Metabolisme Bahan Makanan dalam Tubuh dan Hormon yang Mempengaruhi

Felisia PangestuB9

102012214felisia.pangestu@civitas.ukrida.ac.id

Jalan Arjuna Utara No.6 Jakarta 11510

Pendahuluan

Makanan sangat penting bagi tubuh kita, terutama sebagai sumber energi dan

baha-bahan lain yang diperlukan tubuh untuk bisa tumbuh dan berkembang. Makanan

yang baik adalah makanan dengan kandungan gizi yang cukup dan seimbang. Gizi

dasar tersusun dari karbohidrat, protein, lemak, mineral, dan vitamin yang masing-

masing mempunyai fungsinya tersendiri. Makanan tersebut akan diolah dan

mengalami serangkaian proses metabolisme dalam tubuh. Bila makanan yang

dimakan kurang mengandung gizi, maka dapat berakibat buruk bagi pertumbuhan dan

perkembangan tubuh. Tidak hanya makanan, tetapi ada pula beberapa hormon yang

ikut berperan dalam proses pertumbuhan, yaitu growth hormone, insulin dan

glukagon. Oleh karena itu, sebagai mahasiswa fakultas kedokteran sudah sepantasnya

bagi kita untuk mempelajari dan memahami proses metabolisme bahan makanan yang

terjadi dalam tubuh serta hormon-hormon yang mempengaruhi melalui diskusi

skenario kasus PBL (Problem-Based Learning) dan pembuatan makalah ini.

Skenario Kasus

Pada suatu daerah yang telah mengalami rawan pangan akibat kekeringan

selama beberapa tahun, banyak ditemukan anak-anak yang kelaparan. Tubuh mereka

jauh lebih kurus dan pendek dibanding anak-anak normal seusianya.

Metabolisme Energi

Kata ‘metabolisme’ merujuk kepada semua reaksi kimia yang terjadi di dalam

sel tubuh. Reaksi-reaksi yang melibatkan penguraian, sintesis, dan transformasi ketiga

kelas molekul organik kaya energi (protein, karbohidrat, dan lemak) dikenal sebagai

metabolisme antara atau metabolisme bahan bakar. Selama proses pencernaan,

molekul nutrien besar (makromolekul) diuraikan menjadi subunit-subunit yang lebih

1

kecil dan dapat diserap. Protein diubah menjadi asam amino, karbohidrat kompleks

menjadi monosakarida (terutama glukosa), dan trigiliserida (lemak makanan) menjadi

monogliserida dan asam lemak bebas. Molekul-molekul organik tersebut secara terus-

menerus dipertukarkan antara darah dan sel tubuh. Reaksi-reaksi kimia di dalam sel di

mana molekul organik ikut serta dibagi menjadi 2 proses metabolik, yaitu anabolisme

dan katabolisme.1,2

Anabolisme adalah pembentukan atau sintesis makromolekul organik yang

lebih besar dari subunit molekul organik kecil. Reaksi anabolik umumnya

memerlukan asupan energi dalam bentuk ATP. Reaksi ini juga menghasilkan

pembentukan bahan yang diperlukan oleh sel, misalnya protein struktural sel atau

produk sekretorik, serta penyimpanan nutrien berlebih yang tidak segera dibutuhkan

untuk menghasilkan energi. Penyimpanan dilakukan dalam bentuk glikogen (bentuk

simpanan glukosa) dan reservoar lemak. Sementara itu, katabolisme merupakan

penguraian atau degradasi molekul organik besar dalam tubuh, yang mencakup 2

tingkat penguraian yaitu hidrolisis dan oksidasi. Reaksi anabolisme dan katabolisme

umumnya berlangsung dalam sel-sel tubuh secara bersamaan dan berkelanjutan.1,2

Enzim diperlukan untuk mengkatalisis (mempercepat) setiap langkah dalam

jalur metabolik. Sebagian besar reaksi enzimatik membutuhkan koenzim, yang

merupakan sejenis senyawa organik yang berikatan dengan enzim sehingga menjadi

lebih efektif. Koenzim dapat bertindak sebagai pembawa elektron dari satu reaksi ke

reaksi selanjutnya yang kemudian dapat tereduksi atau teroksidasi selama proses

berlangsung. Ada 2 jenis koenzim, yaitu NAD (Nikotinamida Adenin Dinukleotida)

yang terbentuk dari niasin dan FAD (Flavin Adenin Dinukleotida) yang terbentuk dari

riboflavin.2

Proses metabolisme dalam tubuh salah satunya bertujuan untuk menghasilkan

energi dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat). ATP adalah senyawa fosfat berenergi

tinggi yang menyimpan energi untuk tubuh, terbentuk dari nukleotida adenosin dan

berikatan dengan 2 gugus fosfat dalam ikatan berenergi tinggi. Hidrolisis ATP

melepaskan 1 fosfat menjadi adenosin difosfat (ADP) dan melepaskan energi.

