- Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi.
- Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.
Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu.
? Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh- tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati.
? Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.
? Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gila jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.
Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuat secara sintesis. Ada empat jenis gula alkohol yaitu sorbitol, manitol, dulsitol, dan inositol.
? Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol (CH2OH). Struktur kimianya dapat dilihat di bawah.
Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dari lima puluh gram sehari dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes.
? Manitol dan Dulsitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.
? Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdfapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.
Oligosakarida
Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.
? Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim perncernaan.
? Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.
B. Karbohidrat Kompleks
Polisakarida
Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati.
? Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian.
Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkan amilopektin adfalah polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang.
? Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare.
? Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan lemak.
Polisakari dan Nonpati/Serat
Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam mencegah berbagai penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.
Karbohidrat kompleks merupakan karbohidrat yang terbentuk oleh hampir lebih dari 20.000 unit molekul monosakarisa terutama glukosa. Di dalam ilmu gizi, jenis karbohidrat kompleks yang merupakan sumber utama bahan makanan yang umum dikonsumsi oleh manusia adalah pati (starch).
Pati yang juga merupakan simpanan energi di dalam sel-sel tumbuhan ini berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan berdiameter berkisar antara 5-50 nm. Dan di alam, pati akan banyak terkandung dalam beras, gandum, jagung, biji-bijian seperti kacang merah atau kacang hijau dan banyak juga terkandung di dalam berbagai jenis umbi-umbian seperti singkong, kentang atau ubi. Di dalam berbagai produk pangan, pati umumnya akan terbentuk dari dua polimer molekul glukosa yaitu amilosa (amylose) dan amilopektin (amylopectin). Amilosa merupakan polimer glukosa rantai panjang yang tidak bercabang sedangkan amilopektin merupakan polimer glukosa dengan susunan yang bercabangcabang. Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin ini akan bervariasi dalam produk pangan dimana produk pangan yang memiliki kandungan amilopektin tinggi akan semakin mudah untuk dicerna.
2. Sumber Karbohidrat
Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.
3.Fungsi Karbohidrat
a. Sumber Energi
Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh dunia, karena banyakdi dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.
2. Pemberi Rasa Manis pada Makanan
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalag gula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,2.
3. Penghemat Protein
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.
4. Pengatur Metabolisme Lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh.
5. Membantu Pengeluaran Feses
Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltik usus.
Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.
Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan.
4.Pembagian Metabolisme Karbohidrat
Untuk mempermudah mempelajari metabolisme karbohidrat, maka dibagi menjadi beberapa jalur metabolisme. Namun hendaknya diingat bahwa dalam tubuh, jalur-jalur ini merupakan ke-satuan, yang mana jalur yang paling banyak dilalui tergantung pada keadaan (status nutrisi) waktu itu.
a. Glikolisis
Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat. Jalur ini teru-tama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk menghasilkan energi (ATP). Apabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik maka akan berakhir dengan asam laktat, dan mengha-silkan dua ATP, apabila dalam keadaan aerobik berakhir menjadi asam piruvat dengan 8 ATP.
b. Glikogenesis
Glikogen dalam sel binatang fungsinya mirip dengan amilum dalam tumbuhan yaitu sebagai cadangan energi. Pembentukan glikogen (glikogenesis) terjadi hampir dalam semua jaringan, tapi yang paling banyak adalah dalam hepar dan dalam otot.
c. Glikogenolisis
Pemecahan glikogen dalam hepar dan otot berbeda dengan enzim yang terdapat dalam pen-cernaan. Enzim glikogen fosforilase akan melepaskan unit glukosa dari rantai cabang gliko-gen yang tidak bisa direduksi. Reaksinya bisa digambarkan sebagai berikut:
(Glukosa)n + H3PO4 ? Glukosa 1-fosfat + (Glukosa)n-1
d. Glukoneogenesis
Glukoneogenesis adalah suatu pembentukan glukosa dari senyawa yang bukan karbohidrat Glukoneogenesis penting sekali untuk menyediakan glukosa, apabila didalam diet tidak mengandung cukup karbohidrat. Syaraf, medulla dari ginjal, testes, jaringan embriyo dan eritrosit memerlukan glukosa sebagai sumber utama penghasil energi. Glukosa diperlukan oleh jaringan adiposa untuk menjaga senyawa antara siklus asam sitrat. Didalam mammae, glukosa diperlukan untuk membuat laktosa. Didalam otot, glukosa merupakan satu-satunya bahan untuk membentuk energi dalam keadaan anaerobik.
Untuk membersihkan darah dari asam laktat yang selalu dibuat oleh sel darah merah dan otot, dan juga gliserol yang dilepas jaringan lemak, diperlukan suatu proses atau jalur yang bisa memanfaatkannya. Pada hewan memamah biak, asam propionat merupakan bahan utama untuk glukoneogenesis.
Sekilas Metabolisme Karbohidrat
Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.
Glukosa yang diserap dari pencernaan makanan di usus dibawa darah menuju ke seluruh sel tubuh. Dalam sitoplasma glukosa akan mengalami GLIKOLISIS yaitu peristiwa pemecahan gula hingga menjadi energi (ATP). Ada dua jalur glikolisis yaitu jalur biasa untuk aktivitas/kegiatan hidup yang biasa (normal) dengan hasil ATP terbatas, dan glikolisis jalur cepat yang dikenal dengan jalur EMBDEN MEYER-HOFF untuk menyediakan ATP cepat pada aktivitas/kegiatan kerja keras, misalnya lari cepat. Jalur cepat ini memberi hasil asam laktat yang bila terus bertambah dapat menyebabkan terjadinya ASIDOSIS LAKTAT . Asidosis ini dapat berakibat fatal terutama bagi orang yang tidak terbiasa (terlatih) beraktivitas keras. Hasil oksidasi glukosa melalui glikolisis akan dilanjutkan dalam SIKLUS KREB yang terjadi di bagian matriks mitokondria. Selanjutnya hasil siklus Kreb akan digunakan dalam SYSTEM COUPLE (FOSFORILASI OKSIDATIF) dengan menggunakan sitokrom dan berakhir dengan pemanfaatan Oksigen sebagai penangkap ion H. Kejadian tubuh kemasukan racun menyebabkan system sitokrom di-blokir oleh senyawa racun sehingga reaksi REDUKSI-OKSIDASI dalam system couple, terutama oleh Oksigen, tidak dapat berjalan. Selanjutnya disarankan membaca materi biokimia enzim, oksidasi biologi, dan glukoneogenesis pada situs ini juga.
