Biokimia Gula

32
GLUKONEOGENESIS DAN PENGONTROLAN KADAR GULA DARAH OLEH DINA MULYANI NIM 07250013 0

Transcript of Biokimia Gula

Page 1: Biokimia Gula

GLUKONEOGENESIS DAN

PENGONTROLAN KADAR GULA DARAH

OLEHDINA MULYANI

NIM 07250013

PROGRAM STUDI BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PGRI ADIBUANA SURABAYA

0

Page 2: Biokimia Gula

DAFTAR ISI

Kata Pengantar 1

Daftar Isi 2

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang 3

1.2 Rumusan Masalah 4

1.3 Tujuan 4

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Glukoneogenesis melibatkan Glikolisis

Siklus Asam Sitrat dan Beberapa Reaksi Khusus 5

2.2 Glikolisis dan Glukoneogenesis mempunyai

Lintasan yang sama tetapi arahnya berbeda, maka

kedua proses ini arus diatur secara timbal balik 7

2.3 Fruktosa 2,6-Bisfosfat Mempunyai Peranan yang

Unik di dalam Regulasi Glikolisis dan Glukoneogenesis 10

2.4 Konsentrasi Glukosa Darah Diatur dalam Batas-batas

yang sempit 11

2.5 Glukosa darah berasal dari Makanan Glukoneogenesis dan

Glikogenesis 11

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan 18

3.2 Saran 20

3.3 Evaluasi 20

Kepustakaan 23

Lampiran Gambar 24

1

Page 3: Biokimia Gula

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Glukoneogenesis merupakan istilah yang digunakan untuk mencakup semua

mekanisme dan lintasan yang bertanggung jawab untuk mengubah senyawa

nonkarbohidrat menjadi glukosa atau glikogen. Subtrat utama bagi glukoneogenesis

adalah asam amino glukogenik, laktat, gliserol dan propionat. Hati dan ginjal

merupakan jaringan utama yang terlibat, Karena kedua organ tersebut mengandung

komplemen enzim-enzim yang diperlukan.

Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akan glukosa pada saat

karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup di dalam makanan. Pasokan

glukosa yang terus menerus diperlukan sebagai sumber energi, khususnya bagi sistem

syaraf dan eritrosit. Kegagalan pada Glukoneogenesis biasanya berakibat fatal. Kadar

glukosa darah di bawah nilai yang kritis akan menimbulkan disfungsi otak yang dapat

mengakibatkan koma dan kematian. Glukosa juga dibutuhkan di dalam jaringan

adiposa sebagai sumber gliserida-gliserol, dan mungkin mempunyai peran di dalam

mempertahankan kadar intermediat pada siklus asam sitrat dibanyak jaringan tubuh.

Bahkan dalam keadaan lemak memasok sebagian besar kebutuhan kalori bagi

organisme tersebut, selalu terdapat kebutuhan basal tertentu aaakan glukosa. Glukosa

merupakan satu-satunya bahan bakar yang yang memasok energi bagi otot rangka

pada keadaan anaerob. Unsur ini merupakan prekursor gula susu (laktosa) di kelenjar

payudara dan secara aktif diambil oleh janin. Selain itu, mekanisme glukoneogenik

dipakai untuk membersihkan berbagai produk metabolisme jaringan lainnya dari

darah, missal laktat yang dihasilkan oleh otot dan eritrosit, dan gliserol yang secara

terus-menerus diproduksi oleh jaringan adipose. Propionat, yaitu asam lemak

glukogenik utama yang dihasilkan dalam proses digesti karbohidrat oleh hewan

pemamah biak, merupakan substrat penting untuk Glukoneogenesis di dalam tubuh

spesies ini.

2

Page 4: Biokimia Gula

1.2 Tujuan

Makalah ini bertujuan sebagai berikut :

1. Mengetahui ganguan ketiadaan enzim-enzim neoglikolisis (Glukoneogenesis)

2. Mengetahui ketiadaan enzim fruktosa bisfofatase dalam hati

3. Mengetahui penggunaan obat Penofarmin oleh penderita Diabestes militus

3

Page 5: Biokimia Gula

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 GLUKONEOGENESIS MELIBATKAN GLIKOLISIS SIKLUS ASAM

SITRAT DAN BEBERAPA REAKSI KHUSUS

Penghalang Termodinamik Mencegah Pembalikan Sederhana Glikolisis

Krebs menegaskan bahwa penghalang energi merintangi pembalikan sederhana

reaksi glikolisis antara piruvat dan fosfoenolpiruvat, antara fruktosa 1,6-bisfosfat dan

fruktosa6-fosfat antara glukosa 6-fosfat dan glukosa, serta antara glukosa 1-fosfat dan

glikogen. Semua reaksi ini bersifat non-ekuilibrum dengan melepas banyak energi

bebas dalam bentuk panas dan karenanya secara fisiologis tidak reversibel. Reakri-

reaksi tersebut dielakkan oleh sejumlah reaksi khusus.

