“Metabolisme Mineral”

MAKALAH

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Metabolisme

Dosen : Dr. Prima Endang Susiliwati, M.Si

Oleh :

MUH. EDIHAR (G2L1 15 011)

PROGRAM STUDI PASCASARJANA KIMIA

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

METABOLISME MINERAL

Vitamin dan Mineral merupakan dua hal yang sering kita dengar. Mineral

adalah kelompok mikronutrien bagi tubuh. Artinya, zat gizi ini hanya dibutuhkan

dalam jumlah kecil untuk mendukung proses tumbuh dan kembangnya tubuh kita.

Banyak yang menganggap bahwa vitamin sama dengan mineral. Padahal dalam

struktur kimia kedua nutrisi ini memiliki bentuk yang berbeda sekali pun memiliki

beberapa fungsi yang hampir sama.

Secara umum, mineral terbagi menjadi 2 macam, yaitu makro mineral dan

mikro mineral. Makro mineral adalah mineral yang ada di dalam tubuh lebih dari

0.01% dari berat badan dan dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah lebih dari 100

mg/hari seperti Ca (kalsium), P (fosfor), Na (natrium), K (kalium), Cl (klorida), dan S

(sulfur).

Mineral mikro terdapat dalam tubuh kurang dari 0.01% berat tubuh dan hanya

dibutuhkan dalam jumlah kurang dari 100 mg/hari seperti besi (Fe), tembaga (Cu),

iodine (I2), zinc (Zn), kobalt (Co), dan Se (selenium). Dalam tubuh mineral akan

melaui beberapa proses sebelum di serap oleh tubuh . Salah satu proses dalam tubuh

adalah bagaimana mineral dapat melalui atau melewati membran atau yang dikenal

dengan transport memberan. Transport memberan sendiri terbagi menjadi dua yaitu

transport aktif dan pasif.

Gambar : Mineral

1. Metabolisme Mineral

Mineral, (kecuali K dan Na), membentuk garam dan senyawa lain yang relatif

sukar larut, sehingga sukar diabsorpsi. Absorpsi mineral sering memerlukan protein

pengemban spesifik (spesific carrier proteins), sintesis protein ini berperan sebagai

mekanisme penting untuk mengatur kadar mineral dalam tubuh.

Ekskresi sebagian besar mineral melalui ginjal, ada juga disekresi kedalam

getah pencernaan, empedu dan hilang dalam feses. Kelainan akibat kekurangan

mineral. Kekurangan intake semua mineral esensial dapat menyebabkan sindroma

klinik.Bila terjadi difisiensi biasanya sekunder, akibat malabsorpsi, perdarahan,

berlebihan (besi), penyakit ginjal(kalsium), atau problem klinis lain. Kelaianan akibat

kelebihan mineral. Kelebihan intake dari hampir semua mineral menyebabkan gejala

toksik.

Sumber dan kebutuhan mineral sehari-hari. Mineral esensial dan unsur

runutan ditemukan dalam sebagian besar makanan, terutama biji-bijian utuh, buah,

sayuran, susu, daging dan ikan. Biasanya dalam makanan hanya dalam jumlah yang

sedikit.

A. Transport aktif

Transpor aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan energy

untuk mengeluarkan dan memasukan ion - ion dan molekul melalui membran sel

yang bersifat parmeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan molekul kecil di

dalam sel.

Mineral di dalam tubuh akan mengalami reaksi desosiasi menjadi ion-ion dan

molekul kecil untuk melalui memberan sel. Pada transport aktif mineral akan melalui

memberan sel seperti halnya ion Natrium (Na+), ion kalium (K

+), dan ion Clorium

(Cl-) melalui pompa Natrium - kalium pada membrane sel. Transpor aktif

dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel, dimana muatan listrik ini

ditentukan oleh ion natrium (Na+), ion kalium (K

+), dan ion klorin (Cl

-). Keluar

masuknya ion Na+ dan K

+ diatur oleh pompa natrium - kalium. Transpor aktif dapat

berhenti jika sel didinginkan, mengalami keracunan, atau kehabisan energi.