5.Metabolisme Asam Uronat ( THE URONIC ACID PATHWAY )
Selain dari jalur yang telah diterangkan di atas, glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut "the uronic acid pathway" ( gambar-21 ).
Akan tetapi manusia, primata dan guinea pig tidak bisa membuat asam askorbat. Karena ke-kurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose.
Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : glukosa-6fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat. Glukosa 1-fosfat akan bereaksi dengan UTP (uridin trifosfat) dan membentuk nukleotida aktif UDPG (uridin difosfat glukosa). Selanjutnya UDPG akan mengalami oksidasi dua tahap pada atom karbon yang keenam. Asam glukoronat (D-glucoronate) yang terbentuk oleh enzim yang tergantung pada NADPH, direduksi menjadi L-gulonat. L-gulonat merupakan bahan baku untuk membuat asam askorbat.
Pada manusia, primata dan guinea pig L-gulonat melalui 3-keto L-gulonat akan diubah men-jadi L-xylulose (L silulose) (mungkin lebih baik dipakai istilah bah Ingrisnya, sebab bisa dis-alah artikan dengan selulose=cellulose). D-xylulose merupakan bagian dari HMP Shunt. Untuk bisa masuk ke dalam HMP Shunt,maka L-xylulose harus diubah dulu menjadi D-xylulose me-lalui silitol. Dalam proses ini diperlukan NADPH dan NAD+. Perubahan silitol menjadi D-silulosa dikatalisis enzim silulosa reduktase.
D-xylulose akan diubah menjadi D-xylulose 5-fosfat, ATP bertindak sebagai donor fosfat. Pada suatu penyakit yang menurun yang disebut "essential pentosuria" di dalam urinnya banyak didapatkan L-xylulose, diperkirakan enzim yang mengkatalisis L-xylulose menjadi sili-tol tidak ada pada penderita penyakit ini.
6.Metabolisme Galaktosa
Galaktosa diserap usus dengan mudah diubah menjadi glukosa dalam hepar. "Galactose tolerance test" adalah suatu pemeriksaan untuk mengetahui fungsi hepar, namun sekarang sudah jarang dipakai.
Galaktokinase mengkatalisis reaksi (1) dan dalam reaksi ini diperlukan ATP sebagai donor fos-fat. Galaktosa 1-fosfat yang terbentuk akan bereaksi dengan uridin difosfat glukosa (UDPG) dan menghasilkan uridin difosfat galaktosa dan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini dikatalisis enzim galaktosa 1-fosfat uridil transferase, galaktosa menggantikan tempat glukosa.
Suatu epimerase mengubah galaktosa menjadi glukosa (reaksi 3). Reaksi ini terjadi pada suatu nukleotida yang mengandung galaktosa, peristiwa oksidasi-reduksi berlangsung dan me-merlukan NAD+ sebagai ko-enzim. UDP-glukosa yang dihasilkan, dibebaskan dalam bentuk glukosa 1-fosfat (reaksi 4). Mungkin sebelum dibebaskan digabung dulu dengan molekul gliko-gen, baru kemudian dipecah enzim fosforilase.
Reaksi (3) adalah reaksi dua arah. Dari diagram dapat dilihat bahwa glukosa bisa diubah menjadi galaktosa.
Dalam tubuh galaktosa diperlukan bukan hanya untuk sintesis laktosa, tetapi juga untuk membuat serebrosida, proteoglikan dan glikoprotein. Sintesis laktosa dalam mamma terjadi dengan jalan kondensasi UDP-galaktosa dengan glu-kosa dan dikatalisis enzim laktosa sintetase.
Suatu penyakit yang dapat diturunkan menyebabkan galaktosemia, mungkin terjadi akibat kekurangan enzim-enzim pada reaksi (1), (2) dan (3). Akan tetapi yang paling banyak diketahui adalah akibat kekurangan enzim uridil transferase (reaksi 2). Karena kadar galaktosa meningkat, dalam lensa mata galaktosa bisa mengalami reduksi menjadi galaktitol. Apabila kadar galaktitol ini tertimbun dalam lesa mata maka akan mempercepat terjadinya katarak.
Kekurangan enzim yang mengkatalisis reaksi (2) membawa akibat yang paling buruk bila dibandingkan dengan kekurangan enzim-enzim yang lain, karena galaktosa 1-fosfat tertim-bun sedangkan hepar kekurangan fosfat inorganik. Ini bisa menyebabkan kegagalan fungsi hepar dan retardasi mental. Ekspresi klinik terjadi apabila aktivitas uridil transferase berkurang lebih dari 50 %, dan ini hanya terjadi pada homozygote.
7.Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme karbohidrat.
Pada tiap-tiap jalur metabolisme karbohidrat, telah dibicarakan faktor-faktor yang mempe ngaruhi kerja enzim. Secara keseluruhan akan ditinjau dengan singkat, terutama pengaruh keadaan kelaparan, diabetes melitus dan pada pemberian makanan yang tinggi karbohidrat.
? Pada keadaan kelaparan
Pada keadaan kelaparan, enzim-enzim utama dari glikolisis, HMP shunt dan glikogene-sis aktifitasnya menurun, sebaliknya aktifitas enzim-enzim utama dari glukoneogenesis dan glikogenolisis meningkat.
? Pada keadaan Diabetes Melitus
Aktifitas enzim-enzim tersebut di atas mirip dengan keadaan kelaparan.
? Pada pemberian makanan tinggi karbohidrat
Pada keadaan ini terjadi yang sebaliknya, aktifitas enzim-enzim glikolisis, HMP shunt dan glikogenesis meningkat, sedangkan aktifitas enzim-enzim utama glukoneogenesis dan glikogenolisis menurun.
