Hubungan Antara Tubuh yang Gemuk dengan Kadar Glukosa Darah Tinggi

Alvivin

102011215/A2 - Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universtas Kristen Krida Wacanaalvivinnnn@yahoo.com - Jalan Arjuna Utara Nomor 6, Jakarta 11510PendahuluanGejala-gejala seperti sering kencing di malam hari (nokturia) dan tubuh gemuk merupakan salah satu factor yang memicu seorang dokter untuk menyuruh pasien memeriksakan kadar gula darah dan urin. Orang-orang gemuk cenderung lebih beresiko untuk menderita kadar gula darah dan urin tinggi. Sebenarnya apa hubungannya tubuh gemuk dengan dengan kadar gula darah yang naik, mengapa orang gemuk lebih cenderung untuk menderita kadar gula darah dan urin yang naik?Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk memaparkan mengenai hubungan antara gemuk dengan gula dalam darah yang naik serta bagaimana mekanisme dan metabolisme dari karbohidrat maupun lemak serta sususunan makanan yang seimbang untuk orang gemuk.Dalam makalah ini akan dijelaskan mengenai metabolisme lemak, metabolisme karbohidrat, hormin yang berperan dalam pengaturan kadar gula dalam darah, dan susunan makanan yang seimbang.

IsiI.Metabolisme Karbohidrat1Karbohidrat ( hidrat arang) tersebar luas di dalam tumbuhan serta hewan, dan unsur makanan ini punya peranan structural maupun metabolic. Zat gula glukosa merupakan karbohidrat yang paling penting. Glukosa merupakan bentuk karbohidrat dalam makanan yang diserap dalam jumlah besar ke dalam darah serta dikonversikan ke hati, dan semua jenis karbohidrat lainnya dapat dibentuk di dalam tubuh dari glukosa.Glukosa merupakan bahan bakar utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi jenis karbohidrat lain yang mempunyai fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen untuk simpanan energy, ribose dalam asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu, dan senyawa-senyawa lipid dalam kompleks tertentu, dan dalam bentuk gabungan dengan protein yaitu di dalam glikoprotein serta proteoglikan.Karbohidrat diklasifikasikan sebagai berikut :1. Monosakarida merupakan bentuk karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Bentuk monosakarida ini dapat dibagi lagi menjadi triosa, tetrosa, pentose, heksosa, heptosa atau oktosam menurut jumlah atom yang karbon yang dimiliki; dan sebagai aldosa atau ketosa, tergantung apakah gugus aldehid ataukah keton yang ada.2. Disakarida menghasilkan dua molekul monosakarida yang sama atau berbeda kalau dihidrolisis. Contohnya, maltose yang menghasilkan dua molekul glukosa, dan sukrosa yang menghasilkan satu molekul glukosa serta satu molekul fruktosa.3. Oligosakarida menghasilkan dua hingga sepuluh unit monosakarida pada hidrolisis.4. Polisakarida menghasilkan lebih dari sepuluh molekul monosakarida pada hidrolisis. Contohnya, polisakarida dengan rumus bangun yang linier atau bercabang yaitu pati dan dekstrin.Glukosa dimetabolisasi menjadi piruvat dan laktat dalam semua sel mamalia melalui lintasan glikolisis. Glukosa merupakan substrat yang untik karena glikolisis bisa terjadi dalam keadaan tanpa oksigen (anaerob), kalau produk akhir hanya berupa laktat. Namun demikian, jaringan yang dapat menggunakkan oksigen (aerob) mampu memetabolisne piruvat menjadi acetil-KoA, yang dapat memasuki siklus asam sitrat untuk menjalani proses oksidasi lengkap menjadi CO2 dan H2O dengan pelepasan energy bebas sebagai ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Jadi glukosa merupakan bahan utama pada banyak jaringan tubuh. Tetapi unsure ini juga mengambil bagian dalam sejumlah proses lainnya (1) Konversi menjadi polimer simpanan, glikogen, khususnya di dalam otot rangka dan hepar. (2) Lintasan pentose phospat yang terbentuk dari senyawa antara pada proses glikolisis. Lintasan ini merupakan sumber unsure ekuivalen pereduksi (2H) untuk biosintesis misalnya asam-asam lemak dan juga menjadi sumber ribose yang penting bagi pembuatan nukleotida serta pembentukan asam nukleat. (3) Triosa fosfat yang menghasilkan moiesitas gliserol pada senyawa asilgliserol (lemak). (4) Piruvat dan senyawa antara pada siklus asam sitrat memberikan kerangka karbon untuk sintesis asam-asam amino, dan acetil KoA merupakan unsure pembentukan asam-asam lemak rantai-rantai paanjang serta kolestrol, yaitu prekusor semua steroid yang disintesis di dalam tubuh.

