedua hormone ini. Fungsi kedua

hormone ini salik bertolak belakang. Secara umum, insulin menurunkan kadar gula darah

sebaliknya glucagon meningkatkan kadar gula darah. Perangsangan glukagon terjadi bila

kadar gula rendahn dan asam amino darah meningkat. Dalam meningkatkan kadar gula darah,

glukagon akan meransang glikogenolisis dan meningkatkan transportasi asam amino dari otot

serta meningkatkan glukoneogenesis.

Gambar 1: Mekanisme Kerja Hormone Glukagon dan Insulin

Pankreas5

9

Gambar 2: Organ Pankreas

a. Bagian Eksokrin

Pancreas dapat digolongkan sebagai kelenjar besar, berlobulus, tubuloasinosa kompleks.

Asinus berbentuk tubular, dikelilingi lamina basal dan terdiri atas 5-8 sel berbentuk piramid

yang tersusun mengelilingi lumen sempit. Tidak terdapat sel mioepitel. Di antara asini,

terdapat jaringan ikat halus mengandung pembuluh darah, pembuluh limf, saraf dan saluran

keluar. 

Sebuah asinus pancreas terdiri dari sel-sel zimogen (penghasil protein). Ductus ekskretorius

meluas ke dalam setiap asinus dan tampak sebagai sel sentroasinar yang terpulas pucat di

dalam lumennya. Produksi sekresi asini dikeluarkan melalui ductus interkalaris (intralobular)

yang kemudian berlanjut sebagai ductus interlobular. 

b. Bagian Endokrin

10

Bagian endokrin pancreas, yaitu pulau langerhans, tersebar di seluruh pancreas dan tampak

sebagai massa bundar, tidak teratur, terdiri atas sel pucat dengan banyak pembuluh darah.

Pulau ini dipisahkan oleh jaringan retikular tipis dari jaringan eksokrin di sekitarnya dengan

sedikit serat-serat retikulin di dalam pulau.

Dengan cara pulasan khusus dapat dibedakan menjadi:

1. Sel A = penghasil glukagon

    Terletak di tepi pulau.

    Mengandung gelembung sekretoris dengan ukuran 250nm.

    Batas inti kadang tidak teratur.

2. Sel B = penghasil insulin

    Terletak di bagian lebih dalam atau lebih di pusat pulau.

    Mengandung kristaloid romboid atau poligonal di tengah.

    Mitokondria kecil bundar dan banyak.

3. Sel D = penghasil somatostatin

    Terletak di bagian mana saja dari pulau, umumnya berdekatan dengan sel A.

    Mengandung gelembung sekretoris ukuran 300-350 nm dengan granula homogen.

4. Sel C

    Terlihat pucat, umumnya tidak bergranula dan terletak di tengah di antara sel B.

    Fungsinya tidak diketahui.

Asupan Gizi6

11

Kita harus mengamalkan diet yang seimbang sehari-hari. Makanan yang diambil harus

memenuhi syarat-syarat tersebut;

Memberikan nutrient lengkap

Memenuhi cita rasa

Bervariasi

Tampak menarik dan bersih

Tidak bertentangan dengan agama dan kepercayaan

Memberikan kepuasan tanpa mengurangi harga diri.

Makanan yang diambil juga harus menurut kebutuhan gizi bagi tubuh kita. Kebutuhan gizi

amat dipengaruhi oleh tinggi badan, berat badan, umur, jenis kelamin, pertumbuhan, hamil

atau tidak, aktivitas sehari-hari dan juga penyakit serta genetika. Menu dinilai secara

kuantitatif dan kualitatif. Secara kualitatif, makanan digolongkan sehingga terbentuknya

pyramid makanan dan Standar 4 Sehat 5 Sempurna. Secara kuantitatif pula, daftar analisis

bahan makanan dan daftar bahan makanan penukar dihitung.

Bagi pasien yang mempunyai penyakit Diabetes Melitus, diet, kegiatan fisik dan

pengambilan obat amat penting untuk jangka hidup yang lama.

12

Tabel 1. Rekomendasi untuk pasien Diabetes Mellitus.8

Nutrien Rekomendasi

Energi BMI harus dipertahankan pada nilai 22

Karbohidrat Harus mengambil karbohidrat yang menyediakan 50-55% energy

Makanan serat tinggi, 30g per hari

25g sukrosa dan fruktosa per hari

Lemak Harus mengambil makanan berlemak yang menyediakan 30-35% energy

Mengambil bahan makanan Lemak jenuh menyediakan energy melebihi

10% dan tidak jenuh sebanyak 10-15%.

Protein Mengambil makanan berprotein yang menyediakan 10-15% energy

Garam Bagi tekanan darah normal, diambil <6g per hari

Bagi hipertensi, diambil <3g per hari

KESIMPULAN

Sering kencing terutama pada malam hari adalah indikator perempuan tersebut mengalami

polyuria. Peningkatan kadar gula darah diatas normal dan ada glukosa dalam urin

berkemungkinan disebabkan kegagalan metabolisme karbohidrat yang menyebabkan

terjadinya glukosuria. Disarankan oleh dokter untuk mengurangi makan karbohidrat sebagai

langkah kompensasi kepada permasalahan ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. Lauralee Sherwood. Human physiology from cells to system. 7th edition. Canada:

Brooks/Cole Cengage Learning; 2010. H.764-97.

13

2. Vander et.al. Human physiology – the mechanism of body function. 8 th ed. USA:

The McGraw-Hill Companies; 2001. H.681-3.

3. Ganong WF. Review of medical physiology. 20th ed. USA: The McGraw-

Hill. ;2009. H.6-9

4. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Harper’s Illustrated biochemistry. 27 th

Ed. Mc Graw Hill; 2006.p.132-253.

5. Anthony LM. Junquiera’s basic histology text & atlas. 12 th edition. Singapore: Mc

Graw Hill; 2010. H.87-93.

6. Prof. Dr. Achmad Djaeni Sediaoetama. Sistem Ilmu Gizi. Ilmu Gizi . Jakarta.

Penerbit Dian Rakyat. Edisi 5; 2010. p.505-6.

14