Transpor aktif memerlukan molekul pengangkut berupa protein integral pada

membran, dimana di dalam molekul ini, terdapat situs pengikatan. Proses

transport aktif dimulai dengan pengambilan tiga ion Na+ dari dalam sel dan

menempati situs pengikatan pada protein integral. Energi diperlukan untuk mengubah

bentuk protein integral pada membran yang sebelumnya membuka kearah dalam sel

menjadi membuka kebagian luar sel. Selanjutnya, ion Na+ terlepas dari situs

pengikatan dan keluar dari protein integral menuju keluar sel. Kemudian dari luar sel,

dua ion K+ menempati situs pengikatan di protein integral. Bentuk protein integral

berubah, dari sebelumnya membuka kearah luar menjadi membuka kearah dalam sel

dan ion kalium dilepaskan kedalam sel.

Gambar : Pompa Natrium (Na+)-Kalium (K

+)

B. Transport pasif

Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan

energi sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara spontan, dari konsentrasi

tinggi ke rendah. Jadi, pejalan itu terjadi secara spontan. Contoh transpor pasif

adalah difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi.

Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi (kerapatan) tinggi ke

konsentrasi rendah tanpa menggunakan energi. Secara spontan, molekul zat dapat

berdifusi hingga mencapai kerapatan molekul yang sama dalam satu ruangan. Sebagai

contoh, setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam

medium udara). Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air di

gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air), hingga

kerapatan zat tersebut merata.

Osmosis adalah perpindahan ion atau molekul air (dari kerapatan tinggi ke

kerapatan rendah dengan melewati satu membran. Osmosis dapat didefinisikan

sebagai difusi lewat membran.

Pada transport pasif osmosis, di dalam tubuh mineral akan terionisasi menjadi

zat-zat elektrolit yang dapat diserap dalam tubuh. Zat-zat yang memiliki sifat

elektrolit lemah lebih cepat melewati membran daripada elektrolit kuat. Contoh zat-

zat yang dapat melewati membran dari yang paling cepat hingga yang paling lambat

antara lain: Na+, K

+, Cl

-, Ca

2+, Mg

2-, Fe

3+.

Seperti halnya glukosa, transport mineral melalui Transport glukosa melalui

glukosa permease dari eritrosit. Mineral masuk ke dalam eritrosit melalui facilitated

transport. Laju transport dengan menggunakan glukosa permease adalah 50.000 kali

lebih cepat daripada laju transport tanpa glukosa permease.

Pada transport pasif difusi mineral melewati membrane melalui saluran yang

disebut CHANNEL MEDIATED. CHANNEL-dimediasi DIFUSI difasilitasi dalam

saluran dimediasi difasilitasi difusi, zat terlarut bergerak menuruni konsentrasi

gradien melintasi bilayer lipid melalui membran channel. Sebagian besar saluran

membran saluran ion, protein trans membran integral yang memungkinkan zat atau

molekul kecil, anorganik ion yang terlalu hidrofilik untuk menembus nonpolar yang

interior dari lapisan ganda lipid. Setiap ion dapat menyebar di seluruh membran

hanya pada situs tertentu.

Gambar : Transport Pasif Difusi Mineral

Dalam membran plasma ion yang paling banyak yaitu K+ (ion kalium) atau

Cl- (ion klorida) dan ion yang sedikit yaitu Na

+ (ion natrium) atau Ca

2+ (ion kalsium).

Difusi ion melalui saluran umumnya lebih lambat dari difusi gratis melalui lapisan

ganda lipid karena saluran menempati sebagian kecil dari total luas permukaan

membran daripada lipid. Namun, difasilitasi difusi melalui saluran adalah proses yang

sangat cepat yaitu lebih dari juta ion kalium dapat mengalir melalui channel ini.

Sebuah channel dikatakan terjaga keteraturannya ketika bagian dari protein saluran

bertindak sebagai gerbang, berubah bentuk dalam satu cara untuk membuka pori dan

cara lain untuk menutupnya. Ion-ion akan keluar masuk dengan seiringnya terbuka

dan tertutupnya gerbang tersebut, ini diatur oleh perubahan kimia atau listrik di dalam

dan di luar sel. Ketika gerbang saluran terbuka, ion berdifusi ke dalam atau keluar

dari sel, menuruni gradien elektrokimia.