Metabolisme Utama Karbohidrat1. Glikolisis Glikolisis bukan saja merupakan jalur utama bagi metabolisme glukosa yang menghasilkan produk asetil-KoA dan oksidasi di dalam siklus asam sitrat, tetapi juga memberikan lintasan utama bagi metabolisme fruktosa dan galaktosa yang berasal dari makanan. Salah satu makna biomedis yang sangat menentukan adalah kemampuan glikolisis untuk menghasilkan ATP dalam keadaan tanpa oksigen. Kalau sebuah otot melakukan kontraksi dalam media anaerob, yaitu media yang kandungan oksigennya sudah dikeluarkan, maka glikogen akan menghilang dan muncul laktat sebagai produk akhir yang utama. Kalau oksigen diberikan, maka proses aerob terjadi kembali dan glikogen kembali muncul sementara laktat menghilang. Namun demikian, jika kontraksi otot berlangsung dalam keadaan aerob maka laktat tidak akan menumpuk dan piruvat menjadi produk utama glikolisis.Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:Glukosa + 2ADP+2Pi 2L(+)(-)Laktat+ 2ATP +2H2OSemua enzim pada lintasan glikolisis di temukan dalam fraksi sel yang soluble di luar mitokondria, yaitu sitosol, kendati semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa sebagian enzim tersebut mungkin berkaitan dengan struktur subseluler dalam sel di samping dengan sitosol. Enzim-enzim iini mengkatalisasikan berbagai reaksi yang terlibat dalam glikolisis glukosa menjadi piruvat dan laktat sebagai berikut:Glukosa memasuki lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat. Proses ini dilangsungkan oleh enzim heksosinase. Namun demikian, sel parenkim hati dan sel pulau Langerhans pankeras, fungsi tersebut dilaksanakan oleh enzim glukokinase, yang aktivitasnya dalam hati dapat dipicu serta dipengaruhi oleh perubahan status gizi. ATP diperlukan sebagai donor fosfat, dan seperti pada banyak reaksi yang melibatkan fosforilasi, ATP berekasi sebagai kompleks Mg-ATP. Ujung terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP akan digunakan dan ADP dihasilkan. Reaksi ini akan disertai dengan hilangnya energy bebas dalam jumlah besar sebagai panas dengan demikian, dalam kondisi fisiologis, reaksi tersebut bisa dianggap tidak reversible. Heksokinase akan dihambat secara alosterik oleh produk reaksi yaitu glukos-6-fosfat.Heksokinase, yang pada dasarnya teradapat dalam semua sel ekstrahepatik, memiliki afinitas yang tinggi (Km yang rendah) terhadap substratnya, yaitu glukosa. Enzim tersebut berfungsu untuk menjamin pasokan glukosa bagi jaringan, sekalipun dengan konsentrasi glukosa darah yang rendah, melalui fosforilasi semua glukosa yang masuk ke dalam sel dan dengan demikian, akan mempertahankan gradient konsentrasi glukosa yang besar antara darah dan lingkungan intrasel. Heksokinase bekerja pada anomer maupun dari glukosa dan juga akan mengkatalisasikan reaksi fosforilasi jenis-jenis heksosa lainnya sekalipun dengan kecepatan yang jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan glukosa.Glukokinase berfungsi untuk mengeluarkan glukosa dari dalam darah setelah makan. Berbeda dengan heksosinase, enzim ini mempunya nilai Km yang tinggi terhadap glukosa dan bekerja secara optimal pada konsentrasi glukosa darah diatas 5mmol/L. Glukokinase merupakan enzim yang spesifik untuk glukosa.Glukosa 6 fosfat adalah senyawa penting yang dijumpai pada titik temu antara beberapa lintasan metabolic (glikolisis, glukoneogenesis, lintasan pentose fosfat, glikogenesis, dan glikogenolisis.) Dalam glikolisis, senyawa ini diubah menjadi fruktosa-6-phosphat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase, yang meliputi reaksi isomerisasi aldosaketosa. Reaksi tersebut hanya bekerja pada anomer glukosa 6 fosfat.-D-glukosa 6 fosfat - -D-fruktosa 6 fosfatReaksi ini diikuti oleh reaksi fosforilasi lainnya dengan ATP yang dikatalisi oleh enzim fosfofruktokinase untuk memproduksi fruktosa 1,6-bifosfat. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik serta bisa dibentuk kembali dan memiliki aktivitas yang dianggap berperanan penting dalam pengaturan kecepatan glikolisis. Reaksi fosfofruktokinase merupakan bentuk lain reaksi yang secara fungsional bisa dianggap ireversibel dalam keadaan fisiologis.D-fruktosa-6-fosfat +ATP - D-fruktosa 1,6 bifosfatFruktosa 1,6 bifosfat akan dipecah oleh enzim aldolase menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliseraldehid-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.D-fruktosa 1,6 bifosfat - D-gliseraldehid 3-fosfat + Dihidroksiaseton fosfatBeberapa enzim adolase yang berbeda telah dikemukakan, dan semua enzim tersebut mengandung 4 subunit. Enzim adolase a dalam sebagian besar jaringan tubuh, dan di samping itu, enzim adolase B terdapat pula dalam hati serta ginjal. Senyawa fruktosa fosfat terdapat di dalam sel terutama dalam bentuk furanosa, tetapi fruktosa fosfat akan bereaksi dengan fosfoheksosa isomerasem fosfofruktokinase dan adolase dalam konfigurasi rantai terbuka.Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidrooksiaseton fosfat mengalami interkonversi dengan bantuan enzim fosfotriosa isomerase.D-gliseraldehid 3-fosfat - Dihidroaseton fosfatGlikolisis berlangsung melalui oksidasi gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bofosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidrokso aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-difosfogliserat lewat gliseraldehid 3-fosfat.D-gliseraldehid 3-fosfat +NAD+ + Pi - 1,3 bifosfogliserat +NADH+H+Enzim yang bertanggung jawan atas oksidasi tersebut adalah gliseraldehid 3 fosfat dehidrogenase, merupakan enzim yang bergantung pada NAD. Enzim tersebut mempunyai rumus bangun yang tediri atas 4 polipeptida (monomer) yang identik sehingga membentuk tetramer. Empat gugus SH terdapat pada setiap polipeptida, yang berasal dari residu sistein di dalam rantai polipeptida. Salah satu gugus-SH ditemukan pada tempat aktif enzim.Substrat mula-mula bergabung dengan gugus-SH ini sehingga terbentuk senyawa tiohemiasetal yang kemudian diubah menjadi senyawa ester tiol energy tinggi melalui oksidasi; atom-atom Hidrogen yang dikeluarkan dalam oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim tersebut. NADH yang dihasilkan pada enzim tidak terikat erat dengan enzim tersebut sebagaimana NAD+. Sebagai akibatnya NADH mudah digantikan oleh molekul NAD+ lainnya. Akhirnya melalui fosforolisis, ditambahkan fosfat inorganic (Pi) sehingga terbentuk 1,3-bifosfogliserat, dan enzim bebas dengan gugus-SH yang dibentuk kembali kemudian dibebaskan. Energi yang dilepaskan selama oksidasi disimpan lewat pembentukan ikatan sulfur energy tinggi, yang setelah fosforolisis menjadi ikatan fosfat energy tinggi dalam posisi I senyawa 1,3-bifosfogliserat. Fosfat energy tinggi ini ditangkap sebagai ATP yang dikatalisasi oleh fosfogliserat kinase dengan meninggalkan senyawa 3-fosfogliserat.1,3-bifosfogliserat +ADP - 3-fosfogliserat + ATPKarena 2 molekul triosa fosfat dibentuk per molekul glukosa yang menjalani glikolisis, maka dua molekul ATP akan dihasilkan pada tahap ini per molekul glukosa; jadi perisitiwa ini merupakan contoh fosforalisasi pada tingkat substrat.Jika terdapat arsenat, senyawa ini akan bersaing dengan Pi dalam reaksi di atas untuk memberikan 1-arseno-3-fosfotgliserat yang mengalam hidrolisis sehingga menghasilkan 3-fosfogliserat plus panas, tanpa memproduksi ATP. Peristiwa ini merupakan contoh penting yang menunjukkan kemampuan arsenat untuk melaksanakan proses pemindahan oksidasi dan fosforilasi.Senyawa 3-fosfogliserat yang terjadi dari reaksi di atas diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (DPG) mungkin merupakan senyawa antara dalam reaksi ini.3 fosfogliserat - 2 fosfogliseratTahap berikutnya dikatalisi oleh enzim enolase dan enolase ini akan dihambat oleh fluoride, yaitu suatu unsure yang bisa digunakan kalau diperlukan mencegah glikolisis sebelum pemeriksaan kadar gula darah. Enzim ini bergantung pada Mn 2+ atau Mg 2+ .2-Fosfogliserat - fosfoenolpiruvat +H2OFosfat energy tinggi pada fosfoenopiruvat dipindahkan kepada ADP oleh enzim piruvat kinase untuk menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa yang teroksidasi dalam tahap ini.Fosfoenolpiruvat +ADP Piruvat + ATPStatus redoks pada jaringan kini menentukan lintasan manakah yang akan diikuti diantara kedua lintasan itu. Jika keadaannya anaerobm reaksi oksidasi kembali NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi lewat rantai respirasi kepada oksigen akan dicegah. Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat, dan rekasi ini dikatalisis oleh laktat dehidrogenase. Piruvat + NADH +H+ - Laktat + NAD+Dalam keadaan aerob piruvat diambil kembali oleh mitokondria dan setelah konversi menjadi asetil-KoA akan dioksidasi mejadi CO2 lewat siklus asam sitrat.