A. Piruvat dan Fosfoenolpiruvat: Di dalam mitokondria terdapat enzim Piruvat

karboksilase, yang dengan adanya ATP, Vitamin B biotin dan CO2 akan

mengubah piruvat menjadi oksaloasetat. Biotin berfungsi untuk mengikat CO2

dari bikarbonat pada enzim sebelum penambahan CO2 pada piruvat (Gambar

52-13). Enzim kedua, fosfoenolpiruvat karboksinase, mengatalisis konversi

oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat. Fosfat energi tinggi dalam bentuk GTP

atau ITP diperlukan dalam reaksi ini, dan CO2 dibebaskan. Jadi, dengan

bantuan dua enzim yang mengatalisis transformasi endergonik ini dan laktat

dehidrogenase, maka laktat dapat diubah menjadi fosfoenolpiruvat sehingga

mengatasi penghalang energi antara piruvat dan fosfoenolpiruvat.

B. fruktosa 1,6-bisfosfat dan fruktosa 6-fosfat: Konversi fruktosa 1,6-bisfosfat

menjadi fruktosa 6-fosfat, yang diperlukan untuk mencapai pembalikan

glikolisis, dikatalisis oleh suatu enzim spesifik, yaitu fruktosa 1,6-

bisfosfatase. Enzim ini sangat penting bila dilihat dari sudut pandang lain,

karena keberadaanya menentukan dapat-tidaknya suatu jaringan menyintesis

glikogen bukan saja dari piruvat tetapi juga dari triosafosfat. Enzim fruktosa

1,6-bisfosfatase terdapat di hati dan ginjal dan juga telah diperlihatkan di

dalam otot lurik. Enzim tersebut diperkirakan tidak terdapat dalam otot

jantung dan otot polos.

4

Page 6: Biokimia Gula

C. Glukosa 6-fosfat dan glukosa: Konversi glukosa 6-fosfat menjadi glukosa

dikatalisis oleh enzim fosfatase yang spesifik lainnya, yaitu glukosa 6-

fosfatase. Enzim ini terdapat di hati dan ginjal tetapi tidak ditemukan di

jaringa adipose serta otot. Keberadaanya memungkinkan jaringan untuk

menambah glukosa ke dalam darah.

D. Glukosa 1-Fosfat dan Glukogen : Pemecahan glikogen menjadi glukosa 1-

fosfat dilaksanakan oleh enzim fosforilase Sintesis glikogen melibatkan

lintasan yang sama sekali berbeda melalui pembentukan uridin disfosfat

glukosa dan aktivotas enzim glikogen sintase

Enzim yang penting ini memungkinkan pembalikan glikolisis memainkan peran

utama di dalam glukoneogenesis. Hubungan antara glukoneogenesis dan lintasan

glikolisis. setelah transminasi atau deaminasi, asam amino glukogenik membentuk

piruvat atau anggota lain siklus asam sitrat. Dengan demikian, reaksi yang diuraikan

di atas dapat menjelaskan proses konversi baik asam amino glukogenik maupun laktat

menjadi glukosa atau glikogen. Jadi, senyawa laktat membentuk piruvat dan harus

memasuki mitokondria sebelum konversi menjadi oksaloasetat serta konversi akhir

menjadi glukosa langsung.

Propionat merupakan sumber utama glukosa pada hewan pemamah-biak, dan

memasuki lintasa glukogenesis utama lewat siklus asam sitrat setelah proses konversi

menjadi suksinil KoA. Propionat pertama-tama diaktifkan dengan ATP dan KoA oleh

enzim asil-KoA sintetase yang tepat. Propionil –KoA, yaitu produk reaksi ini,

menjalani reaksi fiksasi CO2 untuk membentuk D-metilmaloni-KoA, dan reaksi ini

dikatalis oleh enzim propionil-KoA karboksilase. Reaksi fiksasi ini analog dengan

fiksasi CO2 dalam asetil-KoA oleh enzim asetil KoA karboksilase , yaitu sama-sama

membentuk derivat malonil dan memerlukan vitamin biotin sebagai koenzim.D-

Metilmalonil KoA harus diubah menjadi bentuk stereoisomernya, yakni L-

metilmalonil-KoA, oleh enzim metilmalonil-KoA rasemase, sebelum langsung

isomerisasi akhir senyawa tersebut menjadi suksinil KoA oleh enzim metilmalonil-

KoA isomerase yang memerlukan vitamin B12 sebagai koenzim. Definisi vitami B12

pada manusia dan hewan akan mengakibatkan ekskresi sejumlah besar metil malonat

(Basiduria metilmalonat)

5

Page 7: Biokimia Gula

Meskipun lintasan ke arah suksinat merupakan jalur utama metabolisme,

propionat dapat pula digunakan sebagai molekul yang mempersiapkan proses sintesis

asam lemak di jaringan adipose dan kelnjar payudara dengan jumlah atom karbon

ganjil pada molekul tersebut. Asam lemak C15 dan C17 terutama ditemukan di dalam

lemak hewan pemamah-biak. Dalam bentuk seperti itu, lemak tersebut merupakan

sumber asam lemak yang penting di dalam makanan manusia dan akhirnya akan

dipecah menjadi propionat di jaringan tubuh.