2. Kalsium (Ca)

Ca diabrospsi duodenum dan jejunum proksimal oleh protein pengikat Ca

yang disintesis sebagagi respon terhadap kerja 1,25-dihidroksikolekalsiferol (1,25-

dihidroksi vitamin D). Abrospsi dihambat oleh senyawa yang membentuk garam Ca

yang tidak larut.

Kalsium diekskresi melalui ginjal bila kadarnya diatas 7 mg/100

ml. Sejumlah besar diekskresi melalui usus dan hampir semuanya hilang dalam

feses.

a. Pengaturan keseimbangan kalsium

Untuk mempertahankan kadar kalsium dalam keadaan normal, diperlukan

interaksi beberapa proses antara lain :

1. Pemasukan yang berasal dari makanan dan absorpsi saluran cerna

2. Pengeluaran melalui ekskresi urin dan feses

3. Keseimabnan formasi dan resorpsi tulang yang disebut sebagai dinamika

tulang (bone turnover) Untuk menjamin keseimbangan proses-proses diatas

dengan baik diperlukan pengaturan secara hormonal yaitu Hormon paratiroid,

Vitamin D dan Kalsitonin

3. Fosfat

Fosfat bebas diabsorpsi dalam jejunum bagian tengah dan masuk aliran darah

melalui sirkulasi portal. Pengaturan absorpsi fosfat diatur oleh 1 , 25–dihidroksi

kolekalsiferol (1,25-dihidroksivitamin D). Fosfat ikut dalam pengaturan derivat aktif

vitamin D. Bila kadar fosfat serum rendah, pembentukan 1,25-dihidroksi vitamin D

dalam tubulus renalis dirangsang, sehingga terjadi penambahan absorpsi fosfat dari

usus.

Deposisi fosfat sebagai hidroksiapatit dalam tulang diatur oleh kadar hormon

paratiroid. 1,25-dihidroksi vitamin D, memegang peranan yang memungkinkan

hormon paratiroid melakukan mobilisasi kalsium dan fosfat dari tulang.

Ekskresi fosfat terjadi terutama dalam ginjal. 80 persen – 90 persen fosfat

plasma difiltrasi pada glomerulus ginjal. Jumlah fosfat yang diekskresi dalam urin

menunjukkan perbedaan antara jumlah yang difiltrasi dan yang direabsorpsi oleh

tubulus proximal dan tubulus distal ginjal. 1,25-Dihidroksivitamin D merangsang

reabsorpsi fosfat bersama kalsium dalam tubulus proksimal. Hormon paratiroid

mengurangi reabsorpsi fosfat oleh tubulus renalis sehingga mengurangi efek 1,25-

Dihidroksivitamin D pada ekskresi fosfat. Bila tidak ada efek kuat hormon paratiroid,

ginjal mampu memberi respon terhadap 1,25-dihidroksi vitamin D dengan

pengambilan semua fosfat yang difiltrasi.

4. Natrium

Natrium diabsorpsi di usus halus secara aktif (membutuhkan energi), lalu

dibawa oleh aliran darah ke ginjal untuk disaring kemudian dikembalikan ke aliran

darah dalam jumlah cukup untuk mempertahankan taraf natrium dalam darah.

Kelebihan natrium akan dikeluarkan melalui urin yang diatur oleh hormon aldosteron

yang dikeluarkan oleh kelenjar adrenal jika kadar natrium darah menurun.

Ekskresi natrium terutama dilakukan oleh ginjal. Pengaturan eksresi ini

dilakukan untuk mempertahankan homeostasis natrium, yang sangat diperlukan untuk

mempertahankan volume cairan tubuh. Pengeluaran natrium juga terjadi lewat

pengeluaran keringat dan tinja dalam jumlah kecil. Kekuran natrium dari rute-rute ini

dapat mengakibatkan kematian pada kasus berkeringat dan diare yang berlebihan.

Ingesti natrium dipengaruhi oleh rasa dan dorongan homeostatis (selera terhadap

garam) untuk mempertahankan keseimbangan natrium. Hewan mempunyai dorongan

untuk memakan garam yang di picu oleh natrium plasma yang rendah.

