tugas puasa

download tugas puasa

of 15

Transcript of tugas puasa

  • 7/22/2019 tugas puasa

    1/15

    METABOLISME TUBUH PADA SAAT BERPUASA

    Oleh:

    Siti Nur Avida 101810301010

    Tia Lestari 101810301012

    Agita Raka Pratiwi 101810301013

    Rizki Izza Naftalin 101810301016

    Kamaludin Husna H. 101810301017

    JURUSAN KIMIA

    FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    UNIVERSITAS JEMBER

    2013

  • 7/22/2019 tugas puasa

    2/15

    METABOLISME TUBUH PADA SAAT BERPUASA

    1. Metabolisme pada saat sahurSetelah sahur makanan yang kita makan dalam bentuk molekul kompleks seperti

    karbohidrat polisakarida, protein, dan lemak akan didegradasi di saluran cerna (lambung)

    menjadi molekul sederhana seperti glukosa, asam amino, asam lemak, dan gliserol.Molekul

    sederhana ini akan diabsorbsi oleh usus masuk ke saluran darahdan melalui saluran darah

    ditranspor ke hati, otot, jaringan adiposa (khusus lipid triasilgliserol) serta jaringan lainnya

    yang membutuhkan. Selanjutnya glukosa, asam amino, asam lemak, dan gliserol didegradasi

    lagi di dalam sel hati kemudian dibawa ke jantung untuk didistribusikan ke seluruh sel tubuh

    melalui aliran darah dan dimanfaatkan sebagai sumber energi dan bahan baku untuk sintesismakromolekul yang dibutuhkan.Absorbsi makanan ini berlangsung antara tiga sampai enam

    jam, tergantung jumlah dan kandungan makanan yang dikonsumsi saat sahur. Bersahur

    dengan jenis makanan yang kompleks (polisakarida) dan berenergi tinggi dari sumber

    karbohidrat (nasi, roti, madu) serta banyak mengandung serat (sayur dan buah) akan

    memperlambat pengosongan lambung sehingga masa absorbsi lebih lama/rasa lapar lebih

    lambat.

    Setelah mengonsumsi makanan di waktu sahur, kadar glukosa, lemak, dan asam amino

    dalam darah akan meningkat. Kondisi ini direspons oleh otak (sistem saraf pusat) dengan

    mengirim sinyal ke sel beta-pulau langerhans pankreas untuk memproduksi hormon insulin

    (hormon anabolik) dan menghambat pembentukan hormon glukagon. Insulin kemudian

    dibawa aliran darah ke sel/organ target (terutama otot dan hati) yang memiliki reseptor

    terhadap insulin. Hormon insulin inilah yang nantinya berperan dalam proses degradasi

    glukosa dalam sel.

    Interaksi insulin dan reseptornya mengakibatkan glukosa darah dapat masuk ke dalam

    sel melalui transpor glukosa (GLUT) sehingga glukosa dalam darah dari proses absorbsi

    terangkut dan dapat dimanfaatkan oleh sel. Ada beberapa tahapan dalam proses sekresi

    insulin, setelah adanya rangsangan oleh molekul glukosa.

    1. Tahap pertama adalah proses glukosa melewati membrane sel. Untuk dapat melewatimembrane sel beta dibutuhkan bantuan Glucose transporter(GLUT).Glucose transporter

    (GLUT)adalah senyawa asam amino yang terdapat di dalam berbagai sel yang berperan

    dalam proses metabolism glukosa. Fungsinya sebagai kendaraan pengangkut glukosa

    masukdari luar ke dalam sel jaringan tubuh. Glucose transporter2 (GLUT 2)yang terdapat

  • 7/22/2019 tugas puasa

    3/15

    dalam sel beta misalnya, diperlukan dalam proses masuknya glukosa dari dalam darah,

    melewati membran, ke dalam sel. Proses ini penting bagi tahapan selanjutnya yakni

    molekul glukosa akan mengalami proses glikolisis dan fosforilasi di dalam sel dan

    kemudian membebaskan molekul ATP.

    2. Molekul ATP yang terbentuk, dibutuhkan untuk tahap selanjutnya yakni prosesmengaktifkan penutupan K channel pada membran sel. Penutupan ini berakibat

    terhambatnya pengeluaran ion K dari dalam sel yang menyebabkan terjadi nya tahap

    depolarisasi membrane sel, yang diikuti kemudian oleh tahap pembukaan Ca channel.

    Keadaan inilah yang memungkinkan masuknya ion Ca sehingga menyebabkan

    peningkatan kadar ion Ca intrasel.

