Blok 11 !!.docx

Mekanisme Metabolisme Tubuh pada Keadaan Puasa Sarah Claudia Yosephine Simanjuntak 102016204 Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jl. Arjuna Utara No. 6 , Jakarta Barat Email: [email protected] Abstrak Kelaparan adalah keadaan di mana seseorang kekurangan asupan makanan seperti karbohidrat, lemak, dan protein. Akibatnya, tubuh akan memetabolisme seluruh bahan dalam tubuh menjadi glukosa karena banyak jaringan termasuk otak yang hanya bisa bekerja dengan glukosa. Proses metabolismenya antara lain, glikogenolisis dan glukoneogenesis. Dimana glikogenesis merupakan pemecahan glikogen menjadi glukosa, dan glukoneogenesis merupakan proses pembentukan karbohidrat dari senyawa yang bukan karbohidrat. Meskipun kebutuhan glukosa dapat ditutupi saat kelaparan, tubuh tetap membutuhkan zat-zat makanan lainnya. Karbohdirat sendiri merupakan sumber kalori paling utama bagi tubuh dan berguna untuk mencegah pemecahan protein tubuh yang berlebihan dan membantu metabolisme lemak dan protein. Sama halnya dengan karbohidrat, lemak merupakan sumber energi bagi tubuh, dan berfungsi untuk penghasil energi. Begitu juga dengan protein, protein juga merupakan suatu zat yang sangat penting bagi tubuh, dimana protein ini berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur tubuh. Kata Kunci : Kelaparan, Glikogenolisis, Glukoneogenesis, Karbohidrat, Lemak, dan Protein Abstract Hunger is a state in which a person lacks food intake such as carbohydrates, fats, and proteins. As a result, the body will metabolize the entire material in the body into glucose because many tissues including the brain that can only work with glucose. Metabolic processes include, among others, glycogenolysis and gluconeogenesis. Where glycogenesis is a breakdown of glycogen into glucose, and gluconeogenesis is the process of forming carbohydrates from non-

carbohydrate compounds. Although the needs of glucose can be covered during starvation, the body still needs other food substances. Carbohdirat itself is the most important source of calories for the body and is useful for preventing excessive body protein breakdown and helps metabolism of fats and proteins. Similar to carbohydrates, fat is a source of energy for the body, and serves to generate energy. Likewise with protein, protein also merupaakn a substance that is very important for the body, where this protein serves as a builder and body regulator. Keywords: Famine, Glycogenolysis, Gluconeogenesis, Carbohydrates, Fats, and Proteins Pendahuluan Dalam kehidupan ini, segala sesuatu yang terjadi tidaklah dapat diprediksi. Seseorang bisa saja saja terjebak dalam suatu kondisi di mana tidak ada sama sekali akses persediaan makanan dan minuman yang dapat mereka konsumsi. Dalam keadaan seperti ini, tidak ada akses persediaan makanan merupakan penyebab terjadinya kelaparan. Kelaparan adalah suatu kondisi di mana tubuh kekurangan suatu energi dan unsur-unsur nutrisi seperti karbohidrat, lemak, protein, vitamin dan mineral yang biasanya di dapatkan dari bahan makanan. Dalam kondisi kelaparan lebih dari satu hari, tubuh mulai akan terjadi perubahan-perubahan metabolisme untuk mengimbangi kekurangan yang terjadi. Meskipun tubuh dapat melakukan adaptasi metabolisme dalam kondisi lapar, tetapi tetap harus dilakukan perbaikan pola makan. Karena jika di biarkan terlalu lama, tubuh akan menjadi lemah dan dapat berujung pada kematian. Dalam pembuatan makalah ini, bertujuan untuk mengetahui metabolisme karbohidrat, lemak dan protein dalam keadaan normal dan dalam keadaan kelaparan. Metabolisme Karbohidrat Glukosa merupakan bahan bakar utama bagi beberapa jaringan. Glukosa dimetabolisme menjadi piruvat melalui jalur glikolisis. Jaringan aerob memetabolisme piruvat menjadi asetilKoA yang kemudian masuk ke siklus asam sitrat untuk dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O, sedangkan dalam keadaan anaerob piruvat akan dirubah menjadi laktat.3,5,7 Proses metabolisme karbohidrat secara singkat setelah diurai oleh enzim pencernaan menjadi molekul glukosa maka selanjutnya glukosa akan berikatan dengan fosfat sehingga menjadi glukosa fosfat yang aktif. Glukosa fosfat ini ada yang dirubah menjadi glikogen, masuk ke jalur pentose fosfat (HMP shunt) dengan melepas 3 CO2 dan ada yang dirubah menjadi triosa