5. Magnesium

Kejadian metabolik dalam rumen kebanyakan ditentukan dari jumlah

konsumsi magnesium. Magnesium diabsorpsi melalui kombinasi transfor aktif dan

transfor pasif. Proses utama normalnya adalah transport pasif dan dimulai pada

membran apikal mukosa rumen, dimana uptake magnesium diarahkan oleh perbedaan

potensial negatif yang berbeda. Dan dihambat oleh konsentrasi tinggi potassium

dalam rumen. Proses carrier-mediated memungkinkan terjadinya pertukaran ion

magnesium dan hidrogen dan tidak sensitif terhadap potassium, menjadi proses

dominan pada konsentrasi magnesium luminal yang tinggi. Absorpsi magnesium

diselesaikan oleh proses sekunder melalui transport aktif, terletak dalam membran

basolateral yang dapat disaturasi dan kontrol kealiran darah. Dalam spesies tertentu,

pengaruh utama pada absorpsi magnesium adalah faktor yang dapat berpengaruh

pada kelarutan konsentrasi magnesium dalam rumen dan perbedaan potensial negatif

diseluruh mukosa rumen. Magnesium sulit difiltrasi di gromerulus dibanding

kebanyakan makromineral, tetapi dalam jumlah yang cukup difiltrasi dan lolos dari

reabsorpsi tubuler yang dikeluarkan melalui urin.

6. Potassium

Penyerapan potassium terutama terjadi di usus halus non ruminansia oleh

proses yang tidak teratur. Pada ruminansia penyerapan potassium diabsorpsi secara

pasif saat memasuki rumen, selama proses ini terjadi penurunan perbedaan potensial

apikal pada permukaan mukosa. Potassium memasuki aliran darah sebagian besar

melalui membran basolateral dari mukosa usus.

a. Membran Transport

Ada mekanisme yang lebih baik untuk mengangkut potassium melintasi

membran dibandingkan unsur lainnya, tetapi pada dasarnya mempertahankan

konsentrasi intraseluler potassium tetap tinggi. Selain itu, potassium juga sebagai

pompa ATPase dan co-transporter, terdapat ATPase dari hidrogen/potassium dan

enam jenis saluran potassium, masing-masing mempunyai ciri khasnya masing-

masing. Penyesuaian short-term untuk pasokan fluktuasi potassium dapat dibuat

melalui perubahan fluks potasium kedalam sel, di bawah pengaruh insulin.

Selanjutnya diperlukan untuk regulasi yang terletak pada sitotoksitas pada level

sirkulasi potassium yang tinggi.

7. Besi (Fe)

Ketika besi diabsorbsi dari usus halus menuju ke plasma darah, besi tersebut

bergabung dengan apotransferin membentuk transferin, yang selanjutnya diangkut

dalam plasma darah. Besi dan apotransferin berikatan secara longgar, sehingga

memungkinkan untuk melepaskan partikel besi ke sel jaringan dalam tubuh yang

membutuhkan. Absorbsi besi diatur melalui besarnya cadangan besi dalam tubuh.

Absorbsi besi rendah jika cadangan besi tinggi, sebaliknya jika cadangan besi rendah

absorbsi besi ditingkatkan.

Setelah itu, besi dalam tranferin di plasma darah masuk ke dalam sumsum

tulang untuk pembentukan eritrosit dan hemoglobin. Besi yang berlebih

akan bergabung dengan protein apoferritin, membentuk ferritin dan disimpan dalam

sistem retikuloendotelial (RE). Oleh karena apoferritin mempunyai berat molekul

besar, 460.000, ferritin bisa mengikat sejumlah besar besi. Besi yang disimpan

sebagai ferritin disebut besi cadangan. Ditempat penyimpanan, terdapat besi yang

disimpan dalam jumlah yang sedikit dan bersifat tidak larut, yang disebut

hemosiderin.

Bila jumlah besi dalam plasma sangat rendah, besi yang terdapat

dipenyimpanan ferritin dilepaskan dengan mudah ke dalam plasma, dan diangkut

dalam bentuk transferin dan kembali ke sumsum tulang untuk dibentuk eritrosit. Bila

umur eritrosit sudah habis dan sel dihancurkan, maka hemoglobin yang dilepaskan

dari sel akan dicerna oleh sistem makrofag-monosit. Disini terjadi pelepasan besi

bebas, dan disimpan terutama di tempat penyimpanan ferritin yang akan digunakan

untuk kebutuhan pembentukan hemoglobin baru.