    3.Suasana ini dibutuhkan bagi proses sekresi insulin melalui mekanisme yang cukup rumitdan belum seutuhnya dapat dijelaskan. Hormon insulin yang dihasilkan selanjutnya

    dialirkan melalui pembuluh darah ke organ atau jaringan target.Terjadinya aktivasi

    penutupan K channel tidak hanya disebabkan oleh rangsangan ATP hasil proses

    fosforilasi glukosa intrasel, tapi juga dipengaruhi oleh beberapa faktor lain termasuk obat-

    obatan.

    Mekanisme kerja insulin dapat dijelaskan sebagai berikut. Mekanisme ini diawali ketika

    konsentrasi glukosa intrasel yang sangat rendah bila dibandingkan dengan ekstrasel.

    Glukosa ekstrasel akan masuk ke dalam sel melalui proses difusi yang difasilitasi dan

    diperantarai oleh pengangkut glukosa.

    GLUT1: terdapat dimana-mana,pengangkut utama di dalam otak

    GLUT2:terdapat di hati

    GLUT4:terletak di jaringan adiposa,otot jantung dan otot skeletal

  • 7/22/2019 tugas puasa

    4/15

    Gambar 12. Mekanisme Kerja Insulin

    1. Proses ini dimulai ketika insulin berikatan dengan reseptor yang ada padamembranseltarget (IRS-1). Reseptor insulin yang sudah terfosforilasi melakukan reaksi

    fosforilasi terhadap substrat reseptor insulin ( IRS -1).IRS-1 yang terfosforilasi akan

    terikat dengan domain SH2 pada sejumlah protein yang terlibat langsung.

    2. Ikatan insulin dengan reseptor akan memberikan sinyal bagi pengangkut glukosa untukkeluar dari depo tintra sel menuju membran sel. Kemudian pengangkut glukosa akan

    berikatan dengan membran dan akhirnya terjadi difusi / menyatu dengan membran

    plasma.

    3. Terjadi transpot glukosa ekstrasel ke dalam sel.4. Insulin memisahkan diri dari reseptornya.5. Pengangkut glukosa kembali masuk ke dalam depot intrasel, menjauhi membrane6. Akhir dari proses ini kadar glukosa dalam darah menjadi menurun karena telah masuk

    ke dalam sel.

    Glukosa selanjutnya dioksidasi melalui proses glikolisis dan menjadi energi dan

    disimpan dalam bentuk glikogen (glikogenesis) sebagai cadangan energi, terutama di sel-sel

    otot (digunakan oleh otot saja) dan hati (cadangan glukosa untuk semua organ) melalui

    proses glikogenesis.Berikut penjelasan mengenai glikogenesis:

    Berikut penjelasan mengenai glikogenesis:

    a. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadijuga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase

    sedangkan di hati oleh glukokinase.

    b. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuankatalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi

    dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang

    intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.

    c. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untukmembentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim

    UDPGlc pirofosforilase.

    d. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akanmenarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi.

  • 7/22/2019 tugas puasa

    5/15

    e. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidikdengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan

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

    yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai

    reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang

    dikenal sebagai glikogenin.

  • 7/22/2019 tugas puasa

    6/15

    Keadaan ini terjadi sampai pagi hari menjelang siang.Bersamaan dengan itu juga terjadi

    sintesis protein dan lipid yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan di dalam

    tubuh.Fase berikutnyaadalah masa setelah penyerapan seluruh makanan dalam saluran cerna

    hingga masuk waktu berbuka puasa.

    2. Mekanisme pada saat menjalankan puasa ( tidak makan selama14 jam)Setelah terjadi proses penyerapan seluruh makanan dan disimpan dalam cadangan

    makanan di dalam tubuh, selanjutnya kadar gula dalam darah menjadi menurun (proses

    menahan makan atau berpuasa berlangsung). Kadar glukosa ini menurun hingga 80-100

    mg/dL dalam dua jam setelah makan. Dikarenakan energi yang dibutuhkan oleh tubuh

    dipasok dari cadangan makanan (glikogen dan triasil gliserol) oleh karenanya ketika tidak adalagi makanan yang diabsorbsi usus tubuh menjadi terasa lemas, lapar dan mengantuk yang

    terjadi menjelang siang. Rendahnya kadar glukosa darah akibat berakhirnya fase absorbsi.

    untuk menjaga agar tubuh dapat tetap menjalankan aktivitas, energi dihasilkan dari

    perombakan cadangan makanan yang tersimpan dari hasil proses penyerapan makanan. Rasa

    lapar pada saat puasa akan direspons oleh otak yang memang mengandalkan pasokan energi

    dari glukosa. Otak mengirimkan sinyal ke pankreas untuk memproduksi hormon glukagon

    dan menghentikan pelepasan insulin sehingga memacu perombakan makromolekul.