Gambar 1. Lintasan Glikolisis12. Oksidasi Piruvat Menjadi Acetil KoA1

Sebelum piruvat memasuki siklus asam sitrat, senyawa ini harus diangkut ke dalam mitokondria lewat pengangkut piruvat khusus yang membantu perlintasan meleati membrane internal mitonkondria. Proses ini meliputi mekanisme symport dimana satu proton menjalani kotransportasi. Di dalam mitokondria, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil-KoA. Reaksi ini dikatalisi beberapa enzim yang berbeda dan bekerja berurutan dalam kompleks multienzim yang berkaitan dengan membrane internal mitokondria. Secara kolektif enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks ketoglutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.Piruvat mengalami dekarboksilasi oleh komponen piruvat dehidrogenase dalam enzim kompleks menjadi derivate hidroksoetil cincin tiazol pada tiamin difosfat yang terikat enzim, Selanjutnya derivate ini bereaksi dengan lipoamida teroksidasi, kelompok prostetik dari dihidrolipopil trasnasetilase, untuk membentuk asetil lipoamida. Tiamin adalah anggota vitamin B komples yang penting. Asetil lipoamida bereaksi dengan koenzim A untuk membentuk asetil KoA dan lipoamida tereduksi. Siklus reaksi ini selesai kalau senyawa yang belakangan ini dioksidasi kembali oleh flavoprotein yang mengandung FAD melalui enzim dihidropoil dehidrogenase. Akhirnya, flavoprotein tereduksi itu dioksidasi oleh NAD+, yang selanjutnya memindahkan unsure ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.Piruvat + NAD+ + KoA acetil KoA + NADH + H+ +CO2Kompleks piruvat DH terdiri atas sejumlah rantai polipeptida pada masing-masing dari ketiga enzim komponen, yang semuanya disusun dalam konfigurasi spasial yang teratur. Gerakan masing-masing enzim tampak terbatas, dan senyawa antara metabolic tidak berdisosiasi secara bebas tetapi terikat pada enzim. Kompleks enzim semacam ini, di mana substrat dipindahkan dari satu enzim ke enzim berikutnya, akan meningkatkan kecepatan rekasi dan menghilangkan reaksi-samping sehingga memperbesar keseluruhan efisiensi reaksi.Sistem piruvat DH kalau diperhatikan ternyata memiliki sifat elektronegatif yang memadai sehubungan dengan rantai respirasi selain memberikan koenzim tereduksi (NADH), system tersebut juga menghasilkan ikatan tio ester energy tinggi dalam asetil-KoA.Piruvat DH akan dihambat oleh produknya, yaitu asetil-KoA dan NADH. Sistem enzim ini diatur oleh proses fosforilasi tiga residu serin pada komponen piruvat DH dalam kompleks multienzim yang melibatkan enzim kinase khusus-ATP; menyebabkan penurunan aktivitas, dan defosforilasi oleh fosfatase yang menyebabkan peningkatan aktivitas dehidrogenase. Enzim kinase diaktifkan oleh peningkatan rasio (Acetil KoA/ KoA), (NADH/ NAD+) atau (ATP/ADP). Jadi piruvat DG dan demikian juga dengan glikolisis dihambat bukan saja oleh potensial energy yang tinggi tetapi juga dalam keadaan oksidasi asam lemak, yang meningkatkan semua rasio ini.

3. Siklus Asam Sitrat1Siklus asam sitrat (siklus Krebs, siklus asam trikarboksilat) merupakan rangkaian reaksi di dalam mitokondria yang menghasilkan katabolisme residu asetil dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hydrogen, yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagian energy yang ada dalam bentuk ATP dari bahan bakar jaringan.Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.

Gambar 2. Siklus Asam Sitrat Sebagi Jalur Bersama2Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentukekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasilkegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi inikemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATPdihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen(anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriksmitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaandalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yangbertempat di dalam membran interna mitokondria.

Gambar 3. Siklus Crebs1Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:1. Kondensasi awal asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat,dikatalisir oleh enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatankarbon ke karbon di antara atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA, diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester KoA yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam bentuk panas dalam jumlah besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan sempurna.Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O Sitrat + KoA2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase) yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-sulfur(FeS). Konversi ini berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: dehidrasimenjadi sis-akonitat, yang sebagian di antaranya terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentukfluoroasetil KoA mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untukmembentuk fluorositrat. Senyawa terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan sitrat.3. Isositrat mengalami dehidrogenasi membentuk oksalosuksinatdengan adanya enzim isositrat dehidrogenase. Di antara enzim iniada yang spesifik NAD+, hanya ditemukan di dalam mitokondria. Duaenzim lainnya bersifat spesifik NADP+ dan masing-masing secaraberurutan dijumpai di dalam mitokondria serta sitosol. Oksidasi terkaitrantai respirasi terhadap isositrat berlangsung hampir sempurnamelalui enzim yang bergantung NAD+.Isositrat + NAD+ Oksalosuksinat ketoglutarat + CO2 +NADH + H+Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi ketoglutarat yang jugadikatalisir oleh enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+merupakan komponen penting reaksi dekarboksilasi. Oksalosuksinattampaknya akan tetap terikat pada enzim sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.4. Selanjutnya ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatifmelalui cara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat,dengan kedua substrat berupa asam keto.ketoglutarat + NAD+ + KoA Suksinil KoA + CO2 + NADH + H+Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks ketoglutaratdehidrogenase, juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengankompleks piruvat dehidrogenase, contohnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA, dan menghasilkan pembentukan suksinil KoA (tioesterberenergi tinggi). Arsenit menghambat reaksi di atas sehinggamenyebabkan penumpukan -ketoglutarat.5. Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil KoA menjadi suksinatdengan adanya peran enzim suksinat tiokinase (suksinil KoAsintetase).Suksinil KoA + Pi + ADP Suksinat + ATP + KoADalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contohpembentukan fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadikarena pelepasan energi bebas dari dekarboksilasi oksidatif ketoglutarat cukup memadai untuk menghasilkan ikatan berenergitinggi disamping pembentukan NADH (setara dengan 3P.)6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yangdiikuti oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebihlanjut yang menghasilkan kembali oksaloasetat.Suksinat + FAD Fumarat + FADH2Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks. Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil dehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada fumarat untuk menghasilkan malat.Fumarat + H2O L-malatEnzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air kepada ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupaenzim malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.L-Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dan suksinat dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada kenyataannya mungkin bukan merupakanprotein yang sama seperti enzim mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut merupakan isoenzim).

Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitratPada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat. Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P =9P2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P =2P3. Pada tingkat substrat =1PJumlah = 12PSatu siklus Krebs akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P =12P.7. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan kembali oksaloasetat.Suksinat + FAD Fumarat + FADH2Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks.Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-sulfur (FeS). Fumarat terbentuk sebagai hasildehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada fumarat untuk menghasilkan malat.Fumarat + H2O L-malatEnzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur airkepada ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisatorberupa enzim malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukanNAD+.L-Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dansuksinat dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada kenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut merupakan isoenzim).Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitratPada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini). Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P =9P2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P =2P3. Pada tingkat substrat =1PJumlah = 12PSatu siklus Krebs akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P =12P.Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Krebs,akan dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna(aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:1. Glikolisis : 8P2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P3. Siklus Krebs (2 x 12P) : 24PJumlah : 38P

4. HMP ShuntGlukosa aktif memasuki siklus HMP Shunt akan menghasilkan NADPH dan gula ribosa-5fosfat dengan bantuan enzim glukosa 6fosfat DH. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP. NADPH akan mereduksi glutation, dan glutation tereduksi ini akan memecah H2O2 menjadi H2O.1,3,4Glikogenesis, Glikogenolisis dan Glukoneogenesis

1. Glikogenesis1Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa(glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetilKoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi. Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosayang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati,maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer-D-Glukosa yang bercabang.Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersediadengan mudah untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri.Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan dengan simpanan danpengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa darah,khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa,hampir semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otothanya terkuras secara bermakna setelah seseorang melakukan olahragayang berat dan lama.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. Enzim itusendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambilbagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa1,6-bifosfat.Enz-P + Glukosa 6-fosfat Enz + Glukosa 1,6-bifosfat Enz-P +Glukosa 1-fosfatada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulaireaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.UDPGlc + (C6)n UDP + (C6)n+1Glikogen Glikogen3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP)untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi inidikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.UTP + Glukosa 1-fosfat UDPGlc + PPi4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfataseinorganik akan menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentukikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi inidikatalisir 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 primerprotein yang dikenal sebagai glikogenin.Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 1,4 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 melebihijumlah molekul glikogenin.6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahanglukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 1,4(panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untukmembentuk rangkaian 1,6 sehingga membuat titik cabang padamolekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh denganpenambahan lebih lanjut 1glukosil dan pembentukan cabangselanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktifbertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkatsehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.

Gambar 4. Biosintesis Glikogen1Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisiroleh enzim glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaianlinier dapat putus dari glikogen induknya dan berpindah tempat untukmembentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap ini adalahenzim pembentuk cabang (branching enzyme).2. Glikogenolisis1Jika 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 1,4 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 tersisapada tiap sisi cabang 1,6.

(C6)n + Pi (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfatGlikogen GlikogenGlukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuattitik cabang 1,6 terpajan. Hidrolisis ikatan 1,6 memerlukan kerjaenzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik.Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Gambar 5. Biosintesis Glukogenolisis1

3. GlukoneogenesisProses ini adalah proses pembentukan glukosa dari bahan lain, seperti asam amino glikogenik (triptofan, alanin, serin, dll), laktat, gliserol, dan propionat. Sistem ini terjadi di hati dan ginjal. Pada proses glukoneogenesis pembentukan glukosa baru digunakan saat tubuh kekurangan glukosa dan proses ini melalui glikolisis EM, SAS tetapi dalam arah yang berkebalikan.a. Laktat, terbentuk saat glikolisis EM kekurangan oksigen, sehingga pada proses rantai pernapasan gliseraldehid 3fosfat menjadi 1,3 bifosfogliserat NADPH digunakan oleh laktat dehidrogenase. Sehingga proses ini tidak menghasilkan energi. Laktat ini bukan merupakan senyawa karbohidrat. Saat glukoneogenesis, laktat akan diubah kembali menjadi piruvat oleh hati. Piruvat hasil laktat ini akan masuk ke jalur cepat glukoneogensis dan langsung diubah menjadi OA oleh piruvat karboksilase. OA akan menjadi malat keluar dari motokondria. Malat akan kembali lagi menjadi OA di sitoplasma dan berubah menjadi PEP. Kemudian PEP dengan reaksi yang berlawanan dengan glikolisis EM akan kembali menjadi glukosa.b. Asam amino glukogenik bisa berubah menjadi piruvat, ketoglutarat, fumarat, dan OA. Semuanya ini akan menjadi malat. Malat keluar dari mitokondria menuju sitoplasma dan akan kembali menjadi glukosa.c. Gliserol hasil pemecahan Triasilgliserol juga bisa digunakan untuk glukoneogensis. Gliserol diaktifkan dengan gliserol kinase menjadi gliserol 3fosfat. Gliserol 3fosfat akan menjadi DHAP dan gliseraldehid 3fosfat, kemudian melalui reaksi yang berkebalikan dengan glikolisis EM membentuk glukosa.1,3,5

II.Metabolisme LipidA. TAG1,3,5,6Pembentukan triasil gliserol atau TAG (lipogenesis) terjadi di dalam hati. Di sel hati gliserol 3fosfat akan diikatkan dengan 3 asil koA menjadi TAG. Gliserol 3fosfat ini bisa didapatkan dari gliserol bebas akibat pemecahan jaringan adiposa atau dari metabolisme karbohidrat. Asil koApun juga bisa didapat dari metabolisme karbohidrat. TAG dari hati akan diangkat oleh lipoprotein VLDL. Untuk TAG dari usus dan hati bisa disebarkan ke darah dan bisa dimanfaatkan oleh jaringan lainnya. Saat akan dikeluarkan dari darah, lipoprotein pengangkutnya akan dipecah oleh lipoprotein lipase yang dihasilkan oleh endotel kapiler.Lipogenesis juga bisa terjadi di mukosa usus, 2monogliserol dan asil koA akan dibentuk kembali menjadi triasilgliserol (TAG). TAG akan dimobilisasi dalam tubuh melalui darah diangkut oleh khilomikron.Sedangkan untuk jaringan adiposa, TAG dihasilkan dari bahan hasil metabolisme karbohidrat (glikolisis EM). Jaringan ini tidak bisa memanfaatkan gliserol bebas, sehingga saat TAG dalam jaringan adiposa dipecah (lipolisis), gliserol akan dibuang ke darah dan bisa digunakan oleh hati. Proses pembentukan TAG di jaringan adiposa sama dengan di hati.Gliserol 3fosfat saat diikat dengan 2 asil koA dapat membentuk asam fosfatidat. Asam fosfatidat ini bisa membantuk lipositol ketika diubah menjadi CDP diasil gliserol dan ditambahkan dengan inositol. CDP diasil gliserol yang berkelompok bisa menjadi kardiolipin. Asam fosfatidat dengan CDP cholin bisa menghasilkan sefalin dan lesitin yang bisa diteruskan membentuk fosfatidil serin.TAG akan dikatabolisis dengan TAG, DAG, MAG lipase. Enzim ini diaktifakan oleh AMPc yang peka terhadap hormon glukagon, epinefrin, dll. Hasil dari TAG ini adalah asam lemak bebas dan gliserol. Dimana zat ibi bisa menjadi glukosa ataupun diproses lebih lanjut menjadi ATP.B. Asam lemak bebas1,3,5,6Asam lemak bebas bisa dibentuk di dalam tubuh atau sintesis de novo. Bahan dasarnya diambil dari metabolisme karbohidrat. Asetil koA dengan OA akan menjadi asam sitrat dalam mitokondria. Asam sitrat akan keluar dari mitokondria menuju sitoplasma memecah diri kembali menjadi asetil koA dan OA. Asetil koA akan masuk ke kompleks multi enzim. Kompleks multi enzim ini mengandung 2 monomer dan 2 unit fungsional untuk membentuk asam lemak bebas. Asetil koA dengan enzim asetil koA karboksilase dan koenzim biotin akan menghasilkan malonil koA. Dalam kompleks multi enzim asetil koA akan menjadi C pertama dalam asam lemak bebas, dimana C selanjutnya didapat dari malonil koA, penyambungannya membutuhkan NADPH (bisa berasal dari HMP Shunt) hingga menghasilkan asam lemak bebas.Saat tubuh membutuhkan energi lebih, asam lemak bisa dioksidasi untuk memperoleh ATP. Untuk asam lemak jenuh atau tanpa ikatan rangkap, asam lemak harus terlebih dahulu diaktifkan dengan pemecahan ATP menjadi AMP dan dua ikatan fosfat berenergi tinggi (di anggap menggunakan 2 ATP). Asam lemak aktif disebut juga asil koA, proses ini terjadi di sitoplasma. Kemudian asil koA akan menuju ke mitokondria dengan bantuan karnitin. Asil koA akan dipotong satu ikatannya dengan asil koA DH dengan koenzim FAD dan NAD. Setelah itu akan menghasilkan asil koA pendek dengan asil koA yang masih panjang rantainya. Asil koA dengan rantai yang masih panjang ini akan dipotong kembali sehingga menghasilkan ATP terus menerus dengan reaksi seperti sebelumnya. Sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh atau yang memiliki ikatan rangkap, proses oksidasi akan berlangsung sama seperti asam lemak yang jenuh, tetapi saat bertemu dengan ikatan rangkap, reaksi oksidasi akan berubah, dimana pemotongan ikatan rangkap ini membutuhkan FADH2 dan melepas 2 ATP. Sehingga hasil pemotongan asam lemak dengan panjang rantai yang sama tetapi memilki ikatan rangkap akan kurang 2 ATP/ ikatan rangkap dibanding dengan yang jenuh.C. Benda Keton1,3,5Benda keton terbentuk dari asetil koA dari asil koA asam lemak, proses ketogenesis ini terjadi di mitokondria dan hati. Proses ketogenesis membutuhkan enzim-enzim seperti tiolase, HMG koA sintase, dll. Pembentukan benda keton meningkat saat kelaparan, DM, dll. Benda keton ini kemudian akan digunakan, dimana sebelumnya diaktifkan dulu menjadi asetoastil koA, kemudian menjadi asetil koA baru masuk ke siklus asam sitrat untuk menghasilkan energi. Pembentukan benda keton penting untuk mensuplai energi di otak, karena otak hanya bisa menggunakan glukosa atau benda keton untuk menjalankan fungsinya.D. Kolesterol1,3,5Kebanyakan kolesterol dalam tubuh dibentuk oleh tubuh sendiri, dan sebagian kecil dari makanan. Kolesterol disintesis di sitosol dan RE semua sel berinti terutama di hati dan usus. Sintesis kolestrol itu sendiri diatur oleh enzim HMG koA reduktase dengan tahap, asetil koA membentuk HMG koA dan mevalonat. Mevalonat membentuk isoprenoid aktif. Enam Isoprenoid akan membentuk skualen. Skualen akan diubah menjadi lanosterol oleh enzim skualen epoksidase. Barulah kemudian lanosterol diubah menjadi kolesterol. Kolesterol kemudian berguna untuk pembentukan asam empedu, membran sel, dan lipoprotein.E. Lipoprotein1,3,5Lipoprotein berfungsi untuk mengangkut lemak dalam darah (lipofilik). Salah satu contohnya VLDL, kilomikron, LDL, HDL, dll. Lipoprotein ini disintesis dari kolesterol.III.Hormon PankreasDalam metabolisme bahan energi, pengatur terpenting adalah hormon-hormon yang dihasilkan oleh bagian endokrin (pulau Langerhans) pankreas, yaitu insulin (sel beta) dan glukagon (sel alfa). Tetapi metabolisme bahan energi ini juga tidak terlepas dari hormon-hormon lain, seperti growth hormon, epinefrin, dll serta rangsangan dari sistem saraf.7,8,9A. InsulinInsulin disekresikan oleh sel beta. Insulin ini sendiri dihasilkan dari pemotongan enzimatik preproinsulin menjadi proinsulin. Proinsulin terdiri dari fragmen peptida A yang berikatan dengan peptida B dengan penghubung fragmen peptida C dan 3 ikatan sulfida. Saat proenzim ini diputus (peptida C), peptida A dan B akan berikatan dengan dua ikatan sulfida dan dilepas untuk bersirkulasi dalam plasma darah, senyawa inilah yang disebut insulin.Insulin dilepas dalam kondisi basal oleh sel-sel beta pulau langerhans terutama saat terjadi peningkatan gula darah. Sekresi insulin akan segera meningkat dan dalam 2-3 jam kadarnya akan kembali ke normal. Insulin beredar dalam darah dalam waktu 10-15 menit, insulin yang tidak berikatan akan segera dihentikan aktivitasnya oleh enzim insulinase di hati, dipecah otot, ginjal, dan beberapa jaringan lain. Penghentian aktivitasnya sama pentingnya dengan pengaturan sekresinya. Insulin yang tidak dihentikan aktivitasnya biasanya telah berikatan dengan sel target. Insulin merupakan hormon utama stadium absortif pencernaan setelah makan. Insulin juga merupakan hormon anabolik.5,9,10Setelah berikatan dengan reseptor di sel target, insulin akan dengan segera memulai fungsinya. Sel yang telah berikatan dengan insulin akan mengalami,1. Dengan segera meningkatkan ambilan glukosa terutama pada sel otot dan lemak. Glukosa yang masuk ini akan segera diaktivasi untuk menjalani metabolisme. Peningkatan ambilan ini dijalankan dengan cara meningkatnya jumlah vesikel yang mengandung protein untuk transport glukosa ke membran sel. Ketika insulin sudah tidak berikatanlagi dengan reseptor, vesikel akan kembali masuk ke dalam sel, sehingga intake glukosapun akan berkurang.2. Membran sel menjadi lebih permeable dengan asam amino, ion kalium, dan fosfat.3. Dalam waktu 15 menit, akan terjadi perubahan fungsi enzim metabolik dalam sel. Dimana insulin berperan dalam mekanisme protein kinase, dimana terjadi perelekatan fosfat pada enzim. Penempelan pospat pada enzim ini bisa meningkatkan kinerja sebagian enzim atau malah menurunkan kinerja enzim lainnya. Insulin juga mengubah AMPc (regulator beberapa enzim metabolik) menjadi 5 AMP sehingga aktivitas enzimpun menurun.4. Untuk efek yang lebih lambat, insulin mempengaruhi kecepatan translasi RNA dan transkripsi DNA, dimana dengan cara ini insulin membentuk kembali sebagian besar proses enzimatik sel untuk mencapai tujuan metabolitnya.9Sekresi insulin akan meningkat saat kadar glukosa darah meningkat, peningkatan kadar asam amino tertentu dalam darah, hormon pencernaan, stimulasi saraf otonom parasimpatis saat mulai makan bahkan sebelum glukosa diserap. Sedangkan rangsangan saraf simpatis akan menurunkan sekresi insulin.Efek insulin terhadap metabolisme karbohidrat,1. Meningkatkan intake dan metabolisme glukosa pada sel otot. Saat otot dalam keadaan istirahat, membran selnya sedikit permeable terhadap glukosa, tetapi akan meningkat pemeabilitasnya ketika dirangsang oleh insulin. Peningkatan intake otot bisa terjadi saat otot bekerja keras, hal ini tanpa perlu dipicu oleh insulin.2. Glikogenesis pada otot akan meningkatkan saat intake glukosa meningkat. Sebagian glukosa akan diubah menjadi glikogen di otot akibat efek dari insulin. Glikogen ini nanti akan dipecah (glikogenolisis) saat otot mulai kehabisan energi. Insulin juga mengaktifkan enzim glikogen sintase sebagai enzim regulator glikogenolisis.3. Peningkatan intake, metabolisme, dan glikogenolisis glukosa di hati. Hati segera menampung glukosa berlebih dalam darah karena efek insulin. a. Menghambat fosforilase, enzim regulator glikogenolisis.b. Meningkatkan kinerja glukokinase, sehingga glukosa bebas menjadi aktif dan terperangkap dalam sel hati.c. Meningkatkan aktivitas glikogen sintase.Ketika kadar gula menurun, insulin akan dihambat sekresinya. Hati akan melepas glukosa ke darah. Hati akan melakukan glikogenolisis karena aktifnya fosforilase. Glukosa aktif juga akan kembali ke bentuk bebas dan terlepas dari sel hati. 4. Konversi glukosa ke asam lemak meningkat. Saat kapsitas hati dan otot sudah maksimal dalam penyimpanan glikogen, glukosa akan dikonversi menjadi asam lemak. Asam lemak kemudian diubah menjadi TAG dan disimpan di jaringan adiposa.5. Menghambat glukoneogenesis. Dimana insulin menghambat kerja enzim-enzim glukoneogensis di hati dan menghambat pengeluaran bahan baku glukoneogenesis dari jaringan lainnya.6. Menyediakan gliserol bagi jaringan adiposa untuk membentuk TAG. Gliserol ini didapat dari glikolisis.7. Meningkatkan intake dan metabolisme sel-sel lain dalam tubuh terhadap glukosa.1,9 Efek insulin terhadap metabolisme lemak,1. Meningkatkan sintesis dan penyimpanan lemak. Insulin akan merangsang pembentukan asam lemak, kemudian asam lemak akan diubah menjadi TAG dan disimpan di jaringan adiposa.2. Menghambat lipase peka hormon sehingga mencegah pemecahan lemak di jaringan adiposa.3. Meningkatnya intake glukosa di sel adiposam sehingga menyediakan gliserol untuk pembentukan TAG.9,10Efek insulin terhadap metabolisme protein,1. Meningkatkan intake asam amino sel. Fungsi insulin ini sama dengan fungsi hormon pertumbuhan.2. Meningkatkan translasi RNA messenger untuk pembentukan protein.3. Dalam waktu panjang, efek insulin akan meningkatkan transkripsi DNA sehingga terjadi peningkatan translasi RNA, sintesis protein, serta enzim-enzim regulator penyimpanan bahan energi.4. Menghambat katabolisme sel, sehingga mencegah dilepasnya asam amino ke darah.5. Menekan proses glukoneogenesis yang berbahan dasar asam amino.9,10B. Glukagon Glukagon adalah hormon peptida yang dihasilakan oleh sel alfa pulau Langerhans pankreas. Glukagon disebut juga hormon hiperglikemik dan merupakan hormon utama pasca absortif selama waktu puasa diantara waktu makan. Efek dari glukagon bertolak belakang dengan insulin. Sekresi glukagon meningkat saat gula darah turun, meningkatnya kadar asam amino darah, peningkatan aktivitas yang membutuhkan energi lebih. Pada peningkatan kadar asam amino darah, selain merangsang insulin juga merangsang glukagon. Insulin menyebabkan asam amino ditahan di sel dan disintesis membentuk protein, sedangkan glukagon meningkatkan pengubaha asam amino menjadi glukosa.1,5 Efek glukagon pada tubuh,1. Meningkatkan kadar gula darah dengan meningkatkan enzim-enzim regulator glikogenolisis.2. Meningkatakan glukoneogenesis dengan cara meningkatkan ambilan asam amino pada sel hati dan segera meningkatkan konversinya menjadi glukosa. 3. Meningkatkan lipase sehingga terjadi lipolisis di jaringan adiposa. Hal ini menyebabkan dibebaskannya asam lemak k e darah, sebagai cadangan energi.4. Menghambat penyimpanan TAG.5. Dalam konsentrasi tinggi meningkatkan kekuatan jantung, aliran darah terutama ke ginjal, sekresi empedu, dan menghambat sekresi asam lambung. Tetapi semua efek ini hanya berdampak kecil pada fisiologis tubuh.9,10