Gliserol merupakan produk metabolisme jaringan adipose dan hanya jaringan

yang mempunyai enzim pengaktifnya, gliserolkinase, yang dapat menggunakan

senyawa gliserol. Enzim ini, yang memerlukan ATP, ditemukan di hati dan ginjal di

antara jaringan lainya. Gliserol kinase mengatalis proses konversi gliserol menjadi

gliserol 3-fosfat. Lintasan ini berhubungan dengan tahap triosafosfat pada lintasan

glikolisis, karena gliserol 3-fosfat dapat dioksidasi menjadi dihidroksiaseton fosfat

oleh NAD+ dengan adanya enzim gliserol 3-fosfat dehidrogenase. Hati dan ginjal

mampu mengubah gliserol menjadi glukosa darah dengan menggunakan enzim di

atas, beberapa enzim glikolisis dan enzim spesifik pada lintasan glukoneogenesis,

yaitu fruktosa-1,6-biofosfatase serta glukosa–6-fosfatase.

2.2 GLIKOLISIS DAN GLUKONEOGENESIS MEMPUNYAI LINTASAN

YANG SAMA TETAPI ARAHNYA BERBEDA, MAKA KEDUA PROSES

INI HARUS DIATUR SECARA TIMBAL BALIK.

Perubahan keberadaan substrat bertanggung jawab langsung atau tidak langsung

atas sebagian besar perubahan di dalam metabolisme. Fluktuasi pada konsentrasi

substrat di dalam darah yang disebabkan oleh perubahan keberadaanya di makanan

bisa mengubah laju sekresi hormon yang selanjutnya akan mempengaruhi pola

metabolisme pada lintasa metabolik-sering dengan mempengaruhi aktivitas enzim-

enzim penting, yang mencoba mengompensasi perobahan-awal keberadaan substrat.

Ada tiga tipoe mekanisme yang diketahui bertanggung jawab atas pengaturan

aktivitas enzim-enzim yang berhubungan dengan metabolisme karbohidrat dan dapat

dikenali di dalam tabel 21-1, yaitu : (1) Perubahan laju sintesis enzim, (2) modifikasi

kovalen oleh fosforilasi yang reversibel, dan (3) efek alosterik.

6

Page 8: Biokimia Gula

Tabel 1.1 Enzim – enzim pengatur dan adaptif pada tikus (terutama hati)

Aktivitas Pada

Pemberian

Karbohidrat

Kelaparan dan

diabetes

Penginduksi Represor Aktivator Inhibitor

Enzim-enzim pada glikogenesis, glikolisis & Oksidasi piruvat

Sistem glikogen

sintase

Insulin Insulin Glukosa 6-

fosfat

Glukagon (cAMP)

fosforilase, glikogen

Heksokinase Glukosa-6 Fosfat1

Glukokinase Insulin Glukagon (cAMP)

Fosfofruktokinase-

1

Insulin Glukagon (cAMP) AMP, Fruktosa-6-

fosfat, p fruktosa 2,

6-bisfosfat

Asam sitrat (lemak

badan keton)1 ATP1

glukagon (cAMP)

Piruvat kinase Insulin, fruktosa Glukagon (cAMP) Fruktosa 1,6-

bisfosfat1 insulin

ATP, Alanin,

glukagon (cAMP),

epinefrin

Piruvat

dehidrogenase

KoA, NAD, Insulin2,

ADP, piruvat

Asetil-KoA, NADH,

ATP (asamlemak,

badan keton)

Enzim-enzim glukoneogenesis

Piruvat

Karboksilase

Glukortiroid,

glukagon, epinefrin

(cAMP)

Insulin Asetil KoA ADP1

7

Page 9: Biokimia Gula

Fosfoenolpiruvat

karboksikinase

Glukortiroid,

glukagon, epinefrin

(cAMP)

Insulin Glukagon?

Fruktosa 1,6-

bisfosfat

Glukortiroid,

glukagon, epinefrin

(cAMP)

Insulin Glukagon (cAMP) Fruktosa 1-6-

Bisfosfat, AMP,

Fruktosa 2, 6-

bisfosfat1

Glukosa-6-

fosfatase

Glukortiroid,

glukagon, epinefrin

(cAMP)

Insulin

Enzim-enzim pada lintasan pentosa fosfat dan lipogenesis

Glukosa-6 fosfat

dehidrogenase

Insulin

6-Fosfoglukonal

dehidrogenase

Insulin

Enzim Malat Insulin

ATP-Sitratliase Insulin ADP

Asetil-KoA

Karboksilase

Insulin? Sitrat1, insulin Asil KoA

rantalpanjang,

CAMP, Glukagon

Asam lemak

sintase

Insulin?

1 Alosentrik 2 Di Jaringan adipose di hati

8

Page 10: Biokimia Gula

2.3 Fruktosa 2,6-Bisfosfat Mempunyai Peranan yang Unik di dalam Regulasi

Glikolisis dan Glukoneogenesis

Efektor alosterik positif paling poten dari fruktokinase-1 dan inhibitor fruktosa-

1,6-bisfosfatase di hati adalah fruktosa-2,6-bisfosfat. Senyawa ini mengurangi inhibisi

fosfofruktokinase-1 oleh ATP dan meningkatkan afinitas terhadap fruktosa6-fosfat.