8.Toleransi Karbohidrat (CARBOHYDRATE TOLERANCE)
Kemampuan tubuh untuk memakai karbohidrat disebut toleransi karbohidrat Berkurangnya kemampuan ini dinamakan Diabetes Mellitus, yang disebabkan karena sek-resi insulin relatif tidak cukup. Test toleransi glukosa (Glucose tolerance test) adalah suatu penentuan dimana penderita diberi glukosa sebanyak 1,75 gr/kg berat badan setelah puasa semalam (8-10 jam). Darah diambil untuk penentuan glukosa pada waktu (0) atau puasa, satu, dua, tiga, empat sampai lima jam setelah pemberian glukosa. Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari test ini masih terdapat silang pendapat, karena banyaknya faktor yang mempengaruhinya, seperti makanan yang dimakan beberapa hari sebelum test, umur, keadaan emosi dan keadaan penderita pada umumnya misalnya apakah menderita infeksi, apakah mengalami operasi.
Sebagai petunjuk umum kriteria di bawah ini bisa dipakai sebagai acuan apabila memungkinkan :
? Kurva normal berada di bawah 200 mg/100 ml pada satu jam dan di bawah 150 mg/100 ml dua jam setelah pemberian glukosa.
Dengan cara "scoring" atau pemberian nilai:
? Apabila glukosa puasa lebih dari 110 mg/100 ml diberi nilai satu.
? Harga satu jam lebih dari 170 mg/100 ml nilai = 1/2(setengah)
? Harga dua jam lebih dari 120 mg/100 ml nilai = 1/2(setengah)
? Harga tiga jam lebih dari 110 mg/100 ml nilai = 1 (satu)
? Apabila semua nilai ini ditotal, dan didapatkan hasil dengan nilai dua atau lebih maka ini merupakan diagnosis diabetes mellitus.
? Apabila total nilai puasa, satu, dua dan tiga jam besarnya kurang dari 500 mg/100 ml, maka kurvanya normal.
Adapula yang berpendapat bahwa kurva normal berada di bawah 160 mg/100 ml satu jam dan 120 mg/100 ml dua jam setelah pemberian glukosa.
B. Metabolisme Protein dan Asam Amino
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau a). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.
Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing-masing dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino penyusun protein (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik.
1. Jenis-Jenis protein dan Asam Amino
Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Ada dua jenis protein, dibedakan oleh hasil-hasil yang diperoleh, apabila protein dihirolisasi manjadi satuan monomer penyusun. Ini adalah protein sederhana dan protein berkonjugasi :
? Protein sederhana: hanya asam amino
? Protein berkonjugasi: asam amino + gugus (-gugus) prostetik nonprotein.
Penggolongan protein menurut kelarutannya :
? Protein berserat. Tidak larut dalam larutan garam dalam air
? Protein berbentuk bola. Larut dalam larutan garam dalam air.
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau a). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan asam, amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.
Asam amino terdiri dari dua kelompok, yakni sebagai berikut :
? Asam Amino Esensial
Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat oleh tubuh. Asam amino jenis ini harus didatangkan dari makanan kita sehari-hari. Asam amino esensial terdiri atas Valine, Lysine, Threonine, Leucine, Tryptophan, Phenylalanine, dan Methionine.
? Asam Amino Non-Esensial
Asam amino non esensial adalah asam amino yang dapat dibuat sendiri oleh tubuh. Asam amino non esensial terdiri atas Glycine, Tyrosine, Cystine, Alanine, Serine, Asam Glutamat, Asam Aspartat, Arginin, Histidin, Proline Hydroxyproline, dan Citruline.
2.Pencernaan dan Absorbsi Protein
Protein merupakan suatu bahan yang penting dalam tubuh karena fungsinya yang beragam, terutama sebagai struktural tubuh, katalitik, dan sinyal dalam jaras tubuh. Sumber C dan N dari protein dapat digunakan untuk sintesis protein dan asam amino baru serta rangka karbonnya sebagai senyawa antara dalam metabolisme karbohidrat dan lipid. Gugus NH2 dari asam amino akan masuk ke dalam sintesis urea (ureotelik). Enzim yang digunakan untuk memecah protein (protease/peptidase) disintesis dan disekresi dalam bentuk inaktif yang disebut proenzim atau zimogen.
? Lambung
Getah lambung merupakan cairan jernih berwarna kuning pucat yang mengandung HCl 0,2-0,5% dengan pH sekitar 1,0. Getah lambung terdiri atas sekitar 97-99% air. Sisanya terdiri atas musin (lendir) serta garam anorganik, enzim pencernaan (pepsin serta renin), dan lipase. Getah lambung berfungsi untuk membunuh mikroorganisme, denaturasi protein makanan, dan memberi lingkungan pH yang sesuai untuk pepsin bekerja (pH optimal 1,0-2,0).
pepsin dan renin.
? Duodenum
Kimus akan cepat dinetralisir oleh getah pankreas karena mengandung bikarbonat (HCO3-). Dalam getah pankreas terdapat beberapa enzim (khusus untuk protein) yang dilepaskan sebagai zimogen. Kerja pankreolitik yang dimiliki getah pankreas disebabkan oleh tiga buah enzim endopeptidase: tripsin, kimotripsin, dan elastase yang menyerang protein serta polipeptida yang dilepas dari lambung untuk membentuk senyawa-senyawa polipeptida, peptida, atau keduanya.
? Usus halus (getah usus)
Getah usus memiliki aminopeptidase yang merupakan eksopeptidase yang menyerang ikatan peptida di dekat terminal amino asam amino polipeptida serta oligopeptida dan dipeptidase dengan beragam spesifisitas, yang sebagian diantaranya berada di sel epitel usus. Dipeptidase membentuk dipeptida menjadi asam amino bebas.
3. Biosintesa Asam Amino
Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover).
Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk :
? Struktur basa nitrogen DNA dan RNA
? Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim dan lain-lain.
? Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya
? Hormon dan fosfolipid
Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.
4.Keseimbangan Nitrogen
Daur nitrogen adalah bukti lain bahwa bumi secara khusus dirancang untuk kehidupan manusia. Nitrogen adalah salah satu unsur dasar yang terdapat dalam jaringan tubuh semua organisme hidup. Meskipun 78% dari atmosfer merupakan nitrogen, manusia dan hewan tidak dapat menyerapnya secara langsung. Di sinilah bakteri berfungsi dengan membantu kita memenuhi kebutuhan nitrogen.