IV.Makanan Sebagai Sumber EnergiDalam menjalankan berbagai fungsi tubuh, untuk dapat melakukan berbagai pekerjaan, dan untuk memanaskan tubuh, diperlukan sejumlah tenaga atau energi. Energi yang kita gunakan tersebut berasal dari makanan yang kita konsumsi setiap harinya. Makanan yang kita konsumsi tersebut akan mengalami metabolisme dan pengubahan dari unsur-unsur makanan tersebut menjadi sebuah energi. Walaupun pembakaran zat makanan di dalam tubuh, terjadi berbagai ikatan kimia yang masih mengandung sejumlah energi, sedangkan energi yang dilepaskan ketika pembakaran itu digunakan oleh tubuh untuk tenaga kerja dan sebagian diubah sebagai panas untuk memanaskan tubuh. Energi dalam ilmu gizi diukur dengan satuan kalori. Pada umumnya, bahan-bahan makanan yang kita konsumsi tersebut mengandung karbohidrat, protein, dan lemak sehingga mengandung sejumlah kalori. Jumlah kalori yang terdapat dalam suatu bahan makanan dapat ditentukan, jika bahan makanan tersebut dibakar sempurna dan tenaga (panas) yang dihasilkannya diukur oleh alat yang bernama bomb calorimeter.Jenis MakananJumlah Kalori per gram