  • 7/22/2019 tugas puasa

    7/15

    Setelah beberapa jam tanpa makan, hati merupakan sumber utama penghaasil glukosa untuk

    otak. Glikogen hati rusak, dan glukosa 1-fosafat dihasilkan dan di ubah menjadi glukosa 6-

    fosfat, lalu kemudian menjadi glukosa bebas yang dilepaskan ke dalam aliran darah. Asam

    amino hasil degradasi protein dan gliserol dari pemecahan TAG di jaringan adiposa

    digunakan untuk glukoneogenesis. Hati menggunakan asam lemak sebagai bahan bakar

    utamanya. Ketika terjadi kelebihan asetil-KoA, akan diubah menjadi keton tubuh untuk

    diekspor ke jaringan lain sebagai bahan bakar.

    Berikut penjelasan mengenai proses sekresi glukagon sehingga nantinya terjadi proses

    glikogenolisis, glukoneogenesis, dan pembuatan badan keton untuk meningkatkan kadar

    glukosa dalam darah:

    1. GlikogenolisisDalam beberapa jam setelah makan makanan yang mengandung karbohidrat yang

    tinggi, kadar glukagon mulai meningkat diakibatkan oleh menurunnya kadar glukosa dalam

    darah yang mengaktifkan sistem saraf pusat sehingga mengirimkan sinyal kepada pankreas

    untuk menghasilkan hormon glukagon. Glukagon berikatan dengan reseptor dipermukaan sel

    dan mengaktifkan adenilat siklase di hati. Hal ini menyebabkan kadar cAMP di dalam sel hati

    meningkat.

    cAMP kemudian mengaktifkan

    protein kinase A, yang kemudian

    melakukan proses fosforilasi dan

    inaktifasi glikogen sintase.

    Sehingga sintesis glikogen

    terhenti. Pada saat yang sama,

    protein kinase A merangsang

    penguraian glikogen melalui

    mekanisme 2-langkah. Protein

    kinase A memfosforilasi dan

    mengaktifkan enzim fosforilasi

    kinase. Enzim ini kemudian

    melakukan fosforilasi dan

    mengaktifkan enzim glikogen

  • 7/22/2019 tugas puasa

    8/15

    fosforilase. Enzim ini kemudian mengkatalisis proses fosforilasi glikogen menghasilkan

    glukosa 1-fosfat, yang kemudian diubah menjadi glukosa 6-fosfat. Selanjutnya terjadi proses

    defosforilasi glukosa 6-fosfat oleh glukosa 6-fosfatase menghasilkan glukosa bebas, yang

    kemudian masuk kedalam saluran darah dan mengaktifkan sekresi insulin kembali sehingga

    terjadi degradasi glukosa menghasilkan energi.

    2. GlukoneogenesisEmpat jam setelah makan, hati mengsekresikan glukosa ke dalam darah tidak saja melalui

    proses glikogenolisis tetapi juga melalui proses glukoneogenesis. Perubahan hormon

    menyebabkan jaringan perifer mengeluarkan prekursor yang menyediakan karbon untuk

    proses glukoneogenesis, khususnya laktat, asam aminodan gliserol.

    Mekanisme ini menyebabkan enzim glikolititk (piruvat

    kinase, fosfofruktokinase-1, dan glukokinase) menjadi

    tidak aktif selama puasa dan mendorong aliran karbon

    menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis.

    Berikut penjelasan terjadinya proses glukoneogenesis:

    Piruvat (berasal dari laktat dan alanin serta hasildegradasi makromolekul) diubah melalui jalur

    glukoneogenik menjadi fosfoenolpiruvat (PEP).

    Fosfoenolpiruvat tidak diubah kembali menjadi piruvat

    karena fosforilasi yang dirangsang oleh glukagon menyebabkan piruvat kinase

    menjadi tidak aktif. Sehingga terjadi proses perubahan fosfoenolpiruvat menjadi

    glukosa 1,6-bisfosfat.

    Fruktosa 1,6-bisfosfat kemudian diubahmenjadi fruktosa 6-fosfat oleh enzimbisfosfatase. Selanjutnya fruktosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat. Dan

  • 7/22/2019 tugas puasa

    9/15

    diakhiri oleh proses perubahan glukosa 6-fosfat menjadi glukosa bebas, yang

    kemudian masuk kedalam saluran darah dan mengaktifkan sekresi insulin kembali

    sehingga terjadi degradasi glukosa menghasilkan energi. Berikut reaksi-reaksi yang

    terjadi selama proses glukoneogenesis terjadi :

    Glukoneogenesis dimulai di mitokondria dengan pembentukan oksalo asetat olehkarboksilasi dari piruvat. Reaksi ini juga memerlukan satu molekul ATP dan

    dikatalisis oleh karboksilase piruvat . Enzim ini dirangsang oleh tingginya tingkat

    asetil-KoA (diproduksi di -oksidasi dalam hati) dan dihambat oleh tingginya tingkat

    ADP.

    Oksaloasetat yang berkurang ke malat menggunakan NADH, langkah yangdiperlukan untuk transportasi keluar dari mitokondria.

    Malate yang teroksidasi ke oksaloasetat menggunakan NAD + dalam sitosol, di manalangkah-langkah yang tersisa dari glukoneogenesis berlangsung.

    Oksaloasetat yang dekarboksilasi dan kemudian terfosforilasi untuk membentukphosphoenolpyruvate menggunakan enzim carboxykinase phosphoenolpyruvate.

    Sebuah molekul GTP dihidrolisis dengan PDB selama reaksi ini.

    Langkah berikutnya dalam reaksi adalah sama dengan glikolisis terbalik. Namun,fruktosa-1 ,6-bisphosphatase mengkonversi fruktosa-1,6-bisphosphate untuk fruktosa

    6-fosfat, menggunakan satu molekul air dan melepaskan satu fosfat. Ini juga

    merupakan tingkat-membatasi langkah glukoneogenesis.

    C

    C

    CH2

    O O

    OPO32

    C

    C

    CH3

    O O

    O

    ATP ADP+ Pi C

    CH2

    C

    C

    O

    O O

    O

    O

    HCO3

    GTP GDP

    CO2

    pyruvate oxaloacetate PEP

    Pyruvate Carboxylase PEP Carboxykinase

    fructose-6-phosphate fructose-1,6-bisphosphate

    Phosphofructokinase

    CH2OPO32

    OH

    CH2OH

    H

    OH H

    H HO

    O

    6

    5

    4 3

    2

    1 CH2OPO32

    OH

    CH2OPO32

    H

    OH H

    H HO

    O

    6

    5

    4 3

    2

    1

    ATP ADP

    Pi H2O

    Fructose-1,6-biosphosphatase

  • 7/22/2019 tugas puasa

    10/15

    Glukosa-6-fosfat yang terbentuk dari fruktosa 6-fosfat oleh phosphoglucoisomerase.Glukosa-6-fosfat dapat digunakan dalam jalur metabolic lain atau dephosphorylated

    menjadi glukosa bebas. Sedangkan glukosa gratis dengan mudah dapat berdifusi

    masuk dan keluar dari sel, bentuk terfosforilasi (glukosa-6-fosfat), terkunci dalam sel

    suatu mekanisme yang kadar glukosa intraseluler dikendalikan oleh sel-sel.

    Reaksi akhir glukoneogenesis, pembentukan glukosa, terjadi dalam lumen darireticulum endoplasma, di mana glukosa-6-fosfat dihidrolisis oleh glukosa-6 fosfatase-

    untuk menghasilkan glukosa.

    3. Pembentukan badan ketonPada glukosa dalam darah rendah, dan memicu pelepasan epinefrin atau

    glukagon.Kedua hormon meninggalkan aliran darah dan mengikat molekul reseptor yang

    ditemuidi dalam membran adipocyte atau sel lemak.Hal ini menyebabkan adenilat siklase

    melalui protein G mengubah ATP menjadi cAMP.cAMP kemudian mengaktifkan protein

    kinase. Protein kinase aktif mengaktifkantriasilgliserol lipase (Hormone-sensitive lipase)

    melalui forforilasi.Protein kinase aktif juga mengkatalisis fosforilasi molekul perilipin pada

    permukaanbutiran lemak (lipid droplet) sehinggatriasilgliserol lipase dapat mengakses

    permukaanbutiran lemak.Selanjutnya triasilgliserol diuraikan menjadi asam lemak bebas dan

    H O

    OH

    H

    OHH

    OH

    CH2OH

    H

    OH

    HH O

    OH

    H

    OHH

    OH

    CH2OPO32

    H

    OH

    H

    H2O1

    6

    5

    4

    3 2

    + Pi

    glucose-6-phosphate glucose

    Glucose-6-phosphatase

  • 7/22/2019 tugas puasa

    11/15

    gliserol oleh triasilgliserol lipase.Molekul asam lemak yang dihasilkan dilepaskan dari

    adipocyte dan diikat oleh proteinserum albumin dalam darah untuk diangkut melalui

    pembuluh darah menuju myocyte (selotot) jika dibutuhkan. Jumlah asam lemak yang

    dilepaskan oleh jaringan adiposa initergantung pada aktivitas triasilgliserol lipase. Asam

    lemak tersebut dilepaskan dari albumin dan masuk ke myocyte melalui transportkhusus.Di

    myocyte asam lemak mengalami -oksidasi yang menghasilkan CO2 dan energi ATP.