fosfat. Barulah kemudian triosa fosfat dirubah menjadi piruvat. Piruvat ada yang dirubah menjadi asetil KoA yang masuk ke siklus asam sitrat dan ada yang dirubah menjadi laktat, selain itu piruvat juga dapat dirubah menjadi asam amino yang merupakan molekul utama untuk pembentukan protein (gambar 1).3,5

Gambar 1. Metabolisme glukosa 1.

Glikolisis

Reaksi pada proses glikolisis merupakan jalur utama pemakaian glukosa. Semua enzim glikolisis terdapat di sitosol, oleh karena itu glikolisis terjadi di sitosol. Glukosa memasuki glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang dikatalisis oleh heksokinase dengan menggunakan ATP sebagai donor fosfat, reaksi ini bersifat ireversibel karena heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi (glukosa 6-fosfat). 3,5,7 Di jaringan selain hati ketersediaan glukosa untuk glikolisis dikontrol oleh transport ke dalam sel yang diatur oleh insulin. Dalam proses glikolisis melibatkan enzim glukokinase dan heksosinase. Glukokinase terdapat di hepar, substratnya adalah glukosa, memiliki afinitas yang rendah terhadap glukosa, sekresinya ditingkatkan oleh insulin dan berfungsi untuk menyingkirkan glukosa darah setelah makan. Heksosinase terdapat di semua sel, substratnya adalah gula heksosa, memiliki afinitas yang tinggi terhadap glukosa, sekresinya tidak bergantung pada insulin dan berfungsi untuk menyediakan glukosa bagi jaringan.3

Pada proses glikolisis selanjutnya glukosa 6-fosfat dirubah menjadi fruktosa 6fosfat oleh fosfoheksosa isomerase yang merubah aldose menjadi ketosa. Setelah itu dengan enzim fosfofruktokinase (enzim kunci pengatur laju glikolisis) fruktosa 6fosfat dirubah menjadi fruktosa 1,6-bifosfat dan pada reaksi ini diperlukan 1 ATP. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah oleh aldolase menjadi 2 triosa fosfat yaitu gliseraldehid 3-fosfat dan DHAP (dihidroksiaseton fosfat), karena yang dapat berlanjut pada reaksi glikolisis adalah gliseraldehid 3-fosfat maka DHAP dirubah menjadi gliseraldehid 3fosfat oleh fosfotriosa isomerase.3,7 Glikolisis berlanjut dengan oksidasi gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3bifosfogliserat yang dikatalisis oleh gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase yang bersifat depenen NAD, reaksi ini dapat dihambat oleh iodoasetat. Dalam reaksi berikutnya yang dikatalisis oleh fosfogliserat kinase, fosfat dipindah dari 1,3-bifosfogliserat membentuk ATP dan menjadi 3-fosfogliserat yang kemudian dirubah menjadi 2fosfogliserat oleh fosfogliserat mutase.1,7 Langkah berikutnya dikatalisis oleh enolase yang membentuk fosfoenol piruvat (PEP), enolase dapat dihambat oleh fluorida dan bergantung pada keberadaan Mg2+. Kemudian fosfat pada PEP dipindahkan oleh piruvat kinase sehingga membentuk ATP dan menghasilkan enol-piruvat yang kemudian mengalami isomerisasi spontan menjadi keto-piruvat. Pada proses glikolisis ini dihasilkan 8 ATP.1,3,7 Pada keadaan anaerob, keto-piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat yang dikatalisis oleh laktat dehidrogenase sedangkan pada keadaan aerob, keto-piruvat diserap ke mitokondria, dan setelah menjalani dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil KoA kemudian dioksidasi menjadi CO2 oleh siklus asam sitrat (gambar 2).3

Gambar 2. Proses glikolisis Embden Meyerhof

2.

Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA

Di mitokondria, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil KoA oleh kompleks piruvat dehidrogenase dan juga dihasilkan 6 ATP. Pada reaksi ini diperlukan vitamin dalam bentuk koenzim yaitu koenzim asam lipoat dari vitamin asam lipoat.7 Piruvat dehidrogenase dihambat oleh asetil KoA dan NADH. Enzim ini juga diatur melalui fosforilasi yang dikatalisis oleh kinase, hal ini menyebabkan penurunan aktivitas enzim sedangkan melalui defosforilasi yang dikatalisis oleh fosfatase aktivitas enzimnya meningkat (gambar 3).3

Gambar 3. Oksidasi piruvat 3.

Siklus asam sitrat (SAS)

Siklus asam sitrat merupakan serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus asetil pada asetil KoA dan merupakan jalur bersama terakhir untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein karena glukosa, asam lemak dan sebagian besar asam amino dimetabolisme menjadi asetil KoA atau zat antara di siklus ini. Proses ini bersifat aerob yang memerlukan oksigen sebagai oksidan terakhir dari koenzim yang tereduksi.3,7 Reaksi awal antara asetil KoA dan oksaloasetat untuk membentuk sitrat dikatalisis oleh sitrat sintase. Sitrat mengalami isomerisasi menjadi isositrat oleh enzim akonitase, reaksi ini terjadi dalam 2 tahap yaitu dehidrasi menjadi zis-akonitat dan rehidrasi menjadi isositrat, akonitase terhambat apabila terjadi penumpukan isositrat atau pengaruh fluoroasetat.3 Isositrat mengalami dehidrogenasi yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase untuk membentuk oksalosuksinat pada awalnya yang tetap terikat pada enzim dan mengalami dekarboksilasi menjadi α-ketoglutarat. Proses ini berlangsung melalui enzim yang dependen-NAD+.7 α-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif dalam reaksi yang dikatalisis oleh kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase dengan kofaktor tiamin difosfat, lipoat, NAD+, FAD dan KoA serta menyebabkan terbentuknya suksinil KoA, rekasi ini dihambat oleh arsenit. Selanjutnya suksinil KoA diubah menjadi suksinat oleh suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase). Metabolisme maju suksinat yang menyebabkan terbentuknya kembali oksaloasetat memiliki rangkaian reaksi kimia yang sama seperti oksidasi-β asam lemak. Dehidrogenasi yang pertama membentuk fumarat dikatalisis oleh suksinat dehidrogenase. Selanjutnya fumarase mengatalisis penambahan air pada ikatan rangkap fumarat sehingga menghasilkan malat dan kemudian malat diubah menjadi oksaloasetat oleh malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+. Selanjutnya oksaloasetat kembali dipakai untuk membentuk sitrat kembali.3,7 Pada siklus asam sitrat dihasilkan 3 molekul NADH dan 1 FADH2 untuk setiap molekul asetil KoA yang dikatabolisme per 1 kali putaran siklus, selain itu terbentuk

1 ATP melalui fosforilasi tingkat substrat yang dikatalisis oleh suksinat tiokinase (gambar 4).3

Gambar 4. Siklus asam sitrat 4.

HMP Shunt/Pentosa Fosfat

Jalur pentosa fosfat adalah rute alternatif untuk metabolisme glukosa. Jalur ini tidak menyebabkan terbentuknya ATP, tetapi memiliki dua fungsi utama, yaitu pembentukan NADPH untuk síntesis asam lemak dan steroid, dan sintesis ribosa untuk membentuk nukleotida dan asam nukleat. Defisiensi genetik glukosa-6-fosfat dehidrogenase, yaitu enzim pertama jalur pentosa fosfat adalah penyebab utama hemolisis sel darah merah yang menyebabkan anemia hemolitik. Jalur pentosa fosfat (pirau heksosa monofosfat) adalah suatu jalur yang lebih rumit daripada glikolisis. Tiga molekul glukosa 6-fosfat menghasilkan tiga molekul CO2 dan tiga gula limakarbon. Zat-zat ini disusun kembali untuk menghasilkan dua molekul glukosa 6-fosfat dan satu molekul zat antara glikolitik, yaitu gliseraldehida 3-fosfat. Karena dua molekul gliseraldehida 3-fosfat dapat menghasilkan glukosa 6-fosfat, jalur ini dapat mengoksidasi glukosa secara tuntas. HMP Shunt merupakan proses multisiklik, karena molekul glukosa 6-P yang digunakan dapat kembali menjadi glukosa 6-P. Proses ini memerlukan 3 molekul glukosa 6 phospat. Adapun enzim yang dibutuhkan dalam proses ini ialah : 

Glukosa 6-P dehidrogenase yang mengubah glukosa 6-P menjadi 6-

fosfoglukonat.



