Skenario 2 : Metabolisme Nutrisi dan Hormon yang Mempengaruhi

B6

Fakultas Kedokteran, Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11510

Telepon : 021-5694 2061; Fax : 021-563 1731

Anggota :

Dwi Kartika 102012035

Theofilio Leunufna 102012065

Risya Malida 102012098

M. Tri Sudiro 102012178

Anastasia Tri Anggarwati 102012191

Vatiana Satyani 102012275

Arwi Wijaya 102012294

Siti Nooraida binti Hassan 102012485

Muhamad Azhan bin Ramli 102012504

Pendahuluan

Kata metabolisme merujuk kepada semua reaksi kimia yang terjadi di dalam sel tubuh.

Selama proses pencernaan, molekul nutrien besar diuraikan menjadi subunit-subunit yang

lebih kecil dan dapat diserap. Seperti protein diubah menjadi asam amino, karbohidrat

menjadi monosakarida dan trigliserida menjadi monogliserida dan asam lemak bebas. Unit-

unit yang dapat diserap ini dipindahkan dari lumen saluran cerna ke dalam darah, baik

langsung atau melalui pembuluh limfe. Aliran nutrien organik sepanjang jalur-jalur metabolik

dipengaruhi oleh berbagai hormon, termasuk insulin, glukagon, dan hormon pertumbuhan.

Pada umumnya hormon pankreas yaitu insulin dan glukagon adalah regulator hormon yang

dominan yang mempengaruhi jalur metabolik.1

Isi

Sebagian besar jalur reaksi metabolisme terjadi secara reversibel. Berdasarkan reaksi

metabolisme ini dikelompokkan dalam 2 jenis, yaitu :

a) Anabolisme – sintesis molekul menjadi molekul yang lebih besar; mem-butuhkan

energi; dan merupakan reaksi endergonik

b) Katabolisme – memecah molekul besar menjadi mulekul yang lebih kecil;

menghasilkan energi; merupakan reaksi eksergonik; dan respirasi aerobik.

1. Metabolisme Karbohidrat2

- Glikolisis, Oksidasi Piruvat, dan Siklus Asam Sitrat

Semua enzim glikolisis ditemukan di sitosol. Glikosa memasuki glikolisis melalui

fosforilas menjadi glukosa 6 fosfat yang dikatalisis oleh heksokinase dengan

menggunakan ATP sebagai donor fosfat. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh

produknya, yaitu glukosa 6-fosfat. Glukosa 6-fosfat adalah suatu senyawa penting yang

berada di pertemuan beberapa jalur metabolik yakni glikolisis, glukoneogenesis, jalur

pentosa fosfat, glikogenesis, dan glikogenolisis. Pada glikolisis, senyawa ini diubah

menjadi fruktosa 6-fosfat oleh fosfoheksosa isomerase yang melibatkan suatu isomerasi

aldosa ketosa. Reaksi ini diikuti oleh fosforilasi lain yang dikatalisis oleh enzim

fosfofruktokinase untuk membentuk fruktosa 1,6-bisfosfat. Reaksi fosfofruktokinase

secara fungsional dapat dianggap ireversibel dalam kondisi fisiologis; reaksi ini dapat d

iinduksi dan diatur secara alosterik, dan memiliki peran besar dalam mengatur laju

glikolisis. Fruktosa 1,6-bisfosfat dipecah oleh aldolase (fruktosa 1,6- bisfosfat aldolase)

menjadi dua triosa fosfat, gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.

Gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat dapat saling terkonversi oleh enzim

fosfotriosa isomerase.

Glikolisis berlanjut dengan oksidasi gliseraldehida 3-fosfat menjadi 1,3-bisfosfogliserat.

Enzim yang mengatalisis reaksi oksidasi ini, gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase,

bersifat dependen-NAD. Dalam reaksi berikutnya yang dikatalisis oleh fosfogliserat

kinase, fosfat dipindahkan dari 1,3-bisfosfogliserat ke ADP, membentuk ATP (fosforilasi

tingkat-substrat) dan 3-fosfogliserat. Karena untuk setiap molekul glukosa yang

mengalami glikolisis dihasilkan dua molekul triosa fosfat, pada tahap ini dihasilkan dua

molekul ATP per molekul glukosa yang mengalami glikolisis. Toksisitas arsen terjadi

karena kompetisi arsenat dengan fosfat anorganik (P.) dalam reaksi di atas untuk

menghasilkan l-arseno-3-fosfogliserat, yang mengalami hidrolisis spontan menjadi 3-

fosfogliserat tanpa membentuk ATP. 3-Fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-

fosfogliserat oleh fosfogliserat mutase. Besar kemungkinannya bahwa 2,3-

bisfosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan zat antara dalam reaksi ini. Langkah

berikutnya dikatalisis oleh enolase dan melibatkan suatu dehidrasi yang membentuk

fosfoenolpiruvat. Enolase dihambat oleh fluorida, dan jika pengambilan sampel darah

untuk mengukur glukosa dilakukan, tabung penampung darah tersebut diisi oleh fluorida

untuk menghambat glikolisis. Enzim ini juga bergantung pada keberadaan Mg2+ atau

Mn2+. Fosfat pada fosfoenolpiruvat dipindahkan ke ADP oleh piruvat kinase untuk

membentuk dua molekul ATP per satu molekul glukosa yang dioksidasi.

Pada kondisi anaerob, NADH tidak dapat direoksidasi melalui rantai respiratorik menjadi

oksigen. Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat yang dikatalisis oleh laktat

dehidrogenase. Pada keadaaan aerob, piruvat diserap ke dalam mitokondria, dan setelah

menjalani dekarboksilasi oksidatif oleh komponen piruvat dehidrogenase menjadi asetil

koA, dioksidasi menjadi CO2 oleh siklus asam sitrat. Oksidasi glukosa menghasilkan 38

ATP dalam keadaan aerob dan 2 ATP dalam keadaan anaerob.

Reaksi awal antara asetil-KoA dan oksaloasetat untuk membentuk sitrat dikatalisis oleh

sitrat sintase yang membentuk ikatan karbon ke karbon antara karbon metil pada asetil-

KoA dan karbon karbonil pada oksaloasetat. Ikatan tioester pada sitril-KoA yang

terbentuk mengalami hidrolisis dan membebaskan sitrat dan KoASG (eksotermik).

Sitrat mengalami isomerisasi menjadi isositrat oleh enzim akonitase. Racun fluoroasetat

bersifat toksik karena fluoroasetil-KoA berkondensasi dengan oksaloasetat untuk

membentuk fluorositrat, yang menghambat akonitase sehingga terjadi penimbunan sitrat.

Isositrat mengalami dehidrogenasi yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase untuk

membentuk oksalosuksinat yang tetap terikat pada enzim dan mengalami dekarboksilasi

menjadi α-ketoglutarat. Terdapat tiga isoenzim isositrat dehidrogenase. Salah satunya

yang menggunakan NAD+, hanya terdapat di mitokondria. Dua lainnya menggunakan

NADP+ dan ditemukan di mitokondria dan sitosol. Oksidasi isositrat terkait-rantai

respiratorik berlangsung hampir sempurna melalui enzim yang dependen-NAD+.