Senyawa ini juga menghambat enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase dengan meningkatkan

milai Km untuk fruktosa 1,6-bisfosfat. Konsentrasinya berada di bawah kontrol substrat

(alosterik) maupun hormonal (modifikasi kovalen).

Fruktosa 2,6-bisfosfat dibentuk melalui fosforilasi senyawa fruktosa 6-fosfat oleh

enzim fosfofruktokinase-2. protein enzim yang sama juga bertanggung jawab atas

proses pemecahannya karena mengandung aktivitas enzim fruktosa-2,6-bisfosfatase.

Enzim dwifungsi ini berada di bawah kontrol alosterik senyaw fruktosa6-fosfat, yang

kalaui konsentrasinya naik sebagai akibat berlimphnya glukosa, yaitu dalam keadaan

makan kenyang, akan merangsang kinase dan menghambat fosfatase. Sebaliknya,

dalam keadaan kekurangan glukosa, hormon glukagon akan merangsang produksi

cAMP dengan mengaktifkan protein kinase yang bergantung cAMP dan enzim

iniselanjutnya menginaktifkan fosfofruktokinase-2 serta mengaktifkan enzim fruktosa

2,6-bisfosfatase melalui fosforilasi.

Jadi, dalam keadaan glukosa yang berlimpah, konsentrasi senyawa fruktosa 2,6-

bisfosfat akan meningkat sehingga merangsang glikolisis dengan mengaktifkan

fosfofruktokinase-1 dan menghambat fruktosa-1,6-bisfosfatase. Dalam keadaan

kekurangan glukosa, glukoneogenesis dirangsang oleh penurunan konsentrasi fruktosa

2,6-bisfosfat yang kemudian menghilangkan aktivitas fosfofruktokinase-1 dan

meniadakan penghambatan kerja fruktosa-1, 6-bisfosfatase. Mekanisme ini juga

menjamin bahwa stimulasi glukagon pada glikogenolisis di hati mengakibatkan

pelepasan glukosa bukannya glikolisis.

Penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa glukosa 1,6 bisfosfat memainkan

peranan yang serupa di beberapa jaringan ekstraheptik.

9

Page 11: Biokimia Gula

2.4 KONSENTRASI GLUKOSA DARAH DIATUR DALAM BATAS-BATAS

YANG SEMPIT

Pada keadaan setelah penyerapan makanan, kadar glukosa darah pada manusia

dan banyak mamalia berkisar antara 4,5 – 5,5 mmol/L. setelah ingesti makanan yang

mengandung karbohidrat kadar tersebut naik hingga 6,5 – 7,2 mmol/L. Di saat puasa

kadar glukosa darah akan turun menjadi sekitar 3,5 – 3,9 mmol/L. Kadar glukosa darah

pada burung sangat tinggi (14,0 mmol/L) dan pada hewan pemamamh biak sangat

rendah (sekitar 2,2 mmol/L pada domba dan 3,3 mmol/L pada ternak sapi). Kadar yang

lebih rendah ini tampaknya dikaitkan dengan kenyataan bahwa hewan pemamah biak

pada hakekatnya akan memfermentasikan semua karbohidrat dalam pakannya menjadi

asam lemak yang lebih rendah (mudah menguap), dan unsur ini dengan luas

menggantikan glukosa sebagai bahan bakar utama metabolik jaringan dalam keadaan

kenyang. Penurunan mendadak kadar glukosa darah akan menimbulkan seranagn

konvulsi, seperti terlihat pada keadaan overdosis insulin, karena ketergantungan otak

langsung pada pasokan glukosa. Namun, kadar yang jauh lebih rendah dapat ditoleransi

asalkan terdapat adaptasi tyang progresif; missal, tikus yang sudah teradaptasi dengan

diet tinggi lemak akan tampak normal dengan konsentrasi glukosa darah 1,1 mmol/L.

2.5 GLUKOSA DARAH BERASAL DARI MAKANAN GLUKONEOGENESIS

DAN GLIKOGENOLISIS

Sebagian besar karbohidrat yang dicerna di dalam makanan akhirnya akan

memebentuk glukosa. Karbohidrat di dalam makanan yang dicerna secara aktif

mengandung residu secara aktif mengandung residu glukosa. Glaktosa dan fruktosa

yang akan dilepas di intestinum. Zat –zat ini lalu diangkut ke hati lewat veha perta

hati. Galaktosa dan fruktosa segera dikonversi menjadi glukosa di hati.