6-fosfo glukonat dehidrogenase mengubah 6 fosfoglukonat menjadi

ribulosa 5-Phospat. 

Epimerase mengubah ribulosa 5 phospat  xilulosa 5 phospat dan ribosa

5 phospat  arabinosa 5 phospat. 

Keto isomerase mengubah ribulosa 5 phospat menjadi ribosa 5 phospat.



Transketolase dan transadolase.4

5.

Glikogenesis dan glikogenolisis

Glikogen adalah karbohidrat simpanan utama dan ditemukan di hati dan otot serta dalam jumlah kecil di otak. Seperti pada glikolisis, glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat yang dikatalisis oleh heksokinase (otot) dan glukokinase (hati). Glukosa 6-fosfat mengalami isomerase menjadi glukosa 1-fosfat oleh fosfoglukomutase. Kemudian glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPG) yang dikatalisis oleh UDPG pirofosfatase.3,7 Tahap pertama sintesis glikogen melibatkan glikogenin yaitu protein yang mengalami glukosilasi di residu tirosin spesifik oleh UDPG. Glikogenin mengkatalisis pemindahan 7 residu glukosa posisi 1,4 dari UDPG untuk membentuk primer glikogen yang merupakan substrat glikogen sintase. Glikogen sintase mengkatalisis pembentukan unit glukosil 1,4 dari UDPG (UDP dilepas).7 Ketika rantai memiliki panjang 11 residu glukosa, sebagian rantai 1,4 dengan panjang 6 residu glukosa dipindahkan ke rantai di dekatnya oleh branching enzim untuk membentuk ikatan 1,6 sehingga terbentuk percabangan (gambar 5).3

Gambar 5. Glikogenesis Pada glikogenolisis, untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim glikogen fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis, tiap 1 molekul glukosa pada rantai lurus dilepaskan menjadi glukosa 1fosfat sampai tinggal 4 molekul glukosa pada cabang. Enzim lain, glukan transferase, memindahkan tiga segmen glukosa dari empat segmen dan meninggalkan satu glukosa pada cabang. Kemudian, satu molekul glukosa pada cabang tersebut yang tersisa akan dilepaskan menjadi molekul glukosa bebas oleh debranching enzyme (gambar 6).3,7

Gambar 6. Glikogenolisis

6.

Glukoneogenesis

Glukosa terbentuk dari 2 kelompok senyawa yang menjalani glukoneogenesis, yaitu kelompok yang terlibat langsung dalam perubahan langsung menjadi glukosa termasuk sebagian besar asam amino dan propionat dan kelompok yang merupakan produk metabolisme karbohidrat di jaringan. Oleh karena itu, laktat yang terbentuk melalui glikolisis di otot rangka dan eritrosit diangkut ke hati dan ginjal untuk diubah kembali menjadi glukosa agar kembali tersedia melalui sirkulasi untuk oksidasi di jaringan, proses ini dikenal sebagai siklus asam laktat.7 Pada keadaan puasa, terjadi pengeluaran alanin yang banyak dari otot rangka melebihi konsentrasinya di protein otot yang sedang dikatabolisme. Alanin dibentuk melalui transaminasi piruvat yang dihasilkan oleh glikolisis glikogen otot dan diekspor ke hati tempat zat ini menjadi substrat bagi glukoneogenesis setetlah transaminase kembali menjadi piruvat, siklus ini disebut siklus glukosa-alanin. ATP yang diperlukan untuk sintesis glukosa dari piruvat di hati berasal dari oksidasi asam lemak.3 Gliserol dibebaskan dari jaringan adiposa akibat lipolisis lipoprotein triasilgliserol dalam keadaan kenyang. Gliserol dapat digunakan sebagai substrat untuk glukoneogenesis di hati. Dalam keadaan puasa, gliserol digunakan sebagai substrat untuk glukoneogenesis di hati dan ginjal dengan dirubah menjadi gliserol 3-fosfat dan dirubah lagi menjadi DHAP.7 Piruvat dari alanine dan laktat mengalami karboksilasi oleh piruvat karboksilase membentuk oksaloasetat (perlu biotin). Selanjutnya oksaloasetat mengalami dekarboksilasi menjadi PEP oleh fosfoenolpiruvat karboksikinase. PEP dirubah menjadi gliseraldehid 3-fosfat yang kemudian berkondensasi dengan DHAP (baik yang dari PEP maupun gliserol) membentuk fruktosa 1,6-bisfosfat yang selanjutnya akan membebaskan fosfat inorganik dengan enzim fruktosa 1,6-bisfosfatase membentuk fruktosa 6-fosfat. Oleh isomerase, fruktosa 6-fosfat dirubah menjadi glukosa 6-fosfat yang kemudian melepas fosfatnya oleh glukosa 6-fosfatase sehingga menjadi glukosa bebas(gambar 7).3,7