α-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif dalam suatu reaksi yang dikatalisis

oleh suatu kompleks multi-enzim yang mirip dengan kompleks multienzim yang

berperan dalam dekarboksilasi oksidatif piruvat. Kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase

memerlukan kofaktor yang sama dengan kofaktor yang diperlukan kompleks piruvat

dehidrogenase serta menyebabkan terbentuknya suksinil-KoA. Kesetimbangan reaksi ini

jauh lebih menguntungkan pembentukan suksinil-KoA sehingga fisiologisnya reaksi ini

harus berjalan satu arah. Arsenit menghambat reaksi ini yang menyebabkan akumulasi

substrat yaitu α-ketoglutarat.

Suksinil-KoA diubah menjadi suksinat oleh enzim suksinat tiokinase (suksinil-KoA

sintetase). Reaksi dehidrogenasi pertama yang membentuk fumarat dikatalisis oleh

suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membran dalam

mitokondria. Fumarase mengatalisis penambahan air pada ikatan rangkap fumarat

sehingga menghasilkan malat. Malat diubah menjadi oksaloasetat oleh malat

dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+. Meskipun keseimbangan reaksi ini

jauh menguntungkan malat, namun aliran netto reaksi tersebut adalah ke oksaloasetat

karena oksaloasetat terus dikeluarkan sehingga reoksidasi NADH terjadi secara kontinu.

Akibat oksidasi yang dikatalisis oleh berbagai dehidrogenase pada siklus asam sitrat,

dihasilkan tiga molekul NADH dan satu FADH2 untuk setiap molekul asetil-KoA yang

dikatabolisme per satu kali putaran siklus. Ekuivalen pereduksi ini dipindahkan ke rantai

respiratorik, tempat reoksidasi masing-masing NADH menghasilkan pembentukan 3

ATP dan FADH2 2 ATP. Selain itu, terbentuk 1 ATP melalui fosforilasi tingkat substrat

yang dikatalisis oleh suksinat tiokinase.

Gambar 1. Glikolisis

Gambar 2. Siklus Asam Sitrat

- HMP Shunt

HMP merupakan singkatan dari hexose mono phospat = pentose phospat pathway.

Proses ini merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa melalui dehidrogenasi dengan

NADP sebagai akseptor H+. Proses ini terjadi di sitoplasma sel dan tidak menghasilkan

ATP. HMP shunt aktif di hati, jaringan adiposa, sel darah merah, korteks adrenal,

kelenjar tiroid, kelenjar mammae yang sedang laktasi dan kelenjar testis. Bagi sel darah

merah, proses ini menyediakan glutation untuk melindungi membran sel dari proses

oksidasi oleh molekul H2O2. Proses ini bertujuan untuk menyediakan NADPH + H+.

NADPH penting bagi sintesis asam lemak, kolesterol, hormon steroid, asam amino dan

hormon tiroid. Selain itu proses ini akan menyediakan ribosa 5 phospat untuk sintesis

nukleotida (RNA – DNA). HMP Shunt merupakan proses multisiklik, karena molekul

glukosa 6-P yang digunakan dapat kembali menjadi glukosa 6-P. Proses ini memerlukan

3 molekul glukosa 6 phospat.

Adapun enzim yang dibutuhkan dalam proses ini ialah :

· Glukosa 6-P dehidrogenase yang mengubah glukosa 6-P menjadi 6-fosfoglukonat.

· 6-fosfo glukonat dehidrogenase mengubah 6 fosfoglukonat menjadi ribulosa 5-Phospat.

· Epimerase mengubah ribulosa 5 phospat " xilulosa 5 phospat dan ribosa 5

phospat "arabinosa 5 phospat.

· Keto isomerase mengubah ribulosa 5 phospat menjadi ribosa 5 phospat.

· Transketolase dan transadolase.

Gambar 3. HMP Shunt

- Glikogenesis dan Glikogenolisis

Glikogen adalah karbohidrat simpanan utama pada hewan, setara dengan pati pada

tumbuhan; glikogen adalah polimer bercabang α–D-glukosa. Zat ini terutama ditemukan

di hati dan otot; meskipun kandungan glikogen hati lebih besar daripada kandungan

glikogen otot, namun karena massa otot tubuh jauh lebih besar daripada massa hati,

sekitar tiga-perempat glikogen tubuh total berada di otot.

Glikogen otot merupakan sumber glukosa yang dapat cepat digunakan untuk glikolisis di

dalam otot itu sendiri. Glikogen hati berfungsi untuk menyimpan dan mengirim glukosa

untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara waktu makan. Setelah berpuasa 12

– 18 jam, glikogen hati hampir seluruhnya terkuras. Meskipun glikogen otot tidak secara

langsung menghasilkan glukosa bebas, namun piruvat yang terbentuk oleh glikolisis di

otot dapat mengalami transaminasi menjadi alanin yang dikeluarkan dari otot dan

digunakan untuk glukoneogenesis di hati.

Seperti glikolisis, glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang

dikatalisis oleh heksokinase di otot dan glukokinase di hati. Glukosa 6-fosfat mengalami

isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat oleh fosfoglukomutase. Kemudian glukosa 1-fosfat

bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk nukleotida aktif uridin difosfat

glukosa (UDPGlc) dan pirofosfat yang dikatalisis oleh UDPGlc pirofosforilase. Reaksi

berlangsung dalam arah pembentukan UDPGlc karena pirofosfatase mengatalisis

hidrolisis pirofosfat menjadi dua kali fosfat sehingga salah satu produk tersebut reaksi

dihilangkan.

Glikogen sintase mengatalisis pembentukan sebuah ikatan glikosida antara C1 glukosa

UDPGlc dan C4 residu glukosa terminal glikogen yang membebaskan uridin difosfat

(UDP). Suatu molekul glikogen yang sudah ada (primer glikogen) harus ada agar reaksi

ini dapat berlangsung. Primer glikogen ini pada gilirannya dapat dibentuk pada suatu

orimer protein yang dikenal sebagai glikogenin. Residu glukosa lain melekat pada posisi

14 untuk membentuk suatu rantai pendek yang merupakan substrat untuk glikogen

sintase. Di otot rangka, glikogenin tetap melekat pada bagian tengah molekul glikogen;

di hati, jumlah molekul glikogen lebih banyak daripada jumlah molekul glikogenin.

Penambahan sebuah residu glukosa ke rantai glikogen yang sudah ada terjadi di ujung

luar molekul sehingga cabang-cabang molekul nonpereduksi glikogen memanjang

seiring dengan terbentuknya ikatan 14 . Ketika rantai memiliki panjang sedikit 11

residu glukosa, sebagian rantai 14 dipindahkan ke rantai di dekatnya oleh branching

enzyme untuk membentuk ikatan 16 sehingga terbentuk titik percabangan. Cabang

tumbuh melalui penambahan unit-unit 14 glukoasil dan percabangan selanjutnya.

Glikogen fosforilase mengatalisis tahap penentu kecepatan glikogenolisis dengan

mengatalisis pemecahan fosforoilitik ikatan ikatan 14 glikogen untuk menghasilkan

glukosa 1-fosfat. Residu glukoasil terminal dari rantai terluar molekul glikogen

dikeluarkan secara sekuensial sampai tersisa sekitar empat residu glukosa di kedua sisi

suatu cabang 16. Enzim lain yaitu glukan transferase memindahkan satu unit

trisakarida dari satu cabang ke cabang lain yang menyebabkan terpajannya titik cabang

16. Hidrolisis ikatan 16 memerlukan debranching enzyme; glukan transferase dan

debranching enzyme mungkin merupakan kedua bentuk aktivitas dari suatu protein

tunggal. Kerja fosforilase selanjutnya dapat berlangsung. Kombinasi kerja fosforilase

dan enzim-enzim lain menyebabkan terurainya glikogen secara sempurna. Reaksi yang

dikatalisis oleh fosfoglukomutase bersifat reversibel sehingga glukosa 6-fosfat dapat

dibentuk dari glukosa 1-fosfat. Di hati glukosa 6-fosfatase menghidrolisis glukosa 6-

fosfat yang menghasilkan glukosa yang diekspor sehingga kadar glukosa darah

meningkat.