Daur nitrogen dimulai dengan gas nitrogen (N2) yang ada diudara. Bakteri yang hidup di beberapa tanaman mengubah nitrogen menjadi amonia (NH3). Sebaliknya, jenis bakteri lain mengubah amonia menjadi nitrat (NO3). (Halilintar juga memainkan peranan penting pada proses perubahan nitrogen di udara menjadi amonia).
Pada tingkat selanjutnya, makhluk hidup yang dapat membuat makanannya sendiri, seperti tumbuhan hijau, dapat menyerap nitrogen. Hewan dan manusia, yang tidak dapat membuat makanannya sendiri, dapat memenuhi kebutuhan nitrogen hanya dengan memakan tumbuh-tumbuhan tersebut.Nitrogen pada hewan dan manusia kembali ke alam melalui kotoran dan bangkai yang diuraikan oleh bakteri. Sementara menguraikan zat, bakteri tidak hanya melakukan tugas sebagai pembersih, tetapi juga melepaskan amonia, sumber utama nitrogen. Ada bakteri yang mengubah sejumlah tertentu ammonia menjadi nitrogen dan mencampurnya dengan udara. Ada juga bakteri yang mengubah sisanya menjadi nitrat. Tumbuhan menggunakan nitrat dan daur terus berlanjut. Tidak adanya bakteri dalam daur ini akan mengakibatkan berakhirnya kehidupan. Tanpa bakteri, tumbuhan tidak dapat memenuhi kebutuhan nitrogennya dan akan segera punah. Kehidupan tak mungkin terjadi di tempat yang tak memiliki tumbuhan.
C. Metabolisme Lipid
Lipid adalah molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik.
1.Jenis-jenis Lipid dan Asam Lemak
Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:
? Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
? Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
? Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
? Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid dan malam
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang. Adapun rumus umum dari asam lemak adalah:
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak yaitu:
? Asam lemak jenuh (saturated fatty acid) : Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
? Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid) : Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap.
2.Senyawa Lipid
Secara umum senyawa yang disebut lipid biasanya diartikan sebagai
suatu senyawa yang dalam pelarut tidak larut dalam air, namun larut organik.Contohnya benzena, eter, dan kloroform. Suatu lipid suatu lipid tersusun atas asam lemak dan gliserol. Berbagai kelas lipid dihubungkan satu sama lain berdasarkan komponen dasarnya, sumber penghasilnya, kandungan asam lemaknya, maupun sifat-sifat kimianya. Kebanyakan lipid ditemukan dalam kombinasi dengan senyawa sederhana lainnya (seperti ester lilin, trigliserida, steril ester dan fosfolipid), kombinasi dengan karbohidrat (glikolipid), kombinasi dengan protein (lipoprotein). lipid yang sangat bervariasi struktur dan fungsinya,mulai dari volatile sex pheromones sampai ke karet alam.
3.Pengadaan Energi dari Lipid
Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.
Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.
Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian.
4.Biosintesa Lipid
Biosintesis asam lemak sangat penting, khususunya dalam jaringan hewan, karena mempunyai kemampuan terbatas untuk menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat. Proses ini dikatalisis oleh asam lemak synthase, suatu multienzim yang berlokasi di sitoplasma.
a. Biosintesis Asam Lemak Jenuh
Biosintesis asam lemak jenuh dimulai dari acetyl-CoA sebagai starter. Acetyl-CoA ini dapat berasal dari ß-oksidasi asam lemak maupun dari piruvate hasil glikolisis atau degradasi asam amino melalui reaksi pyruvate dehydrogenase. Acetyl-CoA tersebut kemudian ditransport dari mitokondria ke sitoplasma melalui sistem citrate shuttle untuk disintesis menjadi asam lemak. Reduktan NADPH + H+ disuplai dari jalur hexose monophosphate (fosfoglukonat).
Pyruvate hasil katabolisme asam amino atau dari glikolisis glukosa diubah menjadi aecetyl-CoA oleh sistem pyruvate dehydogenase. Gugus acetyl tersebut keluar matriks mitokondria sebagai citrate, masuk ke sitosol untuk sintesis asam lemak. Oxaloacetate direduksi menjadi malate kembali ke matriks mitokondrion dan diubah kembali menjadi malate. Malat di sitosol dioksidasi oleh enzim malat menghasilkan NADPH dan pyruvate. NADPH digunakan untuk reaksi reduksi dalam biosintesis asam lemak sedangkan pyrivate kembali ke matriks mitokondrion.
Asam lemak synthase disusun oleh dua rantai peptida yang identik yang disebut homodimer yang dapat dilihat pada gambar 3.13. Masing-masing dari 2 rantai peptida yang digambarkan sebagai suatu hemispheres tersebut, mengkatalisis 7 bagian reaksi yang berbeda yang dibutuhkan dalam sintesis asam palmitat. Katalisis reaksi multi urutan dengan satu protein mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan beberapa enzim yang terpisah. Keuntungan tersebut antara lain: (1) reaksi-reaksi kompetitif dapat dicegah, (2) reaksi terjadi dalam satu garis koordinasi, dan (3) lebih efisien karena konsentrasi substrat lokal yang tinggi, kehilangan karena difusi rendah.
5.Penimbunan triasi gliserol dari Jaringan Adfiposa
Triasilgliserol atau trigliserida adalah senyawa lipid utama yang terkandung dalam bahan makanan dan sebagai sumber energi yang penting, khususnya bagi hewan. Sebagian besar triasilgliserol disimpan dalam sel-sel jaringan adiposa, adipocytes. Triasilgliserol secara konstan didegradasi dan diresintesis. Pemrosesan dan distribusi lipid dijelaskan dalam 8 tahap, yaitu:
a. Triasilgliserol yang berasal dari diet makanan tidak larut dalam air. Untuk mengangkutnya menuju usus halus dan agar dapat diakses oleh enzim yang dapat larut di air seperti lipase, triasilgliserol tersebut disolvasi oleh garam empedu seperti kolat dan glikolat membentuk misel.
b. Di usus halus enzim pankreas lipase mendegradasi triasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak dan gliserol diabsorbsi ke dalam mukosa usus.
c. Di dalam mukosa usus asam lemak dan gliserol disintesis kembali menjadi triasilgliserol
d. Triasilgliserol tersebut kemudian digabungkan dengan kolesterol dari diet makanan dan protein khusus membentuk agregat yang disebut kilomikron.
e. Kilomikron bergerak melalui sistem limfa dan aliran darah ke jaringan-jaringan.
f. Triasilgliserol diputus pada dinding pembuluh darah oleh lipoprotein lipase menjadi asam lemak dan gliserol.
g. Komponen ini kemudian diangkut menuju sel-sel target.
h. Di dalam sel otot (myocyte) asam lemak dioksidasi untuk energi dan di dalam sel adiposa (adipocyte) asam lemak diesterifikasi untuk disimpan sebagai triasilgliserol. Selama olah raga, otot membutuhkan dengan cepat sejumlah energi simpanan. Asam lemak yang disimpan dalam adipocyte dapat dilepaskan dan ditransport ke myocyte oleh serum albumin untuk didegradasi menghasilkan energi. Ada 3 sumber asam lemak untuk metabolisme energi pada hewan, yaitu:
- suplai triasilgliserol dari makanan
- sintesis triasilgliserol dalam hati jika sumber energi internal melimpah
- simpanan triasilgliserol dalam adipocytes.
Untuk proses lipogenesis (sintesis lipid) pada jaringan adiposa, triasilgliserol disuplai dari hati dan usus dalam bentuk lipoprotein, VLDL dan kilomikron. Asam lemak dari lipoprotein dilepaskan oleh lipoprotein lipase yang berlokasi pada permukaan sel-sel endotelial pembuluh kapiler darah. Asam lemak kemudian diubah mejadi triasilgliserol. Proses lipolisis (degradasi lipid) pada jaringan adiposa dikatalisis oleh Hormonesensitive lipase, yang dikontrol oleh hormon, dengan mobilisasi sebagai berikut :
a. Jika glukosa dalam darah rendah, akan memicu pelepasan epinefrin atau glukagon. Kedua hormon meninggalkan aliran darah dan mengikat molekul reseptor yang ditemui di dalam membran adipocyte atau sel lemak.
b. Hal ini menyebabkan adenilat siklase melalui protein G mengubah ATP menjadi cAMP.
c. cAMP kemudian mengaktifkan protein kinase. Protein kinase aktif mengaktifkan triasilgliserol lipase (Hormone-sensitive lipase) melalui forforilasi.
d. Protein kinase aktif juga mengkatalisis fosforilasi molekul perilipin pada permukaan butiran lemak (lipid droplet) sehingga triasilgliserol lipase dapat mengakses permukaan butiran lemak.
e. Selanjutnya triasilgliserol diuraikan menjadi asam lemak bebas dan gliserol oleh triasilgliserol lipase.
f. Molekul asam lemak yang dihasilkan dilepaskan dari adipocyte dan diikat oleh protein serum albumin dalam darah untuk diangkut melalui pembuluh darah menuju myocyte (sel otot) jika dibutuhkan. Jumlah asam lemak yang dilepaskan oleh jaringan adiposa ini tergantung pada aktivitas triasilgliserol lipase. Hanya asam lemak rantai pendek yang dapat larut dalam air, sedangkan asam lemak rantai panjang tidak. Oleh karena itu untuk pengangkutannya asam lemak rantai panjang diikatkan pada serum albumin.
g. Asam lemak tersebut dilepaskan dari albumin dan masuk ke myocyte melalui transport khusus.
h. Di myocyte asam lemak mengalami ß-oksidasi yang menghasilkan CO2 dan energi ATP.
Jaringan menangkap asam lemak dari aliran darah untuk dibangun kembali menjadi lipid atau untuk memperoleh energi dari oksidasinya. Metabolisme asam lemak intensif khususnya di dalam sel hati (hepato cytes). Proses terpenting dari degradasi asam lemak adalah ß-oksidasi yang terjadi di dalam mitokondria. Asam lemak dalam sitoplasma diaktifkan dengan mengikatkannya pada coenzyme A, kemudian dengan sistem transport karnitin masuk ke mitokondria untuk didegradasi menjadi acetyl-CoA melalui proses ß-oksidasi. Residu acetyl hasil dapat dioksidasi lanjut menjadi CO2 melalui TCA dan rantai respirasi dengan menghasilkan ATP. Jika produksi acetyl-CoA melebihi kebutuhan energi sel hepatocyte akan diubah menjadi keton bodi untuk mensuplai energi pada jaringan lain. Hal ini terjadi jika suplai asam lemak dalam plasma darah tinggi, misal dalam kondisi kelaparan atau diabetes mellitus.
Biosintesis asam lemak terjadi di sitoplasma, khususnya di hati, jaringan adiposa, ginjal, paru-paru, dan kelenjar mammae. Pensuplai karbon yang paling penting adalah glukosa. Akan tetapi prekursor asetyl-CoA yang lain seperti asam amino ketogenik dapat digunakan. Mula-mula acetyl-CoA dikarboksilasi menjadi malonil CoA, kemudian dipolimerisasi menjadi asam lemak. Asam lemak selanjutnya diaktivasi dan disintesis menjadi lipid (triasilgliserol) dengan gleserol 3-fosfat. Untuk mensuplai jaringan lain, lipid tersebut dipak ke dalam kompleks lipoprotein (VLDL) oleh hepatocyte dan dilepaskan ke dalam darah.
6.Metabolisme Lipid di Hati
Metabolisme lipid di dalam tubuh merupakan perkiraan hak istimewa hati. Jaringan mempunyai kemampuan untuk mengoksidasi asam lemak sampai tuntas. Jaringan adiposa memiliki sifat metabolisme yang aktif untuk memodifikasi terhadap peranan hati yang bersifat sentral dan unit di dalam metabolisme lipid merupakan konsep yang penting.
Hati melaksanakan sejumlah fungsi utama berikut ini pada metabolisme lipid :
1.Hati memfasilitasi pencernaan dan penyerapan lipid melalui produksi
empedu yang mengandung kolesterol serta garam-garam empedu yang
disintesis didalam hati secara de novo atau ambilan kolesterol lipid.
2.Hati mempunyai sistem enzim yang aktif untuk sintesis serta oksidas asam
lemak dan untk sintesis triasilgliserol serta fosfilipid.
3.Hati mengonversi asam lemak menjadi badan keton (KETOGENESIS)
4.Hati memainkan peranan integral dadalam sintesis serta metabolisme
lipoprotein plasma.