Pelepasan fosfat lainnya untuk membentuk adenosin monofosfat (AMP) melepaskan

lebih banyak energi. Energi yang dilepas dari katabolisme makanan dipakai ADP

untuk berikatan kembali dan membentuk ATP sebagai simpanan energi. Energi yang

2

dilepas dari ATP digunakan untuk aktivitas selular dan sebagai sumber energi reaksi

anabolik.1,2

Karbohidrat

Karbohidrat merupakan suatu bahan makanan yang mengandung karbon. Di

dalam tubuh, karbohidrat dapat digunakan sebagai bahan pembentuk energi yaitu

ATP melalui serangkaian proses metabolisme. Bahan makanan yang banyak

mengandung karbohidrat yaitu padi-padian (gandum, sereal, beras) dan umbi-umbian

(kentang, singkong, ubi jalar), yang merupakan sumber karbohidrat alami. Terdapat

pula karbohidrat sintetik, seperti maltodextrin, polidextrosa, sirup jagung dan gula

invert. Karbohidrat dapat digolongkan dalam 3 kelompok besar,2 yaitu:

- Monosakarida (C6H12O6), yaitu gula sederhana yang terdiri dari molekul

tunggal. Monosakarida dapat dibagi lagi menjadi glukosa, fruktosa, dan

galaktosa. Glukosa merupakan gula terpenting bagi metabolisme tubuh,

banyak terdapat pada buah-buahan, jagung manis, dan madu. Fruktosa

merupakan gula termanis yang diperoleh dari hasil hidolisis sukrosa, dapat

diubah menjadi glukosa di hati. Galaktosa merupakan hasil hidrolisis gula

susu (laktosa), yang dapat diubah menjadi glukosa untuk menghasilkan

energi.2,3

- Oligosakarida, yaitu gula yang mengandung 2-10 molekul gula sederhana.

Oligosakarida terbagi lagi menjadi disakarida, trisakarida, tetrasakarida dan

seterusnya. Disakarida terdiri dari maltosa (2 molekul glukosa), sukrosa

(fruktosa dan glukosa), serta laktosa (galaktosa dan glukosa). Trisakarida dan

tetrasakarida umumnya dapat ditemukan dalam buah bit.2,3

- Polisakarida, merupakan karbohidrat kompleks yang terdiri atas beberapa

molekul/satuan gula sederhana. Beberapa macam polisakarida dapat dicerna

dalam tubuh, seperti dextrin dan pati, namun selulosa dan hemiselulosa (agar

dan pektin) tidak dapat dicerna tubuh.2,3

Selain, itu, karbohidrat juga berfungsi untuk:

- Sumber energi utama. Sel-sel tubuh memerlukan ketersediaan energi siap-

pakai yang konstan (selalu ada), terutama dalam bentuk glukosa dan hasil

3

antaranya. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori, dan diketahui hanya

ada 70-100mg glukosa dalam 100 ml darah. Kadar glukosa darah ini harus

dapat dipertahankan.1,3

- Pengatur metabolisme lemak. Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi

lemak yang tidak sempurna. Bila energi tidak cukup tersedia maka akan

mengakibatkan terjadinya peningkatan katabolisme lemak, Peningkatan ini

dapat menimbulkan akumulasi badan keton, yang berujung pada asidosis

(keasaman darah).1,3

- Penghemat fungsi protein. Energi merupakan kebutuhan utama tubuh,

sehingga bila karbohidrat tidak mencukupi maka protein akan dirombak untuk

menghasilkan panas dan sejumlah energi. Padahal, protein memiliki fungsi

yang lebih utama yaitu sebagai zat pembangun dan perbaikan jaringan.1,3

- Sumber energi utama bagi otak dan saraf. Otak dan susunan saraf hanya dapat

menggunakan glukosa sebagai sumber energi, sehingga ketersediaan glukosa

yang konstan harus tetap terjaga untuk kelangsungan hidup organ tersebut.

Kekurangan glukosa dan oksigen dapat menyebabkan kerusakan jaringan pada

otak dan susunan saraf yang tidak dapat diperbaiki.1,3

- Simpanan dalam bentuk glikogen. Glikogen disimpan di hati dan jaringan otot,

yang sewaktu-waktu dapat dipecah menjadi glukosa apabila diperlukan,

misalnya pada saat kadar gula darah menurun.1,3

Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme karbohidrat terbagi dalam 2 jalur, yaitu jalur mayor dan minor.

Jalur mayor metabolisme karbohidrat mencakup proses glikolisis Embden Meyerhof,

oksidasi piruvat, siklus asam sitrat (SAS), HMP Shunt, glikogenolisis, glikogenesis

dan glukoneogenesis. Jalur minor metabolisme karbohidrat terdiri dari jalur

metabolisme asam uronat, metabolisme fruktosa dan galaktosa, serta glukosamin.