Gambar 4. Glikogenesis dan Glikogenolisis

- Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah proses mengubah prekursor nonkarbohidrat menjadi glukosa

atau glikogen. Substrat utamanya adalah asam-asam amino glukogenik, laktat, gliserol,

dan propionat. Hati dan ginjal adalah jaringan glukoneogenik utama.

Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan glukosa tubuh jika karbohidrat dari makanan

atau cadangan glikogen kurang memadai. Pasokan glukosa merupakan hal yang esensial

terutama bagi sistem saraf dan eritrosit. Kegagalan glukoneogenesis biasanya bersifat

fatal. Glukosa juga penting dalam mempertahankan kadar zat-zat antara siklus asam

sitrat meskipun asam lemak adalah sumber utama asetil-KoA di jaringan. Selain itu,

glukoneognenesis membersihkan laktat yang dihasilkan oleh otot dan eritrosit serta

gliserol yang dihasilkan oleh jaringan adiposa.

Tiga reaksi tidak-seimbang dalam glikolisis yang dikatalisis oleh heksokinase,

fosfofruktokinase, dan piruvat kinase, menghambat pembalikan sederhana glikolisis

untuk membentuk glukosa.

Pembalikan reaksi yang dikatalisis oleh piruvat kinase dalam glikolisis melibatkan dua

reaksi endotermik. Piruvat karboksilase mitokondria mengatalisis karboksilasi piruvat

menjadi oksaloasetat, suatu reaksi yang membutuhkan ATP dengan vitamin biotin

sebagai koenzim. Biotin mengikat CO2 dari bikarbonat sebagai karboksibiotin sebelum

penambahan CO2 ke piruvat. Enzim kedua, fosfoenolpiruvat karboksikinase,

mengatalisis dekarboksilasi dan fosforilasi oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat dengan

menggunakan GTP sebagai donor fosfat. Di hati dan ginjal, reaksi suksinat tiokinase

dalam siklus asam sitrat menghasilkan GTP, dan GTP ini digunakan untuk reaksi

fosfoenolpiruvat karboksikinase sehingga terbentuk hubungan antara aktivitas siklus

asam sitrat dan glukoneogenesis, untuk mencegah pengeluaran berlebihan oksaloasetat

untuk glukoneogenesis yang dapat mengganggu aktivitas siklus asam sitrat.

Perubahan fruktosa 1,6-bisfosfat menjadi fruktosa 6-fosfat, untuk pembalikan glikolisis,

dikatalisis oleh fruktosa 1,6-bisfosfatase. Keberadaan enzim ini menentukan apakah

suatu jaringan mampu membentuk glukosa tidah saja dari piruvat, tetapi juga dari triosa

fosfat. Enzim ini terdapat di hati, ginjal, dan otot rangka, tetapi mungkin tidak ditemukan

di otot jantung dan otot polos.

Perubahan glukosa 6-fosfat menjadi glukosa dikatalisis oleh glukosa 6-fosfatase. Enzim

ini terdapat di hati dan ginjal, tetapi tidak di otot dan jaringan adiposa, akibatnya tidak

dapat mengekspor glukosa ke dalam aliran darah.

Setelah transaminasi atau deaminasi, asam-asam amino glukogenik menghasilkan piruvat

atau zat-zat antara siklus asam sitrat. Oleh karena ini, reaksi yang dijelaskan sebelumnya

dapat menyebabkan perubahan laktat maupun asam amino glukogenik menjadi glukosa

atau glikogen.

Gliserol dibebaskan dari jaringan adiposa melalui lipolisis lipoprotein triasilgliserol

dalam keadaan kenyang: gliserol dapat digunakan untuk re-esterifikasi asam lemak bebas

menjadi triasilgliserol di jaringan adiposa atau hati, atau menjadi substrat untuk

glukoneogenesis di hati. Dalam keadaan puasa, gliserol yang dibebaskan dari lipolisis

triasilgliserol jaringan adiposa digunakan semata-mata sebatas substrat untuk

glukoneogenesis di hati dan ginjal.

Gambar 5. Glukoneogenesis

2. Metabolisme Protein2-4

a. Transaminasi

Proses katabolisme asam amino berupa pemindahan gugus amino darisuatu asam amino

ke senyawa lain. Reaksi transaminasi membutuhkan koenzim piridoxal phosphat (PLP)

yang berasal dari vitamin B6. Vitamin B6 digunakan untuk mengambil gugus amin pada

asam amino essensial lainnya,dan kemudian ditransfer ke asam amino lainnya.Contoh

keto.asam piruvat, ketoglutarat atau oksaloasaetat. Sehingga (keto) senyawa tersebut

diubah menjadi asam amino. Sedangkan asam amino diubah menjadi senyawa keto.

Enzim utama reaksi transaminasi adalah:

Alanin transaminase(alanin)

Glutatamat transaminase (glutamat)

Gambar 6. Transaminasi

b. Deaminasi oksidatif

Terjadi di dalam mitokondria dan dikatalisis oleh L-glutamat dehidrogenase (enzim yang

terdapat dalam matriks mitokondria).Merupakan reaksi kombinasi dari aminotransferase

dan glutamat DH. Glutamat DH menggunakan enzim allosterik komplek,yang dibagi

dalam:

a. Positive modulator ADP

b. Negative modulator GTP TCA

Dari proses deaminasi oksidatif,maka asam glutamat akan menghasilkan NH4+, dengan

NADP/NAD sebagai akseptor elektron.

Gambar 7. Deaminasi Oksidatif

c. Transport ammonia ke hati

NH4 atau ammonia adalah hasil dari deaminasi oksidasi glutamat bersifat toksik bagi

jaringan tubuh. Oleh karena itu ammonia harus diubah menjadi urea,yang akan terjadi di

dalam hati atau diubah menjadi glutamin yang akan di transport ke hati.Glutamin tidak

toksik, bersifat netral dan dapat lewat melalui sel membran secara langsung Dan

merupakan bentuk utama untuk transpor ammonia,sehingga terdapat di dalam darah lebih

tinggi dari asam amino yg lain. Glutamin yang akan berfungsi sebagai sumber gugus

amino pada berbagai reaksi biosintesis.

d. Sintesis urea dan siklus urea

Kebanyakan NH4 yang terbentuk dengan deaminasi asam amino dihati dikonversi menjadi

urea. Dan urea diekskresikan didalam urin. NH4 membentuk karbamoil fosfatdan di

mitokondria, gugus ini ditransfer ke ornitin membentuk sitrulin. Enzim yang terlibat

adalah ornitin karbamoil transferase.Sitrulin dikonversi menjadi arginin,setelah itu

ureanya dipisahkan dan ornitin dihasilkan kembali. Kebanyakan urea dibentuk dalam hati

dan kemudian akan dibuang melalui urin.Pada penyakit hati berat,nitrogen urea darah

turun dan NH3 darah meninggi,sekalipun pada orang-orang yang heterozigot untuk

defisiensi ini.

3. Metabolisme Lemak2

- Oksidasi Asam Lemak

Meskipun asam lemak mengalami oksidasi menjadi asetil-KoA dan disintesis dari asetil-

KoA, namun oksidasi asam lemak bukan merupakan pembalikan sederhana dari

biosintesis asam lemak, tetapi merupakan proses yang sama sekali berbeda dan

berlangsung di kompartemen sel yang berbeda. Pemisahan oksidasi asam lemak di

mitokondria dari biosintesis di sitosol memungkinkan tiap proses dikendalikan secara

individual, dan diintegrasikan sesuai kebutuhan jaringan. Setiap tahap pada oksidasi

asam lemak melibatkan turunan asil-KoA yang dikatalisis oleh enzim-enzim yang

berbeda, menggunakan NAD dan FAD sebagai koenzim, dan menghasilkan ATP. Proses

tersebut merupakan suatu proses aerob yang memerlukan keberadaan oksigen.

Asam lemak bebas (FFA) adalah asam lemak yang berada dalam keadaan tidak

teresterifikasi. Di plasma, FFA rantai-panjang berikatan dengan albumin, dan di sel

asam-asam ini melekat pada protein pengikat-asam lemak sehingga pada kenyataannya

asam-asam lemak ini tidak pernah benar-benar “bebas”. Asam lemak rantai-pendek lebih

larut air dan terdapat dalam bentuk asam tak terionisasi atau sebagai anion asam lemak.

Asam lemak mula-mula harus diubah menjadi suatu zat antara aktif sebelum dapat

dikatabolisme. Reaksi ini adalah satu-satunya tahap dalam penguraian sempurna suatu

asam lemak yang memerlukan energi dari ATP. Dengan adanya ATP dan koenzim A,

enzim tiokinase mengatalisis perubahan asam lemak menjadi asam lemak aktif atau asil-

KoA yang menggunakan satu fosfat berenergi-tinggi disertai pembentukan AMP dan

PPi. PPi dihidrolisis oleh pirofosfatase anorganik disertai hilangnya fosfat berenergi-

tinggi lainnya yang memastikan bahwa seluruh reaksi berlangsung hingga selesai. Asil-

KoA sintetase ditemukan di retikulum endoplasma, peroksisom, serta di bagian dalam

dan membran luar mitokondria.

Karnitin tersebar luas dan terutama banyak terdapat di otot. Asil-KoA rantai panjang

tidak dapat menembus membran dalam mitokondria. Namun, karnitin

palmitoiltransferase-I, yang terdapat di membran luar mitokondria, mengubah asil-KoA

rantai panjang menjadi asilkarnitin yang mampu menembus membran dalam dan

memperoleh akses ke sistem oksidasi-beta enzim. Karnitin-asilkarnitin translokase

bekerja sebagai pengangkut penukar di membran dalam mitokondria. Asil karnitin

diangkut masuk, dan disertai dengan pengangkutan keluar satu molekul karnitin. Asil

karnitin kemudian bereaksi dengan KoA yang dikatalisis oleh karnitin

palmitoiltransferase-II yang terletak di bagian dalam membran dalam. Asil-KoA

terbentuk kembali di matriks mitokondria dan karnitin dibebaskan.

Pada oksidasi-beta , terjadi pemutusan tiap dua karbon dari molekul asil-KoA-beta yang

dimulai dari ujung karboksil. Rantai diputus antara atom karbon -alfa (2) dan –beta (3)

karena itu dinamai oksidasi-beta. Unit dua karbon yang terbentuk adalah asetil-KoA;

Jadi, palmitoil-KoA menghasilkan delapan molekul asetil-KoA.

Asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dioksidasi melalui jalur oksidasi-beta,

yang menghasilkan asetil-KoA sampai tersisa sebuah residu tiga karbon (propionil-

KoA). Senyawa ini diubah menjadi suksinil-KoA, suatu konstituen siklus asam sitrat.

Karena itu, residu propionil dari asam lemak rantai ganjil adalah satu-satunya bagian

asam lemak yang bersifat glukogenik.

- Lipogenesis

Asam lemak disintesis oleh sistem ekstramitokondria yang bertanggung jawab untuk

menyintesis palmitat dari asetil-KoA di sitosol. Pada sebagian besar mamalia, glukosa

adalah substrat utama untuk lipogenesis, tetapi pada hewan pemamah biak substrat

tersebut adalah asetat, yaitu molekul bahan bakar terpenting yang dihasilkan dari

makanan.

Jalur utama sintesis de novo asam lemak berlangsung di sitosol. Sistem ini terdapaat di

banyak jaringan, meliputi hati, ginjal, otak, paru, kelenjar mamaria, dan jaringan adiposa.

Kebutuhan kofaktornya mencakup NADPH, ATP, Mn2+, biotin, dan HCO3-. Asetil-KoA

adalah substrat langsungnya, dan palmitat bebas adalah produk akhirnya.

Pembentukan malonil-KoA adalah tahap awal dan pengendali dalam sistem asam lemak.

Bikarbonat sebagai sumber CO2 diperlukan dalam reaksi awal untuk karboksilasi asetil-

KoA menjadi malonil-KoA dengan keberadaan ATP dan asetil-KoA karboksilase.

Asetil-KoA karboksilase memerlukan vitamin biotin. Enzim ini adalah suatu protein

multienzim yang mengandung subunit-subunit identik dengan jumlah bervariasi, masing-

masing mengandung biotin, biotin karboksilase, protein pembawa biotin karboksil, dan

transkarboksilase, serta tempat alosterik regulatorik. Reaksi ini berlangsung dalam dua

tahap: karboksilasi biotin yang melibatkan ATP dan pemindahan karboksil ke asetil-KoA

untuk membentuk malonil-KoA.

Kompleks asam lemak sintase adalah suatu polipeptida yang mengandung tujuh aktivitas

enzim. Pada bakteri dan tumbuhan, masing-masing enzim pada sistem asam lemak

sintase terpisah, dan ditemukan radikal asil dalam betuk kombinasi dengan suatu protein

yang disebut protein pengangkut asil (ACP). Namun pada ragi, mamalia, dan unggas,

sistem sintase adalah suatu kompleks polipeptida multienzim yang memasukkan ACP

dan mengambil alih peran KoA. Kompleks ini mengandung vitamin asam pantotenat

dalam bentuk 4’-fosfopantetein. Pemakaian satu unit fungsional multienzim memiliki

keunggulan berupa tercapainya efek kompartementalisasi proses di dalam sel tanpa perlu

membentuk sawar permeabilitas, dan sintesis semua enzim di kompleks tersebut

terkoordinasi karena dikode oleh satu gen.

Pada mamalia, kompleks asam lemak sintase adalah suatu dimer yang terdiri dari dia

monomer identik, masing-masing menganding ketujuh aktivitas enzim lemak sintase

pada satu rantai polipeptida. Pada awalnya, suatu molekul priming asetil-KoA berikatan

dengan gugus –SH sistein yang dikatalisis oleh asetil transasilase. Malonil-KoA

berikatan dengan –SH di dekatnya pada 4’-fosfopantetein ACP di monomer yang lain

yang dikatalisis oleh malonil transasilase, untuk membentuk asetil-malonil enzim. Gugus

asetil menyerang gugus metilen di residu malonil yang dikatalisis oleh 3-ketoasil sintase

dan membebaskan CO2, membentuk 3-ketoasil enzimm membebaskan gugus –SH

sistein. Dekarboksilasi memungkinkan reaksi tersebut berlangsung tuntas, dan menarik

sekuens reaksi keseluruhan ke arah selanjutnya. Gugus 3-ketoasil akan tereduksi,

terdehidrasi, dan kembali tereduksi untuk membentuk enzim asil-S jenuh. Molekul

malonil-KoA baru berikatan dengan –SH pada 4’fosfopantetein, menggeser residu asil

jenuh ke gugus –SH sistein bebas. Rangkaian reaksi diulang enam kalo lagi sampai

terbentuk radikal asil 16-karbon (palmitil) yang jenuh. Senyawa ini dibebaskan dari

kompleks enzim oleh aktivitas enzim ketujuh di kompleks, yaitu tioesterase. Palmitat

bebas harus diaktifkan menjadi asil-KoA sebelum dapat diproses lebih lanjut melalui

jalur metabolik lain. Biasanya palmitat ini mengalami estrifikasi menjadi asilgliserol,

pemanjangan rantai atau desaturasi, atau esterifikasi menjadi ester kolesteril.