Karbohidrat4 Kal / gram

Lemak9 Kal / gram

Protein4 Kal / gram

Tabel 1. Jumlah Kalori Dalam Makanan.111. Karbohidrat.11,12Karbohidrat menurut ukuran molekulnya dapat dibagi menjadi : Monosakarida, yaitu karbohidrat yang paling sederhana susunan molekulnya. Yang termasuk golongan monosakarida adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Disakarida, yaitu karbohidrat yang terdiri dari dua jenis molekul monosakarida. Yang termasuk golongan disakarida adalah sukrosa, maltosa, laktosa, trehalosa. Gula yang biasa kita konsumsi adalah jenis disakarida sukrosa. Maltosa dapat kita temukan pada biji-biji buah kecambah (malt), dan laktosa dapat kita temukan pada air susu yang berasal dari hewani. Polisakarida, yaitu karbohidrat yang memiliki struktur yang kompleks. Yang tergolong dalam golongan ini adalah pati, dekstrin, glikogen, selulosa, dsb. Pati dapat kita temukan dalam keseharian kita, yaitu dalam bentuk simpanan bagi tumbuh-tumbuhan seperti padi. Dekstrin merupakan pemecahan zat tepung, sedangkan selulosa adalah bagian serat dalam bahan-bahan makanan yang berasal dari tumbuhan. Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam tubuh manusia.2. Lemak. 11,12Sebagian besar lemak alam merupakan senyawa yang terbentuk dari asam lemak dan gliserol ( C, H, O). Lemak dalam bentuk cair (minyak) lebih mudah dicerna dibandingkan dengan lemak yang padat (lemak jenuh). Adapula lemak yang dipanaskan sedikit saja sudah menjadi cair disebut sebagai lemak tidak jenuh, misalnya mentega. Disamping fungsinya sebagai bahan bakar tubuh, asam lemak ini berguna sebagai pelarut berbagai vitamin (A,D,E,K). Lemak dalam keseharian dapat kita temukan dalam makanan yang mengandung daging berlemak, kuning telur, otak, makanan laut, dan produk susu seperti margarin dan mentega.3. Protein. 11,12 Protein merupakan suatu zat makanan yang penting selain penghasil energi, yaitu sebagai zat pembangun atau zat pengatur. Protein berdasarkan sumbernya dapat dibagi menjadi dua, yaitu protein hewani dan protein nabati. Pada protein hewani dapat kita temukan pada makanan daging, telur, ikan, susu, dan produknya; sedangkan pada protein nabati dapat kita temukan pada makanan yang mengandung kacang-kacangan seperti kacang kedelai, kacang tanah, kacang polong, dan kacang merah.Makanan yang dikonsumsi manusia dengan berbagai jenis makanan sebaiknya dirancang sesuai dengan kebutuhan sehingga dapat mendukung kesehatan dan aktivitas secara normal. Makanan yang baik adalah makanan yang sehat dan seimbang. Metabolisme basal adalah jumlah energi atau kalori yang dibutuhkan oleh tubuh dalam kondisi istirahat total. Cara menghitung metabolisme basal dapat dirumuskan untuk laki-laki 1 x Kg berat badan x 24 jam, sedangkan untuk wanita 0,9 x Kg berat badan x 24 jam. Apabila seorang laki-laki dengan berat badan 70 kg maka selama satu hari, jumlah energi untuk metabolisme basalnya adalah sebesar 1540 kalori. Apabila ditambah dengan aktivitas, maka jumlah kalori yang dibutuhkan menjadi lebih banyak lagi. Misalnya yang aktivitas kesehariannya cukup berat membutuhkan 1460 kalori.Sebelum menyusun menu, kita perlu mengetahui perimbangan antara zat makan yang akan dikonsumsi oleh tubuh. penimbangan yang ideal antara karbohidrat, protein, dan lemak adalah 13-15 % : 13-30 % : 55-67 %. Berdasarkan hal tersebut maka kita dapat mulai menentukan komposisi bahan makanan berdasarkan jumlah kalori yang dibutuhkan selama satu hari. Jumlah kalori yang dibutuhkan 1540 (metabolisme basal) + 1460 (kebutuhan energi aktivitas) = 3000 kalori. Kemudian jumlah kalori itu dibagi sesuai dengan perimbangan ideal antara zat makanan sebagai berikut: 55 % karbohidrat x 3000 kalori = 1650 kalori 15 % protein x 3000 kalori = 450 kalori 30 % lemak x 3000 kalori = 900 kaloriPerhitungan tersebut digunakan untuk tiga kalo makan setiap hari. Oleh karena itu, perlu dibagi tiga sehingga hasil kalori masing-masing perimbangan zat makanan hanya untuk sekali makan. Selanjutnya, dilakukan perhitungan berat jenis makanan yang akan dikonsumsi sebagai berikut : Karbohidrat yang diperlukan sebanyak 1650 kalori dibagi tiga menjadi 550 kalori untuk sekali makan. Sebanyak 550 kalori dari karbohidrat dibagi 4 kalori (untuk 1 gram karbohidrat) = 137,5 gram yang harus dipenuhi dari bahan makanan yang mengandung karbohidrat. Protein yang diperlukan sebanyak 450 kalori dibagi tiga menjadi 150 kalori untuk sekali makan. Sebanyak 150 kalori dari protein, dibagi 4 kalori (untuk 1 gram protein) = 37,5 gram. Sebanyak 37,5 gram protein harus terbagi menjadi 50 % protein nabati, 50 % protein hewani menjadi masing-masing 18,75 gram. Lemak yang diperlukan sebanyak 900 kalori dibagi tiga menjadi 400 kalori untuk sekali makan. Sebanyak 300 kalori dari lemak, dibagi 9 kalori (untuk 1 gram lemak) = 33,33 gram.Berdasarkan perhitungan di atas dapat disimpulkan menu seimbang untuk seorang laki-laki dengan berat badan 70 kg, dengan aktivitas berat yang diperkirakan membutuhkan total 3000 kalori setiap hari maka komposisi menu seimbang dan sehat untuk sekali makan sebagai berikut: nasi (karbohidrat) sebanyak 137,5 gram; telur / daging dan kacang-kacangan (sayur dan lauk sebagai sumber protein) 37,5 gram; dan lemak (daging dan kacang-kacangan) seberat 33,33 gram.11,13