7.Pencernaan dan Penyerapan di Usus
Tahap Pencernaan di Usus, sebagai berikut :
Setelah makanan tinggal di lambung selama beberapa saat, makanan kemudian didorong oleh kontraksi otot ke bagian usus kecil yang pertama, yang disebut duodenum.
Ketika makanan masuk ke duodenum, tahap pencernaan usus dimulai. Tahap ini merupakan tahap utama terjadinya pemecahan karbohidrat, protein, dan lemak ke dalam bentuk yang dapat diserap. Makanan yang sudah setengah dicerna yang datang dari lambung harus cukup asam agar dapat memicu pengeluaran enzim-enzim pencernaan yang bertanggung jawab atas pemecahan utama dari makanan. Enzim-enzim ini adalah protease chymotripsin dan tripsin untuk memecah protein; amilase dan saccharidase untuk memecah berbagai bentuk lemak. Enzim-enzim ini diproduksi oleh pankreas, dan produksinya oleh pankreas dipengaruhi oleh hormon secretin dan cholecystokinin yang dikeluarkan oleh lapisan duodenum. Pelepasan kedua hormon ini dipengaruhi oleh keasaman muatan usus. Jika makanan yang berasal dari lambung tidak cukup asam karena lambung tidak cukup mengeluarkan asam, maka mungkin hormon yang dilepaskan tidak akan cukup untuk merangsang pelepasan enzim-enzim pencernaan utama dalam jumlah yang cukup, sehingga menghasilkan maldigesti atau malabsorpsi. Sangat jelas bahwa sekresi asam lambung sangat penting untuk efektifitas penyerapan zat gizi, dan kemampuan untuk menghasilkan asam lambung ini seringkali menurun sejalan dengan usia, sehingga banyak usia lanjut yang mengalami masalah pencernaan.
Tahap penyerapan di usus merupakan tahap yang sangat vital, dan prosesnya dibantu oleh kecukupan zat-zat gizi tertentu seperti seng, asam panthotenic, dan vitamin A. Rasa nyeri di usus akibat peradangan lapisan permukaan dalam usus, dapat terjadi karena kekurangan zat-zat gizi ini, disamping bisa juga disebabkan oleh candida yang tidak terkendali. Serat dalam makanan juga diketahui memperbaiki kapasitas penyerapan di usus.
8.Pengangkutan Lipid antar Jaringan
Aneka ragam lipid yang ada didalam tubuh harus dapat diangkut dari organ yang satu keorgan-organ yang lain. Lipid-lipid dari makanan yang diserap usus, misalnya akan sia-sia saja kalau tak dapat diangkut keorgan-organ tubuh untuk digunakan atau disimpan. Lipid-lipid endogen yang disintesis hati, contoh yang lain, juga harus disebarkan keorgan-organ tubuh yang memerlukannya. Seiring dengan itu pula, asam lemak yang merupakan sumber energi penting, harus dapat dipindahkan dari tempat penimbunannya dijaringan adiposa kejaringan-jaringan yang akan mengunakannya. Masalahnya adalah, lipid yang akan dipindahkan tersebut pada dasarnya merupakan senyawa yang tak larut-air. Padahal, plasma darah didalam sistem sirkulasi yang merupakan sarana pengangkutannya terutama terdiri dari air. Maka, tanpa sarana angkut khusus tak mungkin kiranya lipid diangkut lewat peredaran darah sarana angkut khusus adalah lipoprotein.
Lipoprotein merupakan partikel mikroskopik berbentuk bulat yang beredar dalam sirkulasi darah dengan struktur dasar berupa ” bola” yang terdiri dari bagian inti dan kulit. Inti lipoprotein terletak dibagian dalam dan tersusun dari lipid –lipid tak amfipatik seperti misalnya TriasilGliserol dan kolestrol ester. Dipihak lain, kulit terbentuk dari lipid-lipid amfipatik, yakni phosfolipid dan kolestrol, serta protein amfipatik yang dikenal sebagai apoprotein.”Kepala” dari senyawa –senyawa amfipatik penyusunan kulit tertata di permukaan partikel dan bersentuhan dengan air dari luar partikel, sedangkan ”ekor”-nya yang non polar, dan dengan demikian yang bersifat hidrofobik, berada dibawa ”kepala” dan mengarah ke bagian inti yang juga berisi lipid-lipid hidrofobik (lipid-lipit tak amfipatik). Dengan struktur semacam ini, dari luar, partikel lipoprotein tampak seakan-akan sebagai benda polar dan karenanya bersifat hidrofilik sehingga larut dalam air. Sebaiknya, bagian inti yang hidrofobik ”disembunyikan” di bagian dalam partikel sehingga tak berhubungan dengan air dari luar partikel yang memang tak mungkin bercampur dengannya. Dengan cara inilah lipid-lipid hidrofobik dingakut didalam sirkulasi darah.
Ada beberapa jenis lipoprotein yang beredar dalam sirkulasi darah yaitu kilomikron, VLDL, IDL, LDL, HDL2, HDL3. masing-masing memiliki struktur dasar yang sama tetpai berbeda dalam komposisi, kerapatan (densitas) ukuran dan fungsinya. Perbedaan komposisi menyebabkan perbedaan kerapatan dan pada gilirannya mempengaruhi kecepatan apungnya. Oleh karena itu, berdasar perbedaan kecepatan apung pada ultrasentrifugasi, lippoprotein-lippoprotein plasma dapat dipisahkan menjadi kilomikron,VDL(very low density lipoprotein), IDL (intermediate density lipoprotein), LDL (low density lipoprotein), dab HDL(high density lipoprotein). Sesuai dengan urutan tersebut, ukuran kilomikron adalah yang terbesar dan VLDL sedikit berada di bawahnya. IDL dan LDL lebih kecil lagi dan HDL adalah lipoprotein yang terkecil diameternya. Sebaliknya, kerapatan kilomokron adalah terendah akibat kandungan lipidnya yang tinggi, dan HDL adalah lippoprotein dengan kerapatan tertinggi karena kandungan apoproteinnya yang tinggi. Kerapatan yang rendah mengakibatkan kilomikron mengapung pada lapisan paling atas pada ultrasentrifugasi, sedangkan HDL pada pemeriksaan yang sama mengendap kebawah tabung. Masing-masing lipoprotein memiliki fungsinya sendiri-sendiri dalam pengangkutan lipid antar jaringan. Fungsi lipoprotein selengkapnya dan mekanisme pengangkutan lipid yang diembannya akan diuraikan kemudian. Namun, secara singkat dapatlah dikatakan bahwa kilomikron berfungsi mengangkut lipid-lipid yang berasal dari usus, terutama lipid-lipid makanan yang drcernakan dan diserap usus; VLDL mengangkut lipid-lipid yang berasal dari hati, terutama lipid endogen hasil sintesis dihati; LDL membawa kolesterol menuju kejaringan ekstraheatik untuk digunakan atau kehati untuk dibuang; dan HDL mengangkut kolesterol dari jaringan ekstra hepatik kehati untuk di ekskresi. Sementara itu, asal lemak yang berasal dari mobilisasi dijaringan adiposa diangkut ke berbagai jaringan tidak dalam bentuk lipiprotein melainkan berbagai senyawa komplek asam lemak-albumin.