Asetil-KoA yang digunakan sebagai primer membentuk atom karbon 15 dan 16 pada

palmitat. Penambahan seluruh unit C2 selanjutnya adalah melalui malonil-KoA.

Gambar 8. Lipogenesis

- Metabolisme Kolestrol

Kolesterol terdapat di jaringan dan plasma sebagai kolesterol bebas atau dalam bentuk

simpanan, yang berikatan dengan asam lemak rantai-panjang sebagai ester kolesteril. Di

dalam plasma, kedua bentuk tersebut diangkut dalam lipoprotein. Kolesterol adalah lipid

amfipatik dan merupakan komponen struktural esensial pada membram dan laposan luar

lipoprotein plasma. Senyawa ini disintesis di banyak jaringan dari asetil-KoA dan

merupakan prekursor semua steroid lain di tubuh.

Biosintesis kolesterol dapat dibagi menjadi lima tahap. Tahap pertama adalah biosintesis

mevalonat. HMG-KoA dibentuk melalui reaksi-reaksi yang digunakan di mitokondria

untuk membentuk badan keton. Namin, karena sintesis kolesteriol berlangsing di luar

mitokondria, kedua jalur ini berbeda. Pada awalnya, dua molekul asetil-KoA bersatu

untuk membentuk asetoasetil-KoA yang dikatalisis oleh tiolase sitosol. Asetoasetil-KoA

mengalami kondensasi dengan molekul asetoasetil-KoA lain yang dikatalisis oleh HMG-

KoA sintase untuk membentuk HMG-KoA yang direduksi menjadi mevalonat oleh

NADPH dan dikatalisis oleh HMG-KoA reduktase. Ini adalah tahap regulatorik utama di

jalur sintesis kolesterol.

Tahap 2 adalah pembentukan unit isoprenoid. Mevalonat mengalami fosforilasi secara

sekuensial oleh ATP dengan tiga kinase, dan setelah dekarboksilasi terbentuk unit

isoprenoid aktif, isopentenil difosfat.

Tahap ketiga adalah enam unit isoprenoid membentuk skualen. Isopentenil difosfat

mengalami isomerasi melalui pergeseran ikatan rangkap untuk membentuk dimetilalil

difosfat, yang kemudian bergabung dengan molekul lain isoprenoil difosfat untuk

membentuk zat antara sepuluh-karbon geranil difosfat. Kondensasi lebih lanjut dengan

isopentenil difosfat membentuk farnesil difosfat. Dua molekul farnesil difosfat

bergabung di ujung difosfat untuk membentuk skualen. Pada awalnya, pirofosfat

anorganik dieliminasi, yang membentuk praskualen difosfat, yang kemudian mengalami

reduksi oleh NADPH disertai eliminasi satu molekul pirofosfat anorganik lainnya.

Tahap empat adalah pembentukan lanosterol. Skualen dapat melipat membentuk suatu

struktur yang sangat mirip dengan inti steroid. Sebelum terjadi penutupan cincin, skualen

diubah menjadi skualen 2,3-epoksida oleh oksidase berfungsi campuran, skulaen

epoksidase di retikulum endoplasma. Gugus metil di C14 dipindahkan ke C13 dan yang

ada di C8 ke C14 sewaktu terjasdi siklisasi, dikatalisis oleh oksidoskualen: lanosterol

siklase.

Tahap lima adalah pembentukan kolesterol. Pembentukan kolesterol dari lanosterol

berlangsung di membran retikulum endoplasma dan melibatkan pertukaran-pertukaran di

inti steroid dan rantai samping. Gugus metil di C14 dan C4 dikeluarkan untuk membentuk

14-desmetil lanosterol dan kemudian zimosterol. Ikatan rangkap di C8-C9 kemudian

dipindahkan ke C5-C6 dalam dua langkah, yang membentuk demosterol. Akhirnya, ikatan

rangkap rantai samping direduksi, dan menghasilkan kolesterol

Gambar 9. Metabolisme Kolestrol

4. Hormon yang Berperan

a. Insulin1,5-7

Insulin memiliki efek penting dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein.

Hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah serta

mendorong penyimpanan nutrien-nutrien tersebut. Sewaktu molekul-molekul nutrien ini

memasuki darah selama keadaan absortif, insulin meningkatkan penyerapan mereka oleh

sel dan konversi, masing-masing menjadi glikogen, trigliserida, dan protein. Insulin

menjalankan efeknya yang beragam dengan mengubah transportasi nutrien spesifik dari

darah ke dalam sel atau dengan mengubah aktivitas enzim-enzim yang terlibat dalam

jalur metabolik tertentu.

Efek Fisiologis Insulin

Insulin menyediakan glukosa untuk sebagian besar sel tubuh, melewati membran sel

dalam mekanisme carrier (mekanisme ini tidak memfasilitasi aliran glukosa ke jaringan

otak, tubulus ginjal, mukosa usus, atau ke sel-sel darah merah.)

Insulin memperbesar simpanan lemak dan protein dalam tubuh.Insulin meningkatkan

transpor asam amino dan asam lemak daridarah ke dalam sel.Insulin meningkatkan

sintesis protein dan lemak, serta menurunkankatabolisme protein dan lemak.Insulin

meningkatkan penggunaan karbohidratuntuk energi.Insulin memfasilitasi penyimpanan

glukosa dalam bentuk glikogenpada otot rangka dan hati.Insulin memperbesar cadangan

glukosa berlebih dalam bentuk lemakpada jaringan adiposa.

Efek pada Karbohidrat

Pemeliharaan homeostatis glukosa darah adalah fungsi pankreas yang sangat penting.

Konsentrasi glukosa dalam darah ditentukan oleh keseimbangan yang ada antara proses-

proses sebagai berikut :

Penyerapan glukosa dari saluran-saluran pencernaan,

Transportasi glukosa ke dalam sel,

Pembentukan glukosa oleh sel (terutama di hati),

dan (secara abnormal) ekskresi glukosa oleh urin.

Insulin memiliki 4 efek yang dapat menurunkan kadar glukosa darah dan meningkatkan

penyimpanan karbohidrat sebagai berikut :

1. Insulin memudahkan masuknya glukosa ke dalam sebagian besar sel. Molekul

glukosa tidak mudah menembus membran sel tanpa adanya insulin. Dengan demikian

sebagian besar jaringan sangat bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa dari

darah dan menggunakannya. Insulin menggunakan mekanisme difusi terfasilitasi

(dengan perantara pembawa) glukosa ke dalam sel-sel tergantung insulin tersebut dengan

fenomena transporter recruitment.Glukosa dapat masuk ke dalam sel hanya melalui

pembawa di membran plasma di membran plasma yang dikenal sebagai glucose

transporter(pengangkutan glukosa). Sel-sel tergantung insulin memiliki simpanan

pengangkut glukosa intrasel. Pengangkutan-pengangkutan tersebut diinsersikan ke dalam

membran plasma sebagai respons terhadap peningkatan sekresi insulin, sehingga terjadi

peningkatan pengangkutan glukosa ke dalam sel. Apabila sekresi insulin berkurang,

pengangkut-pengakut tersebut sebagian ditarik dari membran sel dan dikembalikan ke

simpanan intrasel.