Metabolisme karbohidrat bertujuan menghasilkan energi (ATP), menghasilkan

cadangan energi (glikogen) dalam hati dan otot, menghasilkan senyawa amfibolik

(piruvat, laktat, gliserida), serta untuk sintesis glikosaminoglikan maupun senyawa

non karbohidrat lainnya (lipid atau asam nukleat).4

4

Glikolisis Embden-Meyerhof

Glikolisis Emden-Meyerhof (EM) berfungsi untuk menguraikan glukosa

menjadi piruvat (dalam keadan aerob) atau laktat (dalam keadaan anaerob) untuk

menghasilkan energi (Gambar 1). Proses ini berlangsung di sitosol dan menghasilkan

8 ATP per molekul glukosa (aerob) atau 2 ATP per molekul glukosa (anaerob).4

Reaksi ini terdiri dari:

1. Fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat, menggunakan enzim

glukokinase (hati) dan heksokinase (hati dan otot). Proses ini membutuhkan

ATP dan Mg2+ serta bersifat ireversibel.4

2. Glukosa-6-fosfat mengalami isomerase menjadi fruktosa-6-fosfat dengan

enzim fosfoheksosa isomerase.4

3. Penambahan 1 gugus fosfat pada fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1,6-

bifosfat menggunakan enzim fosfofruktokinase, yang merupakan enzim kunci

pada pengaturan kecepatan glikolisis. Proses ini membutuhkan ATP dan

Mg2+.4

4. Pemecahan fruktosa-1,6-bifosfat menjadi griseraldehid-3-fosfat dan

dihidroksiaseton-fosfat (DHAP) oleh enzim aldolase. DHAP akan mengalami

isomerase menjadi griseraldehid-3P oleh fosfotriosa kinase.4

5. Penambahan gugus fosfat pada gliseraldehid-3P menjadi 1,3-bifosfogliserat.

Proses ini memerlukan NAD+ dan menghasilkan NADH + H+, yang akan

menghasilkan 3 ATP melalui rantai pernapasan. Enzim yang mengkatalisis

reaksi ini adalah gliseraldehid-3P dehidrogenase, yang dapat diinhibisi oleh

iodoasetat.4

6. Pelepasan gugus fosfat dari 1,3-bifosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat oleh

enzim fosfogliserat kinase. Proses ini memerlukan Mg2+ dan menghasilkan1

ATP tingkat substrat.4

7. Pemindahan gugus fosfat dari 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat oleh

enzim mutase.4

8. Perubahan 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) oleh enzim enolase,

5

yang dapat dihambat oleh fluorida. Proses ini membutuhkan Mg2+.4

9. Perubahan PEP menjadi enolpiruvat oleh piruvat kinase. Proses ini

memerlukan Mg2+ dan ADP serta menghasilkan 1 ATP tingkat substrat.4

10. Perubahan enolpiruvat menjadi ketopiruvat yang berlangsung secara spontan.

Piruvat akan dioksidasi lebih lanjut dalam mitokondria.4

Gambar 1. Glikolisis Embden-Meyerhoff

(Sumber: http://3.bp.blogspot.com/)

Oksidasi Piruvat

Piruvat yang masuk ke dalam mitokondria akan mengalami proses oksidasi

menjadi asetil~S-koA (Gambar 2). Enzim yang berperan penting dalam proses ini

yaitu piruvat dehidrogenase (PDH). PDH meningkat saat/setelah makan, dihambat

saat lapar, meningkat bila kadar piruvat tinggi, serta dihambat oleh peningkatan

produk (asetil~S-koA). Proses ini menghasilkan asetil~S-koA dan NADH, yang

melalui rantai pernapasan akan menghasilkan 3 ATP. Pengaturan PDH terjadi

berdasarkan kadar asetil~S-koA, NADH, fosforilase kinase dan defosforilase kinase.

Fosforilase kinase akan mengikatkan gugus P ke PDH sehingga PDH menjadi tidak

aktif, sementara defosforilase kinase melepaskan gugus P dari PDH sehingga PDH

menjadi enzim yang aktif. Asetil~S-koA yang terbentuk akan masuk ke siklus asam

6

sitrat untuk menghasilkan lebih banyak ATP.2,4

Gambar 2. Oksidasi Piruvat

(Sumber: http://1.bp.blogspot.com/)

Siklus Asam Sitrat

Siklus asam sitrat (SAS/Krebs) merupakan jalur akhir metabolisme bermacam

zat. Proses ini terjadi di dalam mitokondria, bersifat amfibolik yang berfungsi dalam

jalur anabolik dan katabolik (Gambar 3). SAS terdiri dari rangkaian suatu reaksi yang

melakukan oksidasi terhadap asetil~S-koA sehingga terbentuk ATP. Siklus ini

mencakup penggabungan 1 molekul asetil~S-koA (2C) dengan oksaloasetat (4C)

membentuk asam sitrat (6C). Jumlah ATP yang dihasilkan dari SAS yaitu 12 ATP (11

ATP melalui rantai pernapasan yaitu melalui 3 koenzim NADH dan 1 FADH2, serta 1

ATP tingkat substrat).2,4 Enzim-enzim yang mempengaruhi SAS yaitu:

- Sitrat sintase, mengkatalisis reaksi kondensasi oksaloasetat dan asetil~S-koA

menjadi asam sitrat.2,4

- Akonitase, mengubah asam sitrat menjadi isositrat.2,4

- Isositrat dehidrogenase, mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat. Pada

proses ini terbentuk NADH yang akan menghasilkan 3 ATP melalui rantai

pernapasan.2,4

- Alfa-ketoglutarat DH, mengubah alfa-ketoglutarat menjadi suksinil-koA. Pada

proses ini juga dihasilkan NADH.2,4

7

- Suksinat tiokinase, mengubah suksinil-koA menjadi suksinat. Pada proses ini

dihasilkan GTP yang setara dengan 1 ATP.2,4

- Suksinat DH, mengubah suksinat menjadi fumarat. Pada proses ini dibentuk

FADH2 yang akan menghasilkan 2 ATP melalui rantai pernapasan.2,4

- Fumarase, mengubah fumarat jadi malat.2,4

- Malat DH, mengubah malat menjadi oksaloasetat. Pada proses ini dibentuk

NADH.2,4

Gambar 3. Siklus Asam Sitrat

(Sumber: http://estiwidowati.staff.uns.ac.id/)

HMP Shunt

Selain ketiga proses metabolisme di atas, terdapat pula jalur metabolisme

utama karbohidrat yaitu melalui HMP Shunt. Proses ini terjadi di sitosol jaringan hati,

lemak, sel darah merah, korteks adrenal, tiroid, testis, dan kelenjar mammae laktasi

serta tidak menghasilkan ATP. Tujuan proses ini adalah untuk menghasilkan NADPH

+ H+ (NADPH tereduksi) serta menyediakan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida

8

(DNA/RNA). NADPH yang dihasilkan dapat digunakan untuk sintesis asam lemak,

sintesis kolesterol dari asetil~S-koA, sintesis hormon steroid dari kolesterol, sintesis

asam amino dan hormon tiroid, serta menyediakan glutation tereduksi cukup di dalam

sel darah merah. Glutation tereduksi ini mempunyai fungsi penting dalam menetralisir

H2O2 dalam darah.2,4

Glikogenesis

Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari molekul glukosa,

yang berfungsi sebagai persediaan energi cadangan (terutama pada hati dan otot).

Glikogen adalah suatu polisakarida yang bercabang, dengan rantai lurus (ikatan

glikosidik alfa-1,4) dan percabangannya (ikatan glikosidik alfa-1,6). Jumlah glikogen

otot lebih besar daripada glikogen hati. Fungsi glikogen di otot adalah sebagai sumber

glukosa untuk glikolisis sel otot, sementara glikogen hati berfungsi sebagai simpanan

glukosa dan mempertahankan kadar glukosa darah. Dalam proses ini dibutuhkan

molekul glikogen asal yang telah ada, yaitu glikogen primer. Glikogen primer ini

terbentuk dari protein primer (glikogenin) yang mengalami glukosilasi pada tirosin

spesifik oleh UDP-glukosa.4 Proses pembentukannya yaitu:

- Pembentukan UDP-glukosa dari glukosa-1-P. Proses ini memerlukan UTP dan

dikatalisis oleh enzim UDP-glukosa pirofosforilase.2,4

- Pembentukan rantai lurus dari glikogen menggunakan enzim glikogen sintase.

Glikogen sintase bentuk aktif adalah glikogen sintase yang tidak terikat fosfat.

Bila terikat fosfat maka glikogen sintase menjadi tidak aktif.2,4

- Pembentukan cabang dari rantai glikogen dengan memindahkan segemen

glukosa dari glikogen (sekitar 6 molekul glukosa) ke cabang lain. Proses ini

dikatalisis oleh enzim percabangan yaitu branching enzyme.2,4

Glikogenolisis

Glikogenolisis merupakan proses pemecahan glikogen di hati dan otot menjadi

glukosa. Glikogenolisis di hati akan meningkat bila kadar glukosa darah juga

meningkat.4 Terdapat beberapa enzim yang berperan dalam glikogenolisis, yaitu:

- Fosforilase, sebagai enzim regulator yang mengkatalisis reaksi pemecahan

ikatan glikosidik. Enzim ini akan menjadi bentuk aktifnya bila terikat fosfat.

9

Oleh fosforilase, tiap 1 molekul glukosa pada rantai lurus glikogen akan

dilepaskan menjadi glukosa-1-P, hingga tersisa 4 molekul glukosa pada

cabang.2,4

- Glukan transferase, memindahkan 3 segmen glukosa dari sisa 4 glukosa pada

percabangan ke rantai lurus yang berdekatan, meninggalkan 1 molekul

glukosa tersisa pada cabang.2,4

- Debranching enzyme, menghidrolisis tempat percabangan dan memutus 1

molekul glukosa pada cabang.2,4

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis merupakan reaksi pembentukan karbohidrat

(glukosa/glikogen) dari senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam amino

glukogenik, laktat, gliserol, dan propionat. Tujuannya yaitu untuk menyediakan

glukosa di dalam tubuh bila kekurangan, terutama pada keadaan letih maupun puasa/.

Proses ini dapat terjadi di hati maupun ginjal dan melibatkan kebalikan dari sebagian

reaksi glikolisis, SAS, dan reaksi lainnya. Salah satunya yaitu glukoneogenesis dari

molekul piruvat, yang akan membentuk oksaloasetat dan masuk ke SAS. Oksaloasetat

kemudian diubah menjadi PEP yang akan keluar dari mitokondria membentuk

glukosa lagi.2,4

Jalur Minor Metabolisme Glukosa

Jalur minor metabolisme glukosa terdiri dari 3 jalur, yaitu pembentukan asam

uronat, metabolisme fruktosa, metabolisme galaktosa, dan metabolisme gula amin

(heksosamin). Metabolisme asam uronat merupakan suatu proses oksidasi mengubah

glukosa menjadi asam uronat. Asam uronat ini diperlukan pada sintesis

glikosaminoglikan-proteoglikan serta dapat berkonjugasi dengan bilirubin, hormon,

dan obat-obatan tertentu. Sementara itu, metabolisme fruktosa berlangsung dengan

mengubah fruktosa menjadi fruktosa-1-P oleh enzim fruktokinase. Di hati, fruktosa

lebih cepat mengalami glikolisis dibanding glukosa. Begitu pula dengan galaktosa,

yang akan diubah menjadi glukosa di hati. Galaktosa diperlukan untuk membentuk

ASI, glikolipid (serebrosida) dan glikosaminoglikan. Kemudian, metabolisme gula

amin yang akan menghasilkan proteoglikan, gangliosida, serta asam sialat.2,4

10

Lemak

Lemak tersusun oleh unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O).

Penyusunannya hampir mirip dengan susunan karbohidrat dengan atom O yang lebih

sedikit, sehingga pada proses oksidasinya lemak membutuhkan O yang lebih banyak

untuk menghasilkan energi yang lebih banyak pula. Setiap 1 gram lemak yang

teroksidasi menghasilkan energi sekitar 9,3 kilokalori. Selain sebagai sumber energi

terbesar, lemak juga berfungsi sebagai bantalan tubuh terhadap benturan fisik, isolator

terhadap udara dingin, serta pelarut vitamin ADEK. Lemak juga dapat memberikan

rasa kenyang yang tahan lama serta rasa enak pada makanan. Dalam proses

pencernaan, lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Bila keperluan

energi sudah mencukupi maka lemak akan disimpan di jaringan bawah kulit.1-3

Berdasarkan sifatnya, asam lemak dapat dibedakan menjadi asam lemak jenuh

dan asam lemak tidak jenuh. Asam lemak jenuh terdapat pada asam miristat, palmitat,

stearat, arahidat, dan lignoserat. Asam lemak tidak jenuh terdapat pada asam palmitat,

oleat, linoleat, linolenat, arachidonat, EPA dan DHA. Asam-asam lemak dapat

mengalami proses oksidasi,4 yang terbagi menjadi:

- Oksidasi beta asam lemak mitokondria, yang merupakan proses aerob untuk

mengoksidasi asam lemak rantai pendek. Senyawa awal proses ini adalah asil-

koA serta memerlukan NAD dan FAD sebagai koenzim serta karnitin sebagai

pengangkut asam lemak rantai panjang. Hasil reaksinya adalah asetil~S-koA

dan propionil-koA serta menghasilkan ATP melalui rantai pernapasan.4

- Oksidasi beta asam lemak peroksisom, bekerja pada asam lemak rantai

panjang. Proses ini tidak menghasilkan ATP, namun menghasilkan oktanoil-

koA serta asetil~S-koA.4

- Oksidasi alfa asam lemak, terdapat pada jaringan otak. Reaksi ini tidak

menghasilkan ATP.4

- Oksidasi omega asam lemak, terjadi di hati. Proses ini tidak menghasilkan

ATP, namun memerlukan NADPH serta menghasilkan asam dikarboksilat.4

- Oksidasi beta asam lemak tidak jenuh, yang menghasilkan produk yang sama

dengan oksidasi beta asam lemak jenuh, namun dengan jumlah ATP yang

11

berbeda.4

Tabel 1. Penggolongan Jenis Lemak

(Sumber: https://lh3.googleusercontent.com/)

Asam lemak juga dapat disintesis di dalam tubuh, terutama bila terdapat

kelebihan kalori. Sumber utama atom C untuk sintesis asam lemak berasal dari

karbohidrat makanan. Jalurnya mirip dengan glikolisis hingga menghasilkan asetil~S-

koA. Asetil~S-koA akan diubah menjadi malonil-koA dengan enzim regulatornya

yaitu asetil~S-koA karboksilase. Malonil-koA kemudian akan mengalami oksidasi

yang melibatkan kompleks multi-enzim (tersusun dari 7 macam enzim dan 1 protein

pembawa) secara bertahap hingga akhirnya terbentuk asam palmitat.4

Protein

Protein terbentuk dari unsur-unsur organik yang hampir sama dengan

karbohidrat dan lemak, yaitu karbon, hidrogen, oksigen, ditambah nitrogen. Beberapa

protein juga mengandung unsur mineral seperti sulfur, fosfor, dan besi. Molekul

protein tersusun dari satuan-satuan dasar kimia yaitu asam amino. Dalam molekul

protein, asam-asam amino ini saling berhubungan melalui ikatan peptida (-CONH-).

Satu molekul protein terdiri dari 12-18 asam amino hingga ratusan asam amino. Asam

amino terbagi menjadi asam amino esensial dan asam amino non-esensial. Asam

amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibentuk sendiri oleh tubuh,

sehingga butuh asupan dari makanan. Asam amino non-esensial dapat dibentuk

sendiri oleh tubuh.1-3

12

Tabel 2. Asam Amino Esensial dan Non-Esensial

Menurut sumbernya, protein dibagi menjadi 2 golongan yaitu protein hewani

dan protein nabati. Protein hewani merupakan protein sempurna karena mengandung

asam amino esensial. Protein ini dapat diperoleh dari daging, ikan, susu dan telur.

Sementara itu, protein nabati merupakan protein tidak sempurna karena kandungan

asam amino esensialnya kurang lengkap. Jumlahnya kurang untuk memenuhi

kebutuhan tubuh, kecuali dari kacang-kacangan terutama kedelai. Protein nabati juga

dapat diperoleh dari padi-padian dan sayuran. Secara umum, protein berfungsi sebagai

zat pembangun dan pelindung tubuh. Fungsi protein lainnya yaitu:

- Mensintesis substansi-substansi penting seperti hormon, enzim, antibodi,

kromosom.

- Mendorong pertumbuhan, perbaikan dan pemeliharaan struktur tubuh.

- Sebagai biokatalisator yang memacu dan berpartisipasi dalam reaksi kimia

tubuh.

- Menyediakan energi tambahan.

Asam amino mengandung senyawa nitrogen yang diekskresi tubuh melalui

pembentukan urea dalam hati. Urea terbentuk melalui suatu siklus dengan senyawa

awal CO2 dan NH4+. Enzim regulatornya yaitu karbamoil-P-sintase-I yang

memerlukan 2 ATP serta 5 asam amino pembawa (ornitin, citrulin, aspartat, arginin-

suksinat dan arginin). Tahapan biosintesis urea yaitu:

- Transaminasi, memerlukan enzim transaminase dan vitamin B6. Proses ini

berperan pada katabolisme dan sintesis asam amino. Transaminase berperan

memindahkan gugus amino dari sebagai besar asam amino ke alanin atau

13

glutamin. Glutamin adalah satu-satunya asam amino yang dapat mengalami

deaminasi oksidatif dengan cepat untuk menghasilkan amonia.

- Deaminasi oksidatif, dengan enzimnya yaitu L-glutamat dehidrogenase,

berperan pada katabolisme dan sintesis asam amino.

- Transpor amonia, melalui darah. Amonia kemudian akan masuk ke siklus urea

untuk membentuk urea, yang dikeluarkan melalui urin.

Vitamin

Vitamin merupakan salah satu komponen gizi dasar selain karbohidrat,

protein, dan lemak. Vitamin diserap tubuh dengan mekanisme difusi sederhana.

Vitamin larut lemak, seperti vitamin A, D, E dan K diserap melalui transpor aktif

yang membawa lemak ke seluruh tubuh, sedangkan vitamin yang larut air (vitamin B

dan C) mempunyai beberapa variasi sistem transpor aktif.

Tabel 3. Macam-Macam Vitamin dan Sumbernya5

Mineral

14

Mineral yang masuk ke dalam tubuh tidak memerlukan proses pencernaan,

karena mineral hadir dalam bentuk yang mudah diproses oleh tubuh. Umumnya,

mineral diserap dengan mudah melalui dinding usus halus secara difusi pasif maupun

transpor aktif. Mineral yang terdapat dalam tubuh yaitu fosfor, magnesium, kalium,

zat besi, yodium, dan seng.

Tabel 5. Macam-Macam Mineral dan Sumbernya6

Growth Hormone

Growth hormone (GH) adalah hormon yang paling banyak dihasilkan oleh

hipofisis anterior, bahkan pada orang dewasa yang pertumbuhannya telah berhenti.