Glukosa dibentuk dari senyawa-senyawa glukogenik yang mengalami

glukoneogenesis. Senyawa ini dapat dogolongkan ke dalam 2 kategori: (1) senyawa

yang melibatkan konversi neto langsung menjadi glukosa tanpa daur ulang yang

bermakna, seperti beberapa asam amino serta propionat; dan (2) senyawa yang

merupakan produk metabolisme parsial glukosa pada jaringan tertentu dan yang

diangkut ke hati serta ginjal untuk disintesi kembali menjadi glukosa. Oleh karena itu ,

10

Page 12: Biokimia Gula

laktat yang dibentuk oleh oksidasi glukosa di dalam otot rangka dan oleh eritrosit,

ditranspor ke hati dan ginjal untuk dijadikan glukosa kembali, yang membuat unsur ini

tersedia lagi lewat sirkulasi untuk oksidasi di jaringan. Proses ini dikenal sebagai siklus

Cori dan siklus laktat. Gliserol 3-fosfat untuk sintesis triasilgliserol di jaringan

adipose berasal dari glukosa darah. Senyawa asilgliserol pada jaringan adipose terus

menerus mengalami hidrolisis untuk membentuk gliserol bebas, yang tidak dapat

digunakan oleh jaringan adiposa dan karenanya akan difusi keluar serta masuk ke

dalam darah. Gliserol bebas ini dikonversi kembali menjadi glukosa lewat mekanisme

glukoneogenesis di hati dan ginjal.

Diantara asam-asam amino yang ditranspor dari otot ke dalam hati selama masa

kelaparan, alaninlah yang paling dominan. Kenyaraan ini kemudian menghasilkan

postulasi siklus glukosalanin, yang berefek pendauran glukosa dari hati ke otot dengan

pembentukan piruvat, yang diikuti dengan transminasi menjadi alanin, lalu transpor

alanin ke hati, dan kemudian diikuti oleh glukoneogenesis kembali menjadi glukosa.

Pemindahan neto nitrogen amino dari otot ke hati dan energi bebas dari hati ke otot

dengan demikian bisa terlaksana. Energi yang diperlukan untuk sintesis glukosa di hti

dari piruvat berasal dari oksidasi asam-asam lemak.

Glukosa juga dibentuk dari glikogen hati melalui glikogenilisis.

2.5.1 Mekanisme Metabolik dan Hormonal Mengatur Konsentrasi Glukosa

Darah

Proses mempertahankan kadar glukosa yang stabil di dalam darah merupakan

salah satu mekanisme homeostasis yang diatur paling halus dan juga menjadi salah satu

mekanisme dengan hati jaringan ekstrahepatik serta beberapa hormon turut mengambil

bagian. Sel-sel hati tampak dapat dilewati glukosa dengan bebas (melalui transpoter

GLUT 2), sedangkan sel-sel pada jaringan ekstrahepatik, dan glukosa mengalami

fosforilasi dengan cepat oleh heksokinase pada saat masuk ke dalam sel. Sebaliknya,

aktivitas enzim tertentu dan konsentrasi beberapa intermediat yang penting mungkin

memberi pengaruh yang jauh lebih langsung terhadap pengambilan atau pengeluaran

glukosa dari hati. Walaupun begitu, konsentrasi glukosa di dalam darah merupakan

factor penting yang mengendalikan kecepatan ambilan glukosa baik di hati maupun

jaringan ekstrahepatik.

11

Page 13: Biokimia Gula

Peranan berbagai protein pengngkut glukosa, yang ditemukan pada membran sel

dengan masing-masing memiliki 12 buah wilayah transmembran, diperlihatkan tabel 1-

2

Tabel 1-2 Pengangkut Glukosa

Lokasi Jaringan FungsiPengangkut fasilitatif dua-arahGLUT 1 Otak, ginjal, kolon, plasenta,eritrosit Ambilan glukosaGLUT 2 Hati, sel B pankreas, usus halus,

ginjalAmbilan dan pelepasan glukosa yang cepat

GLUT 3 Otak, ginjal, plasenta Ambilan glukosaGLUT 4 Otot jantung dan rangka, jaringan

adiposaAmbilan glukosa yang dirangsang oleh insulin

GLUT 5 Usus halus Absorpsi glukosaPengangkut satu-arah yang bergantung-natriumSGLT 1 Usus halus dan ginjal Ambilan aktif glukosa dari

lumen dan reabsorpsi glukosa di tubulus proksimal ginjal melawan gradien konsentrasi

12

Page 14: Biokimia Gula

2.5.2 Glukokinase Merupakan Enzim yang Penting dalam Mengatur Glukosa

Darah Sesudah Makan

Harus dicatat bahwa heksokinase dihambat oleh glukosa 6-fosfat, sehingga

beberapa pengkontrolan umpan-balik dapat dilakukan terhadap ambilan glukosa di

jaringan ekstahepatik yang bergantung pada heksokinase untuk fosforilasi glukosa. Hati

tidak mengalami kendala ini karena glukokinase tidak dipengaruhi oleh glukosa 6-

fosfat. Glukokinase, yang mempunyai nilai Km yang lebih tinggi (afinitas lebih rendah)

untuk glukosa daripada nilai Km heksokinase, meningkat aktivitasnya melabihi kisaran

kadar glukosa yang fisiologik dan enzim ini agaknya mempunyai hubungan yang

khusus dengan ambilan glukosa ke hati pada konsentrasi lebih tinggi yang ditemukan

pada verta porta hati sesudah memakan makanan yang mengandung karbohidrat. Tidak

adanya enzim glukokinase pada hewan pemamahbiak, karena hanya sedikit glukosa

yang masuk ke dalam sirkulasi darah porta dari intestinum sebanding dengan fungsi ini.