Beberapa jaringan tidak bergantung pada insulin untuk menyerap glukosa, yaitu otak,

otot yang aktif, dan hati. Otak yang terus menerus memerlukan pasokan glukosa untuk

memenuhi kebutuhan energinya setiap saat, mudah dimasuki oleh glukosa setiap saat.

Untuk alasan yang masih belum jelas, sel-sel otot rangka tidak bergantung pada insulin

untuk menyerap glukosa selama beraktivitas, walaupun dalam keadaan istirahat sel-sel

tersebut bergantung pada insulin. Kenyataan ini penting dalam pelaksanaan diabetes

melitus (defisiensi insulin), seperti akan dijelaskan. Hati juga tidak bergantung pada

insulin utnuk menyerap glukosa; namun, insulin akan meningkatkan metabolisme

glukosa oleh hati dengan merangsang langkah pertama metabolisme glukosa, fosforilasi

glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Fosforilasi glukosa pada saat molekul ini memasuki

sel menyebabkan konsentrasi intrasel glukosa ‘’polos’’ tetap rendah sehingga tetap

terdapat gradien konsentrasi yang mempermudah difusi terfasilitasi glukosa ke dalam sel.

2. Insulin merangsang glikogenesis,pembentukan glikogen dari glukosa, baik di otot

maupun di hati.

3. Insulin menghambat glikogenolisis,penguraian glikogen menjadi glukosa. Dengan

menghambat penguraian glikogen, insulin meningkatkan penyimpanan karbohidrat dan

menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati.

4. Insulin selanjutnya menurunkan pengeluaran glukosa oleh hati dengan menghambat

glikoneogenesis, perubahan asam amino menjadi glukosa di hati. Insulin melakukan hal

ini melalui dua cara yaitu dengan menurunkan jumlah asam amino di dalam darah yang

tersedia bagi hati untuk glikoneogenesis, dan dengan menghambat enzim-enzim hati

yang diperlukan untuk mengubah asam amino menjadi glukosa.

Dengan demikian, insulin menurunkan konsentrasi glukosa darah dengan meningkatkan

penyerapkan glukosa dari darah untuk digunakan dan disimpan oleh sel, sementara

secara simultan menghambat dua mekanisme yang digunakan oleh hati untuk

mengeluarkan glukosa baru ke dalam darah (glikonelisis dan glukoneogenesis). Insulin

adalah satu-satunya hormon yang mampu menurunkan kadar glukosa darah.

Efek pada Lemak

Insulin memiliki banyak efek untuk menurukan kadar asam lemak darah dan mendorong

pembentukan simpanan trigliserida. Insulin meningkatkan transportasi glukosa ke dalam

sel jaringan adiposa, seperti yang dilakukannya pada kebanyakan sel tubuh. Glukosa

berfungsi sebagai prekusor untuk pembentukan asam lemak dan gliserol, yaitu bahan

mentah untuk pembentukan trigliserida.

Insulin mengaktifkan enzim-enzim yang mengkatalisasi pembentukan asam lemak dari

turunan glukosa. Insulin meningkatkan masuknya asam-asam lemak dari darah ke dalam

sel jaringan adiposa.Insulin menghambat lipolisis (penguraian lemak) sehingga terjadi

penurunan asam lemak dari jaringan adiposa ke dalam darah. Secara kolektif efek-efek

itu mendorong pengeluaran glukosa dan asam lemak dari darah dan meningkatkan

penyimpanan keduanya sebagai trigliserida.

Efek pada Protein

Insulin menurunkan kadar asam amino darah dan meningkatkan sintesis protein sebagai

berikut :

1. Insulin mendorong aktif asam-asam amino dari darah ke dalam otot dan jaringan lain.

2. Insulin meningkatkan kecepatan penggabungan asam amino ke dalam protein dengan

merangsang perangkat pembuat protein di dalam sel.

3. Insulin menghambat penguraian protein.

Akibat kolektif efek ini adalah efek anabolik protein. Karena itu, insulin esensial bagi

pertumbuhan normal. Stimulus utama untuk meningkatkan sekresi insulin adalah

peningkatan konsentrasi glukosa darah. Kontrol utama atas sekresi insulin adalah sistem

umpan balik negatif langsung antara sel ß pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah

yang mengalir ke sel-sel tersebut. Peningkatan kadar glukosa darah, seperti yang terjadi

setelah penyerapan makanan, secara langsung merangsang sintesis dan pengeluaran

insulin oleh sel ß. Insulin yang meningkat tersebut, pada gilirannya menurunkan kadar

glukosa darah ke tingkat normal karena terjadi peningkatan pemakaian dan penyimpanan

zat gizi ini.

Sebaliknya penurunan glukosa darah di bawah normal, seperti yang terjadi saat puasa,

secara langsung menghambat sekresi insulin. Penurunan kecepatan reaksi insulin ini

menyebabkan perubahan metabolisme dari keadaan absortif ke keadaan pascaabsortif.

Dengan demikian, sistem umpan balik negatif sederhana ini mampu mempertahankan

pasokan glukosa ke jaringan secara konstan tanpa memerlukan peran serta saraf atau

hormon lain.

Kendali Sekresi Insulin

Efek Terhadap Kadar Glukosa Darah

Peningkatan kadar glukosa darah, misalnya setelah makan, akanmenstimulasi sel β untuk

memproduksi insulin. Insulinmenyebabkan glukosa berdifusi ke dalam sel yang

akanmemakainyasebagai energi, mengubahnya menjadi glikogen dalam hati, atau

menjadi lemak dalam jaringan adiposa.Jika kadar glukosa darah turun, laju sekresi

insulin juga turun.Insulin yang meningkat tersebut, pada gilirannya, menurunkan kadar

glukosa darah ke tingkat normal karena terjadi peningkatan pemakaian dan penyimpanan

zat gizi ini. Sebaliknya, penurunan glukosa darah di bawah normal, seperti yang terjadi

saat puasa, secara langsung menghambat sekresi insulin.Penurunan kecepatan sekresi

insulin ini menyebabkan perubahan metabolisme dari keadaan absorptif ke keadaan

pasca-absorptif. Dengan demikian, sistem umpan-balik negatif sederhana ini mampu

mempertahankan pasokan glukosa ke jaringan secara konstan tanpa memerlukan peran

serta saraf atau hormon lain.

Selain konsentrasi glukosa plasma, berbagai masukan berikut juga berperan dalam

mengatur sekresi insulin.Peningkatan kadar asam amino plasma, seperti yang terjadi

setelah memakan makanan tinggi protein, secara langsung merangsang sel-sel Funtuk

meningkatkan sekresi insulin. Melalui mekanisme umpan-balik negatif, peningkatan

insulin tersebut meningkatkan masuknya asam-asam amino tersebut ke dalam sel,

sehingga kadar asam amino dalam darah menurun sementara sintesis protein meningkat.