8. Zink

Seperti halya besi, zink diabsorpsi relatif sedikit. Dari konsumsi zink 4-14

mg/hari, hanya 10-40 %-nya yang diabsorpsi. Absorpsi menurun dengan adanya agen

pengikat atau kelat sehingga mineral tersebut tidak terserap. Zink berikatan dengan

ligan yang mengandung sulfur, nitrogen atau oksigen. Zink membentuk kompleks

dengan fosfat (PO4), klorida (Cl-) dan karbonat (HCO3). Buffer N-2-hydroxyethyl-

pysera-zine-N′-2-ethanesulfonic acid (HEPES) berefek kecil terhadap ikatan zink

dengan ligan tersebut. Zink dapat berikatan dengan ligan tersebut dan diekskresikan

melalui feces. Pada sistem pencernaan, mineral dicerna di usus halus.

9. Tembaga

Unsur tembaga yang terdapat dalam makanan melalui saluran pencernaan

diserap dan diangkut melalui darah. Segera setelah masuk peredaran darah, unsur

tembaga akan berikatan dengan protein albumin. Kemudian diantarkan dan

dilepaskan kepada jaringan-jaringan hati dan ginjal lalu berikatan dengan protein

membentuk enzim-enzim, terutama enzim seruloplasmin yang mengandung 90 – 94%

tembaga dari total kandungan tembaga dalam tubuh. Ekskresi utama unsur ini ialah

melalui empedu, sedikit bersama air seni dan dalam jumlah yang relatif kecil bersama

keringat dan air susu. Jika terjadi gangguan-gangguan pada rute pembuangan

empedu, unsur ini akan diekskresi bersama air seni.

10. Selenium

Metabolisme selenium

Pemecahan antara absorbsi selenium dan ketersediaan selenium

mengakibatkan perbedaan besar dalam post-absorbsi metabolism antara

selenomethionin dan sumber lain. Hal ini menimbulkan efek pada retensi selenium,

ekskresi dan transfer pada plasenta dan mammary.

Jalur terpisah

Selenomethionin memeasuki penyimpanan methionine dan proporsi variable

menjadi dimana methionine lebih dibutuhkan dibanding selenium, tetapi konversi

parsial menjadi selenocystine (seCys) melalui lyase dan adenosilmethionine mungkin

terjadi. seCy dapat dimasukkan ke selenoprotein P dalam hati dan dibawa ke plasma,

dimana diambil dan dimasukkan kedalam salah satu dari banyak fungsional

selenophospatsintase dalam jaringan. Selenite dan selenate direduksi menjadi selenide

dan dimasukkan ke dalam seleno protein P. dosis oral dan parenteral dari 75

selenomethionine sama- sama di metabolisme setelah melalui hati, clearance aliran

darah sangat lambat (paruh waktu dalam plasma 12 hari). Sebagian besar disimpan

dalam otot dan selenium dipertahankan dalam hati dan ginjal yang berikatan dengan

protein. Sebaliknya, clearance selenocytine atau selenium anorganik terlalu cepat.

Masuknya seleniumcytin ke dalam eritrosit cytosolic glutasi peroksidasi(GPX) terjadi

pada eritropoiesis dan terjadi lag sebelum hasil GPX dilepaskan pada aliran darah.

Selenomethionin, disisi lain dapat dimasukkan kedalam eritrosit sebagai methionin

dalam hemoglobin. Beberapa transfer selenium dari selenomethionin ke selenocystine

terjadi selama transsilverasi atau transaminasi kecuali dan sampai hal tersebut terjadi,

selenomethionin (bukan selenocystine) dipengaruhi oleh pasokan dan kebutuhan

methionin. Jika konsumsi kekurangan methionin, suplementasi selenomethionin

dengan selenomethionin dapat meningkatkan selenium dalam jaringan selama

penurunan aktivitasi GPX pada saat kebutuhan methionin tinggi seperti pada awal

laktasi dan masa penyapihan. Pada ruminansia, metabolism selenium akan

berlangsung dipengaruhi oleh pengurangan sulfur dan pasokan nitrogen dan faktor

lain yang mempengaruhi sintesis mikroba pada rumen.