Pada konsentrasi glukosa darah sistematik yang normal (4,5 – 5,5 mmol/L), hati

tampaknya merupakan penghasil neto glukosa, akan tetapi, dengan naiknya kadar

glukosa, proses keluaran glukosa akan terhenti sehingga pada kadar yang tinggi

terdapat ambilan neto. Pada tikus diperkirakan bahwa kecepatan ambilan setara dengan

kecepatan pengeluaran glukosa pada konsentrasi glukosa dalam darah vena porta

sebesar 8,3 mmol/L

2.5.3 Insulin Memainkan Peranan Sentral dalam Mengatur Glukosa Darah

Di samping pengaruh langsung hiperglikemia dalam meningkatkan ambilan

glukosa baik ke hati maupun jaringan perifer, hormon insulin juga mempunyai peranan

sentral dalam mengatur konsentrasi glukosa darah. Hormon ini dihasilkan oleh sel-sel

B pada pulau-pulau Langerhans pankreas sebagai reaksi langsung terhadap keadaan

hiperglikemia. Sel-sel pada pulau Langerhans dapat dilewati denagn bebas oleh glukosa

lewat pengangkut GLUT 2, dan glukosa akan mengalami fosforilasi oleh enzim

glukokinase yang memiliki nilai Km yang tinggi. Karena itu, konsentrasi glukosa darah

menentukan aliran lewat glikolisis, siklus asam sitrat dan pembentukan ATP.

Peningkatan konsentrasi ATP akan menhambat saluran K+ yang sensitive terhadap ATP

sehingga menyebabkan depolarisasi membaran sel-B, keadaan depolarisasi membran

13

Page 15: Biokimia Gula

sel ini akan meningkatkan aliran masuk Ca2+ lewat saluran Ca2+ yang sensitive terhadap

voltase dan dengan demikian menstimulasi eksosilosis insulin. Penting untuk

diperhatikan bahwa obat-obatan golongan sulfonilurea yang digunakan untuk

menstimulasi sekresi insulin pada penyakit diabetes mulitus tipe II (diabetes militus

yang tidak bergantung insulin ; NIDDM) memberikan khasiatnya dengan menghambat

saluran K+ yang sensitif terhadap ATP. Jadi, konsetrasi glukosa darah sejajar dengan

konsentrasi glukosa darah. Pemberian insulin akan mengakibatkan hipoglikemia

seketika. Zat-zat lain yang menyebabkan pelepasan insulin adlah asam amino, asam

lemak bebas, badan keton, glukagon, sekretin dan obat-obat sulfoniluria tolbutamid

serta gliburid. Epinefrin dan neropinefrin menyekat pelepasan insulin. Insulin

mempunyai efek segera yang meningkatkan ambilan glukosa di jaringan seperti

jaringan adipose dan otot. Kerja insulin ini disebabkan oleh peningkatan transpor

glukosa (GLUT 4) dari bagian dalam sel ke membran plasma. Sebaliknya, hormon

insulin tidak memiliki efek langsung terhadap penetrasi glukosa pada sel-sel hati; hasil

penemuan ini sesuai dengan kenyataan bahwa metabolisme glukosa oleh sel-sel hati

tidak dibatasi kecepatannya oleh permeabilitasnya terhadap glukosa. Meskipun

demikian, secara tidak langsung insulin akan meningkatkan ambilan jangka panjang

glukosa oleh hati sebagai hasil kerjanya pada sintesis enzim yang mengkontrol

glikolisis, glikogenesis dan glukoneogenesis. Insulin memiliki efek segera dalam

mengaktifkan enzim glikogen sintase.

14

Page 16: Biokimia Gula

Vmax 100

50

Glukosa Darah (mmol/L)

Gambar : Variasi aktivitas fosgorilasi glukosa pada enzim heksokinase dan glukokinase dengan meningkatka konsentrasi glukosa darah. Nilai Km heksokinase untuk glukosa adalah 0,005 mmol/L dan nilai Km glukokinase untuk glukosa adalah mmol/L

2.5.4 Glukagon Melawan Kerja Insulin

Glukagon merupakan hormon yang dihasilkan oleh sel-sel A pada pulau-pulau

Langerhans pankreas. Sekresi hormon ini dirangsang oleh keadaan hipoglikemia. Pada

saat mencapai hati (lewat vena porta), hormon glukagon menimbulkan glikogenolisis

dengan mengaktifkan enzim fosforilase. Sebagian besar glukagon endogen (dan

insulin) dibersihkan dari sirkulasi darah oleh hati. Berbeda dengan epinefrin, glukagon

tidak mempunyai pengaruh pada enzim fosforilase otot. Glukagon juga meningkatkan

glukoneogenesis dari asam amino dan laktat. Pada semua cara kerja ini, glukagon

bekerja dengan menghasilkan cAMP, baik efek hiperglikemia glukagon, yang

kerjanya berlawanan dengan kerja insulin.