Hormon pencernaan utama yang disekresikan oleh saluran pencernaan sebagai respons

terhadap adanya makanan terutama gastric inhibitory peptide(peptida inhibitorik

lambung), merangsang sekresi insulin pankreas yang memiliki efek regulatorik langsung

pada sistem pencernaan. Melalui kontrol ini,sekresi insulin meningkat secara

"feedforward"atau antisipatorik bahkan sebelum terjadi penyerapan zat gizi yang

meningkatkan kadar glukosa dan asam amino dalam darah.

Sistem saraf otonom secara langsung juga mempengaruhi sekresi insulin. Pulau-pulau

Langerhans dipersarafi oleh banyak serat saraf parasimpatis (vagus) dan simpatis.

Peningkatan aktivitas parasimpatis yang terjadi sebagai respons terhadap makanan dalam

saluran pencernaan merangsang pengeluaran insulin. Keadaan ini juga merupakan

mekanisme feedforwardsebagai antisipasi terhadap penyerapan zat-zat gizi. Sebaliknya,

stimulasi simpatis dan peningkatan pengeluaran epinefrin akan menghambat sekresi

insulin. Penurunan insulin memungkinkan kadar glukosa darah meningkat; suatu respons

yang sesuai untuk keadaan-keadaan pada saat terjadi aktivitas sistem simpatis—yaitu,

stress (fight or flight)dan olahraga. Pada kedua keadaan tersebut, diperlukan tambahan

bahan bakar untuk aktivitas otot.Secara singkat, insulin merangsang jalur-jalur

biosintetik yang menyebabkan peningkatan pemakaian glukosa, peningkatan

penyimpanan karbohidrat dan lemak, dan peningkatan sintesis protein. Karena itu,

hormon ini menurunkan kadar glukosa, asam lemak, dan asam amino dalam darah. Pola

metabolik ini khas untuk keadaan absorptif. Memang, sekresi insulin meningkat selama

keadaan ini dan bertanggung jawab mengubah jalur metabolik menjadi anabolisme netto.

Insulin yang berlebihan menyebabkan hipoglikemia yang menimbulkan kelaparan bagi

otak.

Efek Terhadap Glukagon

Glukagon mempengaruhi sekresi insulin melalui peningkatan konsentrasi glukosa darah.

Efek glukagon dan insulin berlawanan. Hal ini untuk mempertahankan kadar gula darah

normal selama berpuasa atau makan.

Sekresi glukagon dikendalikan oleh kadar gula darah. Kadar gula darah yang rendah

menstimulasi sel-sel alfa untuk memproduksi glukagon.Glukagon menyebabkan

pelepasan glukosa dari hati, sehingga glukosa darah meningkat.Peningkatan kadar

glukosa darah menghambat pelepasan glukagon melalui mekanisme umpan balik negatif.

Selain itu terdapat hormon yang secara tidak langsung mempengaruhi sekresi

insulinantara lain;

a. Hormon pertumbuhan, ACTH, dan hormon gastrointestinal, seperti gastrin, sekretin

dan kolesistokinin, semuanya menstimulasi sekresi insulin.

b. Somatostatin, diproduksi oleh sel-sel δpankreas dan hipotalamus, menghambat sekresi

insulin dan glukagon serta menghalangi absorpsi intestinal terhadap glukosa.

b. Glukagon1

Pada umumnya, glukagon melawan efek insulin.Walaupun insulin berperan sentral

dalam mengontrol antara keadaan absortif dan pasca absortif, produk sekretorik sel α

pulau Langerhans pankreas, yaitu glukagon, juga sangat penting. Banyak pakar ilmu

memabndang sel-sel ß penghasil insulin dan sel sel α penghasil glukagon sebagai

pasangan sistem endokrin yang sekresi kombinasinya merupakan faktor utama dalam

mengatur metabolisme bahan bakar.

Efek Fisiologis Glukagon

Glukagon meningkatkan penguraian glikogen hatimenjadi glukosa (glikogenesis),

sehingga kadar glukosa darah meningkat.Glukagon meningkatkan sintesis glukosadari

sumber nonkarbohidrat (gluokoneogenesis) dalam hati.

Efek pada Karbohidrat

Efek keseluruhan glukagon pada metabolisme karbohidrat timbul akibat peningkatan

pembentukan dan pengeluaran glukosa oleh hati sehingga terjadi peningkatan kadar

glukosa darah. Glukagon menimbulkan efek hiperglikemik dengan menurunkan sintesis

glikogen, meningkatkan sintesis glikogenolisis, dan merangsang glukoneogenesis.

Efek pada Lemak

Glukagon juga melawan efek insulin berkenaan dengan metabolisme lemak dengan

mendorong penguraian lemak dan menghambat sintesis trigliserida.Glukagon

meningkatan pembentukan ketogenesisdi hati dengan mendorong perubahan asam lemak

menjadi bahan keton. Dengan demikian di bawah pengaruh glukagon, kadar asam lemak

dan badan keton dalam darah meningkat.

Efek pada Protein

Glukagon menghambat sintesis protein dan meningkatkan penguraian protein di hati.

Walaupun meningkatkan katabolisme protein di hati, glukagon tidak memiliki efek

bermakna pada kadar asam-amino darah karena hormon ini tidak mempengaruhi protein

otot, simpanan protein yang utama di tubuh.

Sekresi Glukagon Meningkat Selama Keadaan Pasca-Absorptif

Dengan mempertimbangkan efek katabolik glukagon pada simpanan energi tubuh,sekresi

glukagon meningkat selama keadaan pasca-absorptif dan menurun selama keadaan

absorptif, berkebalikan dengan sekresi insulin.Pada kenyataannya, insulin kadang-

kadang disebut sebagai "hormon pesta" dan glukagon sebagai "hormon puasa". Insulin

cenderung menyebabkan zat-zat gizi disimpan saat kadar mereka dalam darah tinggi,

misalnya setelah makan, sedangkan glukagon mendorong katabolisme simpanan zat gizi

antara waktu makan untuk mempertahankan kadar zat-zat gizi tersebut dalam darah,

terutama glukosa darah.

Seperti sekresi insulin, faktor utama yang mengatur sekresi glukagon adalah efek

langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin.Dalam hal ini, sel-sel α

pankreas meningkatkan sekresi glukagon sebagai respons terhadap penurunan glukosa

darah.Efek hiperglikemik hormon ini cenderung memulihkan konsentrasi glukosa darah

ke normal. Sebaliknya, peningkatan konsentrasi glukosa darah, seperti yang terjadi

setelah makan, menghambat sekresi glukagon, yang juga cenderung memulihkankadar

glukosa darah ke normal.

Dengan demikian, terdapat hubungan umpan-balik negatif langsung antara konsentrasi

glukosa darah dan kecepatan sekresi sel α, tetapi hubungan tersebut berlawanan arah

dengan efek glukosa darah pada sel β,dengan kata lain, peningkatan kadar glukosa darah

menghambat sekresi glukagon tetapi merangsang sekresi insulin, sedangkan penurunan

glukosa darah menyebabkan peningkatan sekresi glukagon dan penurunan sekresi

insulin.

Karena glukagon meningkatkan glukosa darah dan insulin menurunkan glukosa darah,

perubahan sekresi hormon-hormon pankreas sebagai respons terhadap penyimpangan

glukosa ini bekerja sama secara homeostasis untuk memulihkan kadar glukosa darah ke

normal. Demikian juga, penurunan konsentrasi asam lemak darah secara langsung

merangsang pengeluaran glukagon dan menghambat pengeluaran insulin oleh pankreas,

keduanya merupakan mekanisme kontrol umpan-balik negatif untuk memulihkan kadar

asam lemak darah ke normal.