Hormon ini diregulasi oleh 2 hormon lainnya yang dihasilkan oleh hipotalamus, yaitu

Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH) dan Growth Hormone Inhibiting

Hormone (GHIH atau somatostatin). Sekresi berkelanjutan GH kadar tinggi setelah

masa pertumbuhan menunjukkan bahwa hormone ini memiliki pengaruh penting lain

di luar efek pada pertumbuhan . selain mendorong pertumbuhan, GH memiliki efek

metabolik penting dan meningkatkan sistem imun.1 Fungsi GH antara lain:

- Mendorong pertumbuhan ketebalan dan panjang tulang. Hormon ini

merangsang aktivitas osteoblas proliferasi tulang rawan epifisis. GH dapat

mendorong pemanjangan tulang panjang selama lempeng epifisis tetap berupa

tulang rawan atau terbuka. Pada akhir masa remaja, di bawah pengaruh

15

hormon seks lempeng ini mengalami penulangan sempurna sehingga tulang

tidak dapat memanjang meskipun terdapat GH.1

- Meningkatkan kadar asam lemak dalam darah dengan meningkatkan

penguraian lemak trigliserida yang tersimpan di jaringan adiposa.1

- Meningkatkan kadar glukosa darah dengan mengurangi penyerapan glukosa

otot.1

Terdapat rangsang-rangsang utama yang meningkatkan sekresi GH, sebagai

respons terhadap olahraga, stres, dan penurunan kadar gula darah. Manfaat

peningkatan GH pada situasi tersebut ketika kebutuhan energi melebihi cadangan

glukosa tubuh adalah penghematan glukosa untuk otak dan asam lemak disajikan

sebagai sumber energi alternatif otot. GH mengurangi pengendapan lemak dan

meningkatan protein otot. Selaini tu, peningkatan asam amino darah setelah diet

tinggi protein juga meningkatkan sekresi GH, yang selanjutnya mendorong

pemakaian asam amino untuk membentuk protein. Penurunan asam lemak darah juga

mendorong sekresi GH yang nantinya akan memobilisasi lemak sehingga kadar asam

lemak dapat dipertahankan secara konstan.1

Insulin

Insulin memiliki efek penting pada metabolisme karbohidrat. Hormon ini

dihasilkan sel beta pulau Langerhans pada pankreas, yang berfungsi menurunkan

kadar glukosa, asam lemak dan asam amino darah serta mendorong penyimpanan

bahan-bahan tersebut. Sewaktu molekul nutrien masuk ke dalam darah selama

keadaan absorptif, insulin mendorong penyerapan bahan-bahan ini oleh sel

danperubahannya masing-masing menjadi glikogen, trigliserida dan protein. Secara

singkat, insulin terutama menimbulkan efek dengan bekerja pada otot rangka inaktif,

hati, dan jaringan lemak. Hormon ini merangsang jalur-jalur biosintetik yang

menyebabkan peningkatan pemakaian glukosa, peningkatan penyimpanan karbohidrat

dan lemak, serta meningkatkan sintesis protein. Dengan demikian, hormon ini

menurunkan kadar glukosa, asam lemak dan asam amino darah. Sekresi insulin

meningkat pada keadaan absorpsi dan menyebabkan jalur-jalur metabolik bergerak ke

arah anabolisme.1

Fungsi hormon insulin dalam metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein

16

yaitu:

- Mempermudah transpor glukosa ke dalam sebagian besar sel.1

- Merangsang glikogenesis di otot rangka dan hati.1

- Menghambat glikogenolisis dan glukoneogenesis.1

- Meningkatkan pemasukan asam lemak dari darah ke sel jaringan lemak.1

- Mendorong reaksi-reaksi kimia yang menggunakan turunan asam lemak dan

glukosa untuk sintesis trigliserida.1

- Menghambat lipolisis dan mengurangi pembebasan asam lemak dari jaringan

lemak ke dalam darah.1

- Mendorong transpor aktif asam amino dari darah ke otot dan jaringan lain.1

- Meningkatkan pembentukan protein dalam sel dan menghambat penguraian

protein, sehingga timbul efek anabolik protein yang esensial bagi pertumbuhan

normal.1

Sekresi insulin dikontrol oleh sistem umpan balik negatif langsung antara sel

beta pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah yang mengalirinya. Peningkatan

kadar glukosa darah, misalnya saat penyerapan makanan, secara langsung

merangsang sel beta untuk membentuk dan mengeluarkan insulin. Sebaliknya,

penurunan glukosa darah di bawah normal, misalnya sewaktu puasa, secara langsung

menghambat sekresi insulin. Penurunan sekresi insulin juga dapat dirangsang oleh

persarafan simpatis melalui peningkatan kadar hormon epinefrin, yang dapat

menghambat sekresi insulin oleh sel beta pankreas.1

Glukagon

Glukagon merupakan hormon yang dihasilkan oleh sel alfa pulau Langerhans

pankreas. Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolik yang juga dipengaruhi

insulin, namun dengan efek berlawanan. Tempat kerja utama glukagon adalah hati,

tempat hormon ini menimbulkan berbagai efek pada metabolisme karbohidrat, lemak

dan protein. Glukagon dan insulin bekerja berdampingan sebagai hormon endokrin

yang merupakan faktor utama dalam mengatur metabolisme bahan bakar.1 Fungsi

17

glukagon antara lain:

- Meningkatkan produksi dan pelepasan glukosa oleh hati.1

- Menurunkan glikogenesis dan meningkatkan glikogenolisis serta

glukoneogenesis.1

- Mendorong lipolisis dan menghambat sintesis trigliserida.1

- Meningkatkan ketogenesis hati dengan mendorong perubahan asam lemak

menjadi badan keton.1

- Menghambat sintesis protein dan mendorong penguraian protein di hati.1

Sekresi glukagon meningkat selama keadaan pasca-absorptif dan menurun

selama keadaan absorptif, berlawanan dengan sekresi insulin. Insulin cenderung

menyebabkan penyimpanan nutrien ketika kadarnya di darah tinggi, misalnya setelah

makan, sementara glukagon mendorong katabolisme simpanan nutrien di antara

waktu makan untuk menjaga kadar nutrien dalam darah, khususnya glukosa darah.

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

langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin. Sel alfa pankreas akan

meningkatkan sekresi glukagon sebagai respons terhadap penurunan glukosa darah,

sehingga kadar glukosa darah akan kembali normal. Sebaliknya, peningkatan

konsentrasi glukosa darah, misalnya setelah makan, menghambat sekresi glukagon

sehingga kadar glukosa darah kembali normal.1

Makanan Bergizi

Menu makanan yang terbaik bagi balita maupun anak adalah menu yang

mengandung gizi tinggi. Makanan yang mengandung gizi cukup dan seimbang

diartikan sebagai makanan yang menyediakan semua zat gizi dan kalori yang

dibutuhkan untuk pertumbuhan manusia dan perkembangannya. Makanan yang

bergizi cukup dan seimbang dapat diperoleh dari menu 4 sehat 5 sempurna. Empat

sehat lima sempurna tersusun dari nasi, lauk pauk hewani dan nabati, sayuran, buah-

buahan, serta susu.7

Terdapat pula 13 pesan dasar pedoman umum gizi seimbang, yaitu:

18

1. Makanlah aneka ragam makanan.

2. Makanlah makanan untuk memenuhi kebutuhan energi.

3. Makanlah makanan sumber karbohidrat, setengah dari kebutuhan energi.

4. Batasi konsumsi lemak dan minyak sampai seperempat dari kecukupan energi.

5. Gunakan garam beryodium.

6. Makanlah makanan sumber zat gizi.

7. Berikan ASI saja kepada bayi sampai berumur minimal 4 bulan.

8. Biasakan makan pagi.

9. Minumlah air bersih, aman dan cukup jumlahnya.

10. Lakukan kegiatan fisik dan olahraga secara teratur.

11. Hindari minum minuman beralkohol.

12. Makanlah makanan yang aman bagi kesehatan.

13. Bacalah label pada makanan yang dikemas.

Menentukan jumlah kalori yang diperlukan oleh balita dan anak dapat dihitung

berdasarkan usia dan berat badan. Dengan demikian, kita dapat membuat menu dan

pola makan untuk anak tersebut sesuai dengan kebutuhannya. Dalam kasus ini, anak-

anak tersebut perlu diberi makan sehari 3x dengan standar 4 sehat 5 sempurna. Selain

itu, pemberian asupan vitamin dan mineral yang cukup dari makanan maupun

suplemen juga diharapkan dapat memperbaiki kekurangan gizi yang diderita oleh

anak-anak di daerah tersebut.

Kesimpulan

Gizi cukup merupakan kebutuhan dasar setiap manusia untuk dapat tumbuh

dan berkembang dengan normal. Gizi dasar terbagi menjadi 5, yaitu karbohidrat,

protein, lemak, vitamin dan mineral, yang dapat diperoleh melalui makanan. Makanan

yang masuk ke dalam tubuh akan diubah menjadi energi melalui serangkaian proses

metabolisme. Tidak hanya energi, tetapi zat-zat hasil penguraian bahan makanan juga

19

digunakan untuk proses pertumbuhan. Proses pertumbuhan selain dipengaruhi

makanan juga diatur oleh hormon, seperti GH, insulin dan glukagon. Kekurangan

makanan bergizi dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan

tubuh.

Daftar Pustaka

1. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Ed 6. Jakarta: EGC.

2012.p.701-3, 740-4, 781-9.

2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta:EGC. 2004.p.299-315.

3. Suhardjo, Kusharto CM. Prinsip-prinsip ilmu gizi. Yogyakarta: Kanisius.

2003.p.19-32.

4. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia Harper. Ed 27. Jakarta:

EGC. 2009.p.139-84, 204, 250-5.

5. Uliyah M, Hidayat AA. Ketrampilan dasar praktik klinik. Ed 2. Jakarta:

Salemba Medika. 2008.p.27-32.

6. Sumarjo D. Pengantar kimia. Jakarta: EGC. 2009.p.137.

7. Silalahi J. Makanan fungsional. Yogyakarta: Kanisius. 2006.p.13-4.

20