2.5.5 Hormon Lain Mempengaruhi Glukosa Darah

Kelenjar hipofisis anterior menyekresikan hormon yang cenderung meneikkan

kadar glukosa darah dengan demikian mengatagonis kerja insulin. Hormon-hormon ini

adalah hormon pertumbuhan, ACTH (kortikotropin), dan mungkin pula preparat

5 10 15 20 250

Akt

ivas

iHeksokinase

Glukokinase

15

Page 17: Biokimia Gula

hormon dengan prinsip “diabetogonik” lainnya. Sekresi hormon pertumbuhan

dirangsang oleh keadaan hipoglikemia. Hormon pertumbuhan menutunkan ambilan

glukosa di jaringan tertentu, missal otot. Sebagian efek ini mungkin tidak langsung,

karena hormon pertumbuhan memobilisasi asam lemak bebas itu sendiri menghambat

penggunaan adiposa dan asam lemak lemak bebas itu sendiri menghambat penggunaan

glukosa. Pemberian hormon pertumbuhan untuk jangka waktu lama akan menimbulkan

keadaan diabetes. Dengan menghasilkan hiperglikemia, hormon tersebut merangsang

sekresi insulin yang pada akhirnya menimbulkan kelelahan sel B.

Glukokortikoid (11-oksisteroid) disekresikan oleh korteks adrenal dan sangat

penting di dalam metabolisme karbohidrat. Pemberian preparat steroid ini akan

menyebabkan peningkatan glukoneogenesis. Peristiwa ini terjadi akibat peningkatan

katabolisme protein di jaringan, peningkatan ambilan asam amino oleh hati, dan

peningkatan aktivitas enzim transaminase serta enzim lainya yang berhubungan dengan

glukoneogenesis di hati. Selain itu, glukokortikoid menghambatpenggunaan glukosa di

jaringan akstahepatik. Dalam melaksanakan semua kegiatan ini, glukokortikoid bekerja

secara antaginistik terhadap insulin.

Epinefrin disekresikan oleh mondula adrenal sebagai akibat dari rangsangan

yang menimbulkan stress (ketakutan, kegembiraan, perdarahan, hipoksia, hipoglikemia,

dll) dan menimbulkan glikogenolisis di hati serta otot karena stimulasi enzim

fosforilase dengan menghasilkan cAMP. Di dalam otot, sebagai akibat tidak adanya

enzim glukosa-6-fosfatse, glikogenolisis terjadi dengan pembentukan laktat sedangkan

di hati, glukosa merupakan produk utama yang menyebabkan peningkatan kadar

glukosa darah.

Hormon Tiroid harus pula dipandang sebagai hormon yang mempengaruhi

glukosa darah. Terdapat bukti-bukti eksperimental bahwa tiroksin mempuntyai kerja

diabetogonik dan bahwa tindakan tirokoidektomi menghambat perkembangan diabetes.

Juga ditemukan bahwa glikogen sama sekali tidak terdapat di hati hewan yang

menderita tirotoksikosis. Pada manusia, kadar glukosa puasa yang normal atau

meningkat, sedangkan parien hipertiroid mengalami penurunan kemampuan dalam

menggunakan glukosa. Di samping itu, pasien hipotiroid mempunyai sensitivitas

terhadap insulin jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan orang-orang normal atau

penderita hipertiroid.

16

Page 18: Biokimia Gula

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan

1. Glikosuria Terjadi Jika Ambang Ginjal Untuk Glukosa Dilampui

pada laju sekitar 350 mg/menit. Ketika kadar glukosa darah naik Kadar glukosa

darah naik hingga kadar yang relatif tinggi, ginjal juga melakukan suatu pengaturan.

Glukosa disaring oleh glomerulus secara terus-menerus, tetapi kemudian akan

dikembalikan sekuruhnya ke dalam darah melalui sistem reabsorpsi tubulus ginjal.

Reabsorbsi glukosa melawan gradien konsentrasinya terkait dengan pengadaan ATP di

sel-sel tubulus. Kapasitas sistem tubulus untuk mereabsorpsi glukosa terbatas, fitrat

glomerulus dapat mengandung glukosa lebih banyak daripada junmlah yang bisa

direabsorpsi; kelebihan ini kan dikeluarkan ke urin sehingga menimbulkan gejala

glikosuria. Pada orang-orang normal, glikosuria terjadi ketika konsentrasi glukosa di

dalam darah vena melampaui 9,5 – 10,0 mmol/L. keadaan ini dinamakan ambang

ginjal (renal thresholl\d) untuk glukosa.

Glikosuria dapat ditimbulkan pada hewan-hewan percobaan dengan pemberian

florizin yang menghambat sistem reabsorbsi glukosa di tubulus. Keadaan ini dikenal

sebagai glukosuria renal. Glikosuria yang penyebabnya pada ginjal ini dapat terjadi

akibat kelamin ginjal yang diwariskan atau bisa didapat sebagai akibat proses

penyakitnya. Adanya glikosuria sering merupakan indikasiuntuk penyakit diabetes

mellitus.