Efek-efek yang berlawanan dari konsentrasi glukosa dan asam lemak darah pada sel α

dan βpankreas tersebut sesuai untuk mengatur kadar molekul-molekul nutrien dalam

sirkulasi darah, karena efek insulin dan glukagon pada metabolisme karbohidrat dan

lemak saling berlawanan. Efek konsentrasi asam amino darah pada sekresi kedua hormon

ini adalah cerita yang lain. Peningkatan konsentrasi asam amino darah merangsang

sekresi glukagon daninsulin.Mengapa hal ini tampak paradoks, karena glukagon tidak

menimbulkan efek apapun pada konsentrasi asam amino darah. Efek peningkatan kadar

asam amino darah yang sama pada sekresi glukagon dan insulin akan masuk akal apabila

anda meneliti efek kedua hormon ini pada kadar glukosa darah.

Apabila selama penyerapan makanan kaya protein, peningkatan asam amino darah hanya

merangsang sekresi insulin, dapat terjadi hipoglikemia. Karena setelah mengkonsumsi

makanan kaya protein hanya terdapat sedikit karbohidrat untuk diserap, peningkatan

sekresi insulin yang dipicu oleh asam amino akan menyebabkan sebagian besar glukosa

masuk ke dalam sel, sehingga terjadi penurunan mendadak kadar glukosa darah yang

tidak sesuai.

Namun, peningkatan sekresi glukagon yang terjadi secara bersamaan karena dirangsang

oleh peningkatan kadar asam amino darah akan meningkatkan pembentukan glukosa

oleh hati. Karena efek hiperglikemik glukagon melawan efek hipoglikemik insulin, hasil

akhir setelah kita mengkonsumsi makanan kaya protein tetapi rendah karbohidrat adalah

kestabilan kadar glukosa darah (dan pencegahan hipoglikemia sel-sel otak).

5. Pola Makan8-9

Gambar 10. Piramida Makanan

Gambar diatas menunjukan tentang piramida makanan. Pada piramida makanan ini

tergambar proporsi dan komposisi dari masing-masing komponen zat gizi. Yang dimaksud

dengan makanan 4 sehat 5 sempurna adalah bahan makanan yang terdapat di dalam

piramida makanan ini ditambah dengan asupan susu setiap hari. Adapun keempat bahan

lain selain susu ialah:

a) Karbohidrat kompleks

- yang dimaksud dengan karbohidrat kompleks ialah makanan yang mengandung

oligosakarida dan polisakarida (lebih dari 2 gugus gula). Bahan makanan yang

mengandung karbohidrat kompleks ialah nasi, roti, mie, kentang, umbi-umbian ataupun

sagu.

b) Karbohidrat simpleks

- yang dimaksud dengan karbohidrat simpleks ialah bahan makanan yang mengandung

monosakarida dan disakarida yang lebih mudah mengalami oksidasi di dalam tubuh untuk

menghasilkan energi. Frekuensi makan karbohidrat simpleks ialah yang terkecil dibanding

zat gizi yang lain. Bahan makanan seperti madu mengandung jenis karbohidrat ini.

c) Protein

- bahan makanan yang mengandung protein berfungsi sebagai zat pembangun tubuh.

Protein memiliki fungsi yang sangat khas dan penting bagi kelanjutan struktural tubuh.

Oleh karena itu asupan protein seperti yang terkandung di dalam daging, ikan, tahu,

tempe, dan kacang-kacangan menjadi hal yang penting bagi tubuh.

d) Vitamin dan Mineral

- bahan makanan ini merupakan jenis bahan makanan kedua terbanyak yang harus diberi.

Fungsinya tentu saja menjaga kestabilan proses dalam tubuh. Adapun bahan makanan

yang mengandung vitamin dan mineral adalah sayur dan buah-buahan.

e) Susu

- sebagai pelengkap yang berfungsi membantu pertumbuhan tulang dan gigi.

Pola makan yang normal terdiri dari ketiga bahan makanan utama yaitu protein 10-15%

total kalori/hari, lemak 20-35% total kalori/hari dan karbohidrat 65-70% total kalori/hari.

Komposisi ini bukanlah hal yang mutlak karena hanya berdasarkan rata-rata kelompok,

sedangkan kebutuhan setiap individu bervariasi tergantung pada berbagai faktor antara

lain aktivitas sehari-hari. Setelah dikonsumsi, bahan makanan akan dioksidasi dalam

tubuh. Hasil oksidasi tersebut adalah berupa energi. 1 gram lemak menghasilkan energi

sebesar 9 kkal/gram. Sedangkan 1 gram protein dapat menghasilkan 4 kkal/gram. 1 gram

karbohidrat menghasilkan 4 kkal/gram. Sehingga bila diketahui kadar karbohidrat, protein

dan lemak dari berbagai bahan makanan, kita dapat mengetahui jumlah kalori suatu bahan

makanan dan asupan kalori perhari seseorang.

Pola makan yang baik bagi pemenuhan kebutuhan sehari-hari dirumuskan melalui

pedoman umum gizi seimbang (PUGS). Ada 13 poin dalam penjabaran PUGS. Tiga belas

langkah ini adalah penjabaran dari 4 sehat 5 sempurna dalam kehidupan sehari-hari. Yang

dimaksud dengan PUGS ialah:

i. Makanlah aneka ragam makanan

ii. Makanlah makanan untuk memenuhi kecukupan energi

iii. Makanlah makanan sumber karbohidrat setengah dari kebutuhan energi

iv. Batasi konsumsi lemak dan minyak sampai seperempat dari kebutuhan energi

v. Gunakan garam beryodium

vi. Makanlah makanan sumber zat besi

vii. Berikan ASI saja kepada bayi sampai umur empat bulan

viii. Biasakan makan pagi

ix. Minumlah air bersih, aman yang cukup jumlahnya

x. Lakukan kegiatan fisik dan olah raga secara teratur

xi. Hindari minum minuman beralkohol

xii. Makanlah makanan yang aman bagi kesehatan

xiii. Bacalah label pada makanan yang dikemas.

Kesimpulan

Gizi yang cukup serta pola makan yang baik akan memberikan dampak yang cukup

signifikan pada saat proses pertumbuhan. Proses pertumbuhan bisa berjalan dengan baik

dengan pencernaan dan metabolisme yang baik. Proses metabolisme di dalam tubuh juga

dipengaruhi oleh beberapa hormon pankreas seperti insulin dan glukagon.

Daftar Pustaka

1. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke system. 6th ed. Jakarta: EGC; 2012.h.725-90.

2. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia harper.27th ed. Jakarta: EGC;

2013.h.95-287.

3. Lehninger AL. Dasar-dasar biokimia. Jakarta: Erlangga; 1990.

4. Barasi ME. Nutrition at a glance. Alih basaha, Hermin Salim. Jakarta: Erlangga; 2009.

5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2003.hal.318-321

6. Guyton, Hall. Fisiologi kedokteran. Jakarta: EGC; 2006.hal.1221-1239.

7. Ganong WF. Buku ajar fisiologi. Edisi ke-22. Jakarta: EGC; 2005.hal.320-341.

8. Hall JE. Fisiologi kedokteran. Ed. 11. Jakarta: 2010; EGC. h. 517-553

9.Pola makan sehat dan gaya hiddup yang benar. Diunduh dari:

http://gayahidupsehat.org/pola-makan-sehat/. 13 Oktober 2013.