    Asetoasetat dapat masuk ke dalam sel secara langsung atau dapat diproduksi di dalam

    sel melalui oksidasi -hidroksibutirat. Reaksi ini menghasilkan NADH dan membentuk ATP

    melalui fosforilasi oksidatif. Pengaktifan asetoasetat terjadi dalam mitokondria dan dikatalisis

    oleh suksinil KoA. KoA dipindahkan dipindahkan dari suksinil KoA, suatu zat antara siklus

    trikarboksilat, menjadi asetoasetat. Walaupun menghasilkan badan keton, hati tidak

    menggunakan badan keton karena enzim tiotransfarase tidak terdapat dalam jumlah yang

    memadai. -Ketotiolase, enzim yang juga berperan dalam oksidasi-, mengkatalisis

    pemutusan asetoasetil KoA. Satu molekul asetoasetil KoA menghasilkan 2 molekul asetil

    KoA yang kemudian masuk dalam siklus asam trikarboksilat.

    Secara keseluruhan, asam lemak yang dibebaskan dari triasilgliserol jaringan adiposa

    berfungsi sebagai bahan bakar utama tubuh selama berpuasa. Asam lemak dioksidasi

    sempurna menjadi CO2 dan H2O oleh sebagian jaringan. Hati mengoksidasi asam lemak,

    mengubah sebagian besar asetil KoAmenjadi badan keton yang kemudian dikirim ke jaringan

    lain melalui darah. Dalam jaringan ini, energi yang tersisa digunakan untuk menghasilkan

    ATP pada waktu badan keton dioksidasi menjadi CO2dan H2O.

  • 7/22/2019 tugas puasa

    12/15

    Proses degradasi ini menghasilkan laktat digunakan untuk proses glukoneogenesis dan

    glikogenolisis.

    Berikut hubungan hasil degradasi lipid dan protein dalam proses produksi glukosa yang

    dirangsang oleh hormon glukagon:

  • 7/22/2019 tugas puasa

    13/15

  • 7/22/2019 tugas puasa

    14/15

    Jadi di dalam tubuh di otot, protein yang tersimpan di degradasi menjadi prekursor untuk

    menghasilkan glukosa, bersamaan dengan hal ini lipid pada jaringan adiposa juga mengalami

    degradasi menghasilkan asam lemak dan gliserol. Gliserol ini nantinya akan diubah menjadi

    glukosa dan menghasilkan energi, sedangkan asam lemak digunakan sebagai bahan prekursor

    dalam pembentukan badan keton yang nantinya menghasilkan energi. Total dari energi yang

    dihasilkan inilah yang nantinya digunakan oleh tubuh untuk mempertahankan keadaan tubuh

    untuk dapat menjalankan aktivitas selama menjalankan puasa hingga mencapai waktu

    berbuka puasa.

    3. Mekanisme pada saat berbuka puasaPada saat berbuka puasa, tubuh kembali menginput energi dari makanan yang

    dimakan. Karbohidrat dari sumber makanan manis yang biasa dikonsumsi saat berbuka

    puasa segera di glikolisis dengan bantuan hormon insulin yang membongkar glukosa

    agar dapat dengan cepat diserap oleh sel. Sehingga kebutuhan kadar gula darah yang

    menurun drastis selama puasa dapat terpenuhi. Sehingga sangat dianjurkan ketika

    berbuka puasa memakan makanan yang manis atau tinggi glukosa.

  • 7/22/2019 tugas puasa

    15/15

    Setelah keseimbangan kadar gula normal, baru terjadi penyimpanan glikogen dalam

    hati sebagai cadangan karbohidrat dalam tubuh. Sehingga energi yang dimiliki tubuh

    cukup untuk melakukan aktivitas selanjutnya. Sedangkan untuk cadangan protein dan

    lemak yang sudah diurai, juga kembali diserap dari nutrisi makanan yang dimakan

    selama berbuka puasa. Penyerapan ini berlangsung secara bertahap juga. Seperti pada

    proses katabolisme, proses anabolisme juga berlangsung secara bertahap, sehingga saat

    berbuka puasa dianjurkan untuk makan secukupnya, tetapi harus cukup nutrisinya.