2. Defisiensi Fruktosa –1,6-Bisfosfatase Menyebabkan Asidosis Laktat dan

Hipoglikemia

Penyekatan glukoneogenesis oleh defisiensi enzim ini akan mencegah laktat dan

substrat glukogenik lainnya dikonversi menjadi glukosa di hati. Keadaan tersebut dapat

dikontrol dengan memberikan diet tinggi-karbohidrat tetapi rendah fruktosa dan

sukrosa dan dengan mengihari puasa.

17

Page 19: Biokimia Gula

3. Gangguan Oksidasi Asam Lemak Menyebabkan Hipoglikemia

Beberapa keadaan dengan terjadinya gangguan oksidasi asam lemak akan ditandai

dengan hipoglikemia. Hal ini disebabkan oleh ketergantungan glukoneogenesis pada

oksidasi asam lemak yang aktif (lihat di atas).

4. Hipoglikemia Dapat Terjadi Selama Kehamilan dan Pada Neonatus

Pada saat kehamilan konsumsi glukosa oleh janin akan meningkat dan terdapat

resiko hiperglikemia maternal dan mungkin pula hipoglikemia fetal, khususnya jika

terdapat interval yang lama antara saat makan atau pada malam hari. Selanjutnya, bayi

premature dan bayi dengan berat kahir rendah lebih rentan terhadap keadaan

hipoglikemia karena bayi tersebut memiliki sedikit jaringan adiposa untuk

menyediakan bahan bakar alternatif seperti asam lemak bebas atau benda keton selama

masa transisi dari ketergantungan janin ke kehidupan yang independen. Mungkin pada

saat itu enzim-enzim glukoneogenesis masih belum berfungsi sepenuhnya dan proses

tersebut akan bergantung pada pasokan asam lemak bebas untuk mendapatkan energi.

Gliserol yang dalam keadaan normal dilepas dari jaringan adiposa tidak begitu tersedia

bagi keperluan glukoneogenesis.

5. Kemampuan Tubuh untuk Menggunakan Glukosa Dapat Dipastikan

Dengan Mengukur Toleransi Glukosa

Toleransi glukosa ditunjukkan oleh sifat kurva glukosa darah sesudah pemberian

sejumlah glukosa untuk tes. Penyakit Diabetes melitus (diabetes mellitus tipe I atau

diabetes mellitus bergantung insuli, IDDM) ditandai dengan penurunan toleransi

glukosa akibat berkurangnya sekresi insulin sebagai respons terhadap pemberian

glukosa. Manifestasi klinis penyakit ini berupa kenaikan kadar glukosa darah

(Hiperglikemia) dan glukosuria yang dapat disertai perubahan pada metabolisme

lemak. Toleransi terhadap glukosa bukan saja menurun pada penyakit diabetes tipe I

tetapi juga pada kerusakan hati; pada beberapa infeksi; pada penyakit diabetes melitus

tipe II (NIDDM), yang sering disertai obesitas serta peningkatan kadar asam lemak

bebas di dalam plasma;pada keadaan di bawah pengaruh beberapa obat tertentu; dan

kadang –kadang pada aterosklerosis. Penurunan toleransi glukosa ini diperkirakanakan

terjadi pula pada hiperaktivitas kelenjar hipofisi atau kortek adrenal, karena sifat

antagonisme hormon-hormon kelenjar endokrin terhadap kerja insulin.

18

Page 20: Biokimia Gula

Insulin meningkatkan toleransi glukosa. Penyuntikan insulin akan menurunkan

kandungan glukosa di dalam darah dan meningkatkan pemakaian serta penyimpanan di

hati serta otot sebagai glikogen. Insulin yang berlebihan dapat menyebabkan

hipoglikemia berat, yang menimbulkan gejala konvulsi dan bahkan kematian bila

tidak segera disuntikkan glukosa. Peningkatan toleransi terhadap glukosa terlihat pada

insufisiensi kelenjar hipofisis atau korteks adrenal, yang bisa dikaitkan dengan

penurunan sifat antagonis terhadap insulin oleh hormon-hormon ynag secara normal

akan dihasilkan oleh kedua kelenjar ini.

15

10

5

Waktu (jam)

Gambar : Tes toleransi glukosa (GTT; Glucose tolerance test). Kurva glukosa darap pada orang normal dan penderita diabetes sesudah pemberian glukosa 50 gr per oral. Perhatikan kenaikan awal konsentrasi glukosa pada pasien diabetes. Kriteria keadaan normal adalah kembalinya kurva tersebut pada nilai awal dalam waktu 2 jam

3.2 Saran

Setelah membahas beberapa masalah diatas penulis memberi saran agar

sedapat mungkin kita menjalani pola hidup sehat agar kita dapat menjalankan

aktivitas sehari hari dengan sehat, tanpa penyakit diantaranya Diabetes Mellitus.

1 20

Pasien Diabetes

Orang Normal

Glu

kosa

dar

ah (

mm

ol/L

)

19