1. Pengangkutan Lipid Eksogen
Triasilgliserol, koleterol ester, fosfolipid dan kolesterol yang diserap khusus dari saluran cerna maupun yang disintesis usus sendiri sebagian besar akan dirakit bersama dengan apoprotein A (apo A) dari apo B-48 membentuk kilomikron nasen dan dikeluarkan ke sisitem limpatik usus untuk selanjutnya memasuki sistem peredaran darah. (1) Berkat interaksi dengan HDL, terjadi perpindahan sebagian apo C dan apo E dari kulit HDL kekulit kilomikron nasen dan terbentuklan kilomikron yang matang. (2) kilomikron terus bersedar didalam sirkulasi dan sesampainya di pembuluh kapiler lipoprotein ini bertemu dengan enzim lipoprotein lipase (LPL) yang melekat pada endoten kapiler. Enzim ini bersama dengan apo C-2 sebagai ko factornya menghidrolisis triasilgliserol yang diangkut dalam inti kilomokron, menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak segera berdifusi masuk kedalam jaringan yang dilayani kapiler yang bersangkutan. Gliserol, dan juga sebagian asam lemak yang tak sempat berdifusi, beredar terus bersama darah. Akibat hidrolisis yang terus menerus muatan triasilgliserol berkurang dan inti kilomikron menyusut. Penyusun inti menyebabkan kulit menjadi kendor dan sebagian diantaranya terlepas untuk ditampung oleh HDL atau membentuk HDL nasen. Menyusutnya inti dan berkurangnya kulit menyisahkan partikel lipoprotein yang lebih kecil dengan kandungan triasilgliserol dan dikenal sebagai sisa kilomikron (cylomikron remnant). (3) sisa kilomikron terlepas dari kapiler dan beredar kembali. Apo E di permukaan partikel sisa kilomikron yang terpapar sewaktu kilomikron dihidrolisis oleh LPL kini siap untuk berikatan dengan reseptornya. Apo E ini berfungsi sebagai ligand yang dapat berikatan dengan reseptor apo E (reseptor renant) dan reseptor apo B-100, E(reseptor LDL) hati. Denga terikatnya pada reseptornya partikel sisa kilomikron menempel dan diambil secara in tato oleh hati. (4) didalam organ ini, kolesterol ester dan sisa triasilgleserol yang dibawa masuk bersama partikel sisa kilomikron kemudian dihidrolisis masing-masing menjadi asam lemak dan gliserol.
Jadi, dalam garis besarnya lipid-lipid dari usus diangkut oleh kilomikron, triasilgliserolnya diturunkan sebagai asam lemak dijaringan ekstra hepatik, sedangkan kolesterolnya diturunkan dihati bersama dengan sisa lipid yang diangkut oleh partikel sisa kilomikron.
2. Pengangkutan Lipid Endogen
Hati adalah organ utama pembentuk lipid endogen. Sejumlah besar triasilgliserol, kolesterol ester, fosfolipid, kolesterol, apo B 100, apo C dan apo E yang terdapat di dalam hati dirakit membentuk VLDLnasen dan dikeluarkan ke sistem peredaran darah. (1) Interaksi dengan HDL mengakibatkan perpindahan sebagian apo C dan apo E penyusun kulit HDL ke kulit VLDLnasen, menambah apo C dan apo E menjadi VLDL yang matang. (2) Setibanya di kapiler jaringan, triasilgliserol di dalam inti VLDL di hidrolisis oleh lipoprotein lipase dengan bantuan kofaktor apo C-2, menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak berdifusi memasuki jaringan, sendangkan gliserol dan sebagian kecil asam lemak terus beredar bersama darah.seperti pada pengangkutan lipid eksogen, hidrolisis mengakibatkan inti VLDL menyusutndan sebagian kulitnya, lengkap dengan apo C nya, terlepas untung di tampung oleh HDL. Dengan peristiwa-peristiwa tersebut VLDL berubah menjadi ”sisa VLDL” yang dikenal sebagai intermediate density lipoprotein (IDL) (3). Sebagian besar IDL mengalami hidrolisis lebih lanjut sehingga triasigliserolnya semakin berkurang dan intinya semakin menyusut, dan berubahlah lipoprotein ini menjadi LDL (4). Melalui apo B-100 sebagian ligan, LDL berikatan dengan reseptor apo B100, E ( reseptor LDL ) di hati (70 % ) dan di jaringan ekstrahepatik (30 %) untuk diambil oleh jaringan-jaringan tersebut (5).sebagian IDL lepas dan beredar tanpa berubah menjadi LDL, dan di ambil hati melalui pengikatan oleh reseptor apo B-100, E (6).
Dari uraian di atas jelaslah bahwa lipid-lipid hati yang sebagian besar merupakan lipid endogen hasil sistesis didalam hati sendiri, diangkut oleh VLDL. Triasilgliserolnya diturunkan sebagai asam lemak di jaringan ekstrahepatik, sedangkan sebagian kolesterolnya diambil di hati dan jaringan ekstrahepatik bersam LDL. Jelas pula bahwa yang membawa kolesterol ke jaringan ektrahepatik adalah LDL, yang berasal dari VLDL.
Reseptor apo B- 100, E atau lebih di kenal sebagai reseptor LDL didapati di hampir semua jaringan tubuh. Bagi jaringan ekstrahepatik reseptor ini penting untuk mengambil LDL beserta kolesterol yang diperlukannya, sendangkan bagi hati reseptornya yang sama penting untuk mengambil kolesterol yang masuk bersama LDL guna diekskresikan melalui saluran empedu.
Pengambilan LDL oleh reseptor LDL sendiri berlangsung melalui suatu mekanisme khusus yang melibatkan endositosis dan hidrolisis oleh enzim-enzim lisosom. Mula-mula LDL terikat pada reseptor LDL yang terdapat pada membran sel melalui apo B-100 sebagai ligannya. Dinding sel setempat kemudian mengalami invaginasi, lengkap dengan LDL dan reseptornya.terbentuklah kantong endosom kemudian berfusi dengan lisosom, suatu organel yang berisi bermacam-macam enzim hidrolitik. Oleh enzim-enzim tersebut, senyawa-senyawa penyusun LDL diuraikan menjadi kolesterol dan asam lemak. Kolesterol kemudian digunakan oleh sel sebagai bahan pembentuk membran. Pada kelenjar-kelenjar endokrin tertentu, kolesterol selain membentuk membran juga digunakan sebagai zat bakal pembentuk hormon-hormon steroid, sendangkan di hati sebagian kolesterol aslinya atau setelah diubah lebih dulu menjadi asam empedu. Kelebihan kolesterol setelah dipakai untuk berbagai keperluan tersebut, sebagian di timbun di dalam sel setelah dibentuk kembali menjadi kolesterol ester.
Kolesterol yang di peroleh dari LDL juga memilki kemampuan menghambat enzim HMG-KoA reduktase yang berperan dalam sistesis kolesterol di dalam sel sendiri, sehingga mengurangi sistesis kolesterol intrasel. Dengan demikian, pengambilan kolesterol melalui reseptor LDL tak akan mengakibatkan penumpukan kolesterol secara berlebihan di dalam sel. Pada beberapa keadaan, oleh sebab-sebab tertentu kadar LDL plasma meningkat. Kenaikan kadar LDL plasma ini memudahkan terjadinya proses modofikasi pada senyawa-senyawa penyusun LDL, antara lain berupa oksidasi dan metilasi. LDL yang termodifikasi tersebut tak dikenali lagi oleh reseptor LDL tetapi akan berikatan dengan reseptor lain yang terdapat pada permukaan membran sel makrofag dan selanjutnya LDL termodifikasi akan memasuki makrofag. Namun, berbeda dengan LDL yang masuk melalui reseptor LDL, LDL termodifikasi yang masuk kedalam makrofag melalui reseptor khusus ini tak mampu menghambat sintesis kolesterol di dalam makrofag. Maka, kolesterol yang masuk kedalam makrofag dari LDL termodifikasi, ditambah dengan kolesterol intrasel yang tetap disintesis makrofag sendiri akhirnya akan menumpuk dan menyebabkan makrofag dalam dinding pembuluh darah mengelembung membentuk”sel busa”yang merupakan cikal bakal terjadinya aterosklerosis.
3. Keadaan Patologis Akibat Gangguan Metabolisme Lipid
Pengetahuan tentang mekanisme pengangkutan lipid antar jaringan tidak hanya memberikan kita pengertian tentang bagaimana lipid dipindahkan dari jaringan satu ke jaringan yang lain, tetapi juga membantu mengungkapkan alur patosiologib terjadinya beberapa keadaan patologis. Mekanisme pengangkutan lipid, dengan semua komponen yang terlibat di dalamnya, dapat terganggu karena sebab-sebab tertentu. Misalnya pada penderita hiperlipoproteinemia tipe I aktifitas enzim lipoprotein lipase amat rendah. Akibatnya kilomikron tak termetabolisme dan menumpuk di dalam sirkulasi. Kilomikron daam kadar tinggi tersebut bila mencapai kelenjar pankreas dapat menimbulkan pankreatitis dengan gejala serangan nyeri perut hebat setelah mengkonsumsi makanan berlemak. Contoh lain : penurunan kualitas maupun kuantitas reseptor LDL di hati dan di jaringan-jaringan tubuh lain, baik akibat penyakit genetik seperti yang terdapat pada hiperkolesterolemia familial maupun akibat pola diet tertentu menyebabkan LDL tak terambil sehingga terus menerus beredar dan meningkat kadarnya di dalam sirkulasi. Seperti telah diutarakan sebelumnya sebagian LDL berlebih ini akan termodofikasi, diambil makrofag dan memicu timbunan kolesterol di jaringan, terutama pada dinding pembuluh darah sehingga dapat menimbulkan aterosklerosis. Kadar HDL yang rendah, baik yang geneetis atau kolesterol. Kolesterol jaringan yang tak terangkut ini akan menumpuk di jaringan dan dapat berakibat pada terjadinya aterosklerosis.
BAB III
PENUTUP
A.Simpulan
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik,
? Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi.
? Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.
Jadi dapat kami simpulkan bahwa pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya.Selain itu , peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.Sedangkan protein merupakan suatu bahan yang penting dalam tubuh karena fungsinya yang beragam, terutama sebagai struktural tubuh, katalitik, dan sinyal dalam tubuh dan Lipid adalah molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik.
DAFTAR PUSTAKA
Brunner & Suddarth. 2002. Buku Ajar Keperawatan Medikal Bedah. Edisi 8. EGC: Jakarta
Ganong, William.F. 2008. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 20. EGC: Jakarta
Sudoyo,Aru dkk. 2006. Buku Ajar Ilmu Penyakit Dalam. Jilid 3,Edisi 4. FKUI: Jakarta
Harper, Rodwell, Mayes, 1977, Review of Physiological Chemistry
Colby, 1992, Ringkasan Biokimia Harper, Alih Bahasa: Adji Dharma, Jakarta, EGC
Wirahadikusumah, 1985, Metabolisme Energi, Karbohidrat dan Lipid, Bandung, ITB
Harjasasmita, 1996, Ikhtisar Biokimia dasar B, Jakarta, FKUI
Toha, 2001, Biokimia, Metabolisme Biomolekul, Bandung, Alfabeta
Poedjiadi, Supriyanti, 2007, Dasr-dasar Biokimia, Bandung, UI Press