13 Pedoman Gizi Seimbang11,12Konferensi Gizi Internasional yang dilakukan di Roma pada tahun 1992 merekomendasikan agar setiap negara menyusun Pedoman Gizi Seimbang (PGS) untuk mencapai dan memelihara kesehatan dan kesejahteraan gizi (nutritional well-being). Indonesia saat itu menghadiri dan menandatangani rekomendasi tersebut. Jadilah Indonesia menyusun PGS tersebut dan menjabarkannya sebagai 13 pesan dasar yang disebut Pedoman Umum Gizi Seimbang (PUGS). Kemudian PUGS ini dikeluarkan oleh Direktorat Gizi, Depkes pada tahun 1995. Untuk menjadi sehat, biasanya kita memakan makanan dengan pola 4 sehat 5 sempurna. Tapi cara itu sudah ketinggalan zaman, sekarang dalam mewujudkan hidup yang sehat menggunakan 13 pedoman gizi seimbang :1. Makanlah makanan yang beraneka ragam.Faktor yang perlu diperhatikan: Jumlah makanan (kuantitas). Jenis makanan (kualitas). Kebutuhan masing-masing kelompok umur.2. Makanlah makanan untuk memenuhi kebutuhan energi.Sumber energi dapat kita peroleh dari karbohidrat, protein, dan lemak. Faktor yang mempengaruhi kebutuhan energi: Jenis kelamin Berat badan Tinggi badan Umur Aktifitas fisik Kondisi tertentu (ibu hamil, menyusui, pertumbuhan)3. Makanlah makanan sumber karbohidrat setengah dari kebutuhan energi.Konsumsi karbohidrat dibatasi 50-60% dari total energi, sedangkan pola konsumsi karbohidrat orang Indonesia sekitar 50-70% dari total energi. Jika pengkonsumsian karbohidrat berlebih, maka akan menimbulkan simpanan berupa lemak berupa lemak berlebih yang kemudian akan menimbukan penyakit obesitas (sekarang obesitas sudah termasuk sumber dari berbagai penyakit). Sedangkan jika pengkonsumsian karbohidrat kurang, cadangan energi di dalam tubuh akan dipecah dan menyebabkan seseorang menjadi kurus.4. Batasi konsumsi lemak dan minyak sampai seperempat dari kecukupan energi.Kebutuhan lemak danminyak adalah sebesr 15-20% dari total energi. Konsumsi lemak hewan berlebihan akan menyebabkan dislipidemia. Dislipidemia ini dapat menimbulkan berbagai penyakit lain lagi, seperti penyempitan pembluh darah, diabetes, dsb yang nantinya akan menimbulkan stroke.Fungsi lemak: Sumber asam lemak esensial (ALE). Pelarut berbagai vitamin (A,D,E,K). Bahan baku hormon. Bahan baku dinding sel.5. Gunakan garam beryodium.Standard garam beryodium adalah sebesar 30-80 ppm. Kekurangan yodium dalam jangka waktu yang lama akan menyebabkan GAKY (Gangguan Akibat Kekurangan Yodium). Kekurangan yodium pada bumil (ibu hamil) akan menyebabkan bayi yang lahir dengan bibir sumbing, kretin, atau retardasi mental. Konsumsi natrium berlebih akan menyebabkan hipertensi. Anjuran konsumsi yodium 6gr/sdt/hari. Sumber terbaik adalah makanan dari laut.6. Makanlah makanan sumber zat besi.Zat besi dapat kita dapati dari: Hewani (hati, telur, daging). Nabati (kacang-kacangan, sayuran hijau tua).Kekurangan zat besi akan menyebabkan anemia zat besi. Batasan Hb normal adalah 12g/dl (untuk wanita) dan 13g/dl (untuk pria). Penyerapan zat besi dari hewani > nabati.7. Pemberian ASI saja pada bayi sampai usia 6 bulan.ASI adalah makanan ideal bagi bayi. Ukuran payudara belum tentu berbanding lurus dengan ASI yang dihasilkan. Kolostrum (ASI yang keluar pertama kali, bewarna kekuningan) mengandung antibodi/zat anti infeksi. Keuntungan ASI: Murah. Tersedia pada suhu yang ideal. Segar, bebas pencemaran kuman -> mengurangi resiko gangguan pencernaan. Memperkuat ikatan batin ibu dan anak (kejiwaan). Mempercepat pengembalian besarnya rahim pada bentuk dan ukuran semula.8. Biasakan sarapan pagi.Sarapan pagi bermanfaat untuk: Mempertahankan kesegaran tubuh setelah beristirahat 6-7jam -> terjadi intak makanan yang mengakibatkan penambahan energi untuk tubuh dan otak. Meningkatkan produktifitas kerja. Memudahkan konsentrasi belajar.9. Minum air bersih, aman, cukup jumlahnya.Batas minum air minimal adalah 2L/hari. Fungsi dari minum air yang cukup adalah sebagai metabolisme tubuh dan mengurangi dehidrasi serta resiko timbulnya penyakit batu ginjal.10. Lakukan olahraga secara teratur.Manfaat dari berolahraga: Meningkatkan kesegaran tubuh. Memperlancar aliran darah. Mempertahankan berat badan normal.11. Hindari minum minuman alkohol.Minuman alkohol hanya mengandung energi, itulah yang menyebabkan rasa hangat pada saat mengkonsumsinya. Alkohol dapat menyebabkan penyerapan gizi terhambat.12. Makanlah makanan yang aman bagi kesehatan. Tidak tercemar. Tidak mengandung kuman. Tidak mengandung bahan kimia berbahaya. Diolah dengan baik.13. Baca label pada makanan yang dikemas. Yang perlu diperhatikan dalam produk suatu makanan adalah nama produk, fungsi, expired (kadarluasa), label halal. MD : makanan buatan dalam negri. ML : makanan buatan luar negri. SNI : Standar Nasional IndonesiaKesimpulanHubungan antara gemuk dengan kadar gula darah yang naik adalah sebagai berikut :Orang gemuk, makan banyak, artinya konsumsi karbohidrat, lemak juga banyak. Karena konsumsi karbohidrat dan lemak yang banyak maka bahan yang akan dimetabolisme dan masuk ke asam sitrat juga banyak, karena baik karbohidrat, lemak, dan protein akan masuk ke siklus asam sitrat. Karbohidrat akan dikatabolisme menjadi glukosa sehingga kadar glukosa menjadi tinggi. Kadar glukosa yang tinggi ini akan merangsang sekresi insulin dari pancreas. Organ sasarannya adalah hati, otot, dan jaringan adipose. Di hati, insulin akan mempengaruhi enzim glukokinase sehingga kerja enzim ini pun meningkat. Sedangkan di otot dan jaringan adipose, karena pengaruh dari glukostranportase (Glut), akan mempengaruhi enzim heksokinase, enzim ini memilihi afinitas terhadap glukosa sangat besar sehingga kalau substrat banyak akan langsung berikatan, jadi pemasukan glukosa disebabkan oleh pemasukan glut.

Daftar Pustaka 1. Murray R K, Granner D K, Rodwell V W. Biokimia harper. Edisi 24. Jakarta: EGC, 1999.h. 141-210.2. Gambar diunduh dari : http://diyan-nurull.blogspot.com/2012/06/metabolisme.html, 20 Oktober 20123. Guyton A C, Hall J E. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC, 2008.h. 873-99.4. Kuchel P, Ralston G B. Biokimia. Jakarta: Erlangga, 2009.h. 64-70.5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC, 2004.h. 299-309.6. Suhardjo, Kusharto C M. Prinsip-prinsip ilmu gizi. Yogyakarta: Kanisisus, 2006.h. 125-9.7. Marks D B, Marks A L, Smith C M. Biokimia kedokteran dasar. Jakarta: EGC, 2000.h. 545.8. Corwin E J. Buku saku patofisiologi. Edisi 3 Jakarta: EGC, 2009.h.619-29.9. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Edisi 2. Jakarta: EGC, 2001.h. 662-76.10. Irawati. Fisiologi kedokteran. Terjemahan. Guyton A C, Hall J E. Textbook of medical Physiology. Ed 11. Jakarta : EGC. 2008. Hal 871-88, 909-11, 917-8, 964-74.11. Djaeni A. Ilmu Gizi. Jakarta : IKAPI. 2008. Hal 31-44, 53-74, 91-101, 209-21.12. Almatsier, Sunita. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. 2002. Hal 202.13. Susilowarno R G, Hartono R S. Biologi. Jakarta : Grasindo. 2007. Hal 37-42, 162-3.

1