Gambar 7. Glukoneogenesis

Metabolisme Lemak Oksidasi asam lemak terjadi di mitokondria. Asam lemak bebas (FFA) adalah asam lemak yang berada dalam keadaan tidak teresterifikasi. Di plasma, FFA berikatan dengan albumin. Asam lemak mula-mula diaktifkan oleh enzim asil KoA sintetase (tiokinase) yang mengatalisis perubahan FFA menjadi asil KoA (menggunakan 2 fosfat berenergi tinggi sehingga terbentuk AMP). Asa lemak rantai panjang menembus membran dalam mitokondria sebagai turunan karnitin. Karnitin palmitoiltransferas-I yang terdapat di membrane luar mengubah asil KoA rantai panjang menjadi asilkarnitin yang bisa menembus membrane dalam dan memperoleh akses ke oksidasi-β enzim. Karnitin-asilkarnitin translocase bekerja sebagai pengangkut penukar di membran dalam mitokondria. Asilkarnitin kemudian bereaksi dengan KoA yang dikatalisis oleh karnitin palmitoiltransferase-II yang ada di membran dalam sehingga asil KoA terbentuk lagi di matriks dan karnitin dilepaskan (gambar 8).3,7

Gambar 8. Transport asam lemak di mitokondria Pada oksidasi-β terjadi pemutusan tiap 2 karbon dari molekul asil KoA yang dimulai dari ujung karboksil. Rantai diputus antara atom karbon α dan β, karena itulah disebut oksidasi-β. Oksidasi-β terbagi menjadi 4 tahap, yaitu (gambar 9): 3,7

Gambar 9. Oksidasi-β asam lemak

1. Dehidrogenasi pertama Pertama adalah pengeluaran 2 atom hidrogen dari atom karbon-α dan β yang dikatalisis oleh asil KoA dehidrogenase dan memerlukan FAD. Hal ini menyebabkan terbentuknya trans-enoil KoA dan FADH2.3,7 2. Hidrasi

Air ditambahkan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dan membentuk 3hidroksiasil KoA yang dikatalisis oleh enoil KoA hidrolase.3 3. Dehidrogenasi kedua (oksidasi) turunan 3-hidroksi mengalami dehidroksi yang dikatalisis oleh β-hidroksiasil KoA dehidrogenase membentuk 3-ketoasil KoA disertai perubahan NAD+

menjadi

NADH yang akan menghasilkan 3 ATP.7 4. Tiolisis 3-ketoasil KoA dipecah oleh tiolase yang membentuk asetil KoA dan asil KoA baru yang lebih pendek 2 karbon dibandingkan asil KoA semula. Asil KoA yang terbentuk masuk kembali ke tahap pertama β-oksidasi. Dengan cara ini, asam lemak rantai panjang dapat diurai sempurna menjadi asetil KoA yang dapat masuk ke SAS.3,5 Asam lemak dengan jumlah atom karbon ganjil dioksidasi melalui oksidasi-β menghasilkan asetil KoA dan propionil KoA. Propionil KoA diubah menjadi suksinil KoA sehingga dapat masuk ke SAS. Untuk asam lemak rantai sangat panjang dioksidasi di peroksisom yang menyebabkan terbentuknya asetil KoA dan H2O2 yang diurai oleh katalase. Βoksidasi di peroksisom berakhir pada oktanoil KoA dan asetil KoA. Oktanoil KoA kemudian masuk ke jalur β-oksidasi normal hingga menjadi asetil KoA.3,7 Selain oksidasi beta juga ada oksidasi omega asam lemak. Oksidasi dimulai pada ujung dari asam lemak, dengan hidroksilasi yang menghasilkan asam lemak dengan 2 gugus karboksil yang dapat mengalami beta-oksidasi dari kedua ujungnya sampai mencapai asam dikarboksilat C6 atau C8 yang kemudian akan diekskresikan dalam bentuk ini melalui urin.7 Sintesis asam lemak dapat terjadi karena adanya kelebihan energi. Terdapat 2 proses utama, yaiu elongasi (pembentukan rantai panjang) dan desaturasi (pembentukan ikatan rangkap atau tidak jenuh. Senyawa akhir dari proses ini adalah palmitat yang dibentuk dari malonil KoA. Dengan bantuan katalisis asetil KoA karboksilase dan perantara biotin, asetil KoA dapat diubah menjadi malonil KoA. Dan diakhiri dengan hidrolisis pada C16 (palmitat). Sintesis lemak juga terdiri dari 4 tahap. Asetil KoA yang digunakann untuk sintesis asam lemak sebagian besar berasal dari pemecahan glikolitik glukosa.3,7 1. Kondensasi

Asetil (2C) dan malonil (3C) berikatan menjadi asetoasetil ACP (4C) + CO2. CO2 akan menghilang untuk menyediakan energi reaksi. Enzim yang berkerja pada reaksi ini adalah β-ketoasil ACP sintase.7 2. Reduktasi keto β-karbonil akan dikurangi menjadi OH dengan bantuan NADPH yang dioksidasi menjadi NADP+. Hasilnya adalah 3-hidroksilbutiril ACP Enzim yang berkerja pada reaksi ini adalah β-ketoasil ACP reduktase.3,7 3. Dehidrasi Gugus OH dieliminasi menciptakan ikatan rangkap alfa, beta-tak jenuh. Sesuai dengan namanya, proses ini akan kehilangan H2O, sehingga terbentuk trans-butenoil ACP. Enzim yang berkerja pada reaksi ini adalah 3-hidroksilbutiril ACP dehidrase.7 4. Reduktasi ikatan rangkap Tambahan hidrogen melintasi ikatan ganda, membuat jenuh sepenuhnya. Hidrogen didapatkan dari NADPH yang dioksidasi menjadi NADP+. Akhirnya terbentuk butiril ACP (4C), yang dapat dikondensasikan menjadi 3-ketoasil ACP untuk proses siklus terus-menerus. Enzim yang berkerja pada reaksi ini adalah enoil ACP reduktase.3,7 Setelah 4 tahap tersebut terjadi pengulangan siklus lipogenesis. Malonil ACP bergabung dengan burtiril ACP untuk membentuk 6C. Rantai karbon diperpanjang oleh 2C setiap siklus. Sintesis asam lemak selesai ketika palmitol AP bereaksi dengan air menghasilkan palmitat (16C) dan ACP bebas (gambar 10).7

Gambar 10. Sintesis asam lemak

Metabolisme Protein Bila protein dipanaskan dalam suasana asam atau basa kuat maka ikatan kovalen yang menghubungkan asam amino satu dengan yang lainnya akan terputus, hasilnya kita akan mendapatkan molekul – molekul yang relative lebih sederhana yaitu asam – asam amino. 

Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino non esensial.



Asam amino esensial: treonin, triptofan, lisin, leusin, valin → histidin, arginin, metionin,

isoleusin, fenilalanin. 

Asam amino non esensial: serin, alanin, glisin, asparadin → sistein, asam aspartat, tirosin,

glutamin, asam glutamat. Tahap awal pembentukan metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus amino yaitu, transaminasi dan deaminasi.2 Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi ini gugus amino dari suatu asam amino dipindahkan kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, a ketoglutarat atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino, sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai katalis. Pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang, karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino diterima oleh asam keto. Alanin transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap asam piruvat-alanin. Glutamat transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai satu pasang substrak .

Reaksi transaminasi terjadi didalam mitokondria maupun dalam cairan sitoplasma. Semua enzim transaminase tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat sebagai koenzim. Telah diterangkan bahwa piridoksalfosfat tidak hanya merupakan koenzim pada reaksi transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi metabolisme yang lain.

Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis. Dalam proses ini asam glutamat

melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain NAD+ glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP+ sebagai aseptor elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam amino oksidase dan D-asam oksidase. Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air, bersifat netral, terdapat dalam urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.2

Dalam reaksi pembentukan karbamil fosfat ini, satu mol ammonia bereaksi dengan satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat sintetase. Reaksi ini membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Disamping itu sebagai kofaktor dibutuhkan mg++ dan N-asetil-glutamat.6

Karbamil fosfat yang terbentuk bereaksi dengan ornitin membentuk sitrulin. Dalam reaksi ini bagian karbomil bergabung dengan ornitin dan memisahkan gugus fosfat. Sebagai katalis pada pembentukan sitrulin adalah ornitin transkarbamilase yang terdapat pada bagian mitokondria sel hati. Selanjutnya sitrulin bereaksi dengan asam aspartat membentuk asam argininosuksinat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinat sintetase. Dalam reaksi tersebut ATP merupakan sumber energi dengan jalan melepaskan gugus fosfat dan berubah menjadi AMP.2,6 Dalam reaksi ini asam argininosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam fumarat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinase, suatu enzim yang terdapat dalam hati dan ginjal. Reaksi terakhir ini melengkapi tahap reaksi pada siklus urea. Dalam reaksi ini arginin diuraikan menjadi urea dan ornitin. Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi penguraian ini ialah arginase yang terdapat dalam hati. Ornitin yang terbentuk dalam reaksi hidrolisis ini bereaksi dengan karbamilfosfat untuk membentuk sitrulin(gambar 11).3,5

Gambar 11. Metabolisme Protein

Keadaan Puasa Puasa dimulai sekitar 2-4 jam setelah makan, ketika kadar glukosa darah kembali ke tingkat basal, dan berlanjut sampai kadar glukosa darah mulai naik setelah dimulainya makan berikutnya. 1 jam setelah makan, kadar glukosa darah mulai turun. Akibatnya, kadar insulin menurun, dan glukagon meningkat. Perubahan-perubahan kadar hormon memicu pelepasan bahan bakar dari simpanan di dalam tubuh. Setelah 2-3 jam berpuasa sampai puasa 12 jam, Glikogen hati mulai diuraikan oleh proses glikogenolisis. Triasilgliserol adiposa dimobilisasi oleh proses lipolisis, yang melepaskan asam lemak dan gliserol ke dalam darah. Bila keadaan puasa berlanjut Hati menghasilkan glukosa tidak hanya dari glikogenolisis tetapi juga melalui glukoneogenesis (puasa lebih dari 12 jam). Puasa 16 jam glikogenolisis bersama2 glukoneogenesis memelihara glukosa darah. Glikogen dalam hati habis dengan puasa 30 jam (glukoneogenesis satu-satunya sumber energi). Ketika kita berpuasa selama 3 hari atau lebih, kita berada dalam keadaan kelaparan. Hati terus mengubah asam lemak menjadi benda keton (BK)

akibatnya BK meningkat dalam darah dan otak mengoksidasinya. Karena adanya perubahan pola penggunaan energi dari berbagai jaringan, manusia dapat bertahan hidup tanpa makan. Kelaparan jaringan lebih sedikit menggunakan glukosa. Lebih banyak menggunakan triasilgliserol dari jar adiposa (asam lemak dan benda keton). Kadar glukosa darah tetap 65mg/dL pada kelaparan 5-6 minggu (gambar 12).3,7

Gambar 12. Keadaan puasa Kesimpulan karbohidrat merupakan bahan bakar yaitu sumber energi utama untuk sel hidup dan juga sebagai cadangan energi (glikogen) dalam hati dan otot. Glukosa terdapat paling banyak dalam darah, glukosa yang dioksidasi dapat menghasilkan ATP/energi. Jika kadar glukosa mulai menurun maka akan dilakukan proses glikogenolisis atau proses pemecahan glikogen menjadi glukosa tetapi jika sampai pada tahap glikogenolisis tubuh masih kekurangan glukosa untuk energi, maka proses glukoneogenesis ini akan berjalan. Glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari bahan yang non-karbohidrat, proses glukoneogenesis dapat diambil dari sel darah merah, jaringan lemak adiposa, pemecahan protein otot, dan makanan, sumber karbon utama untuk proses glukoneogenesis adalah asam amino glukogenik yaitu khususnya alanine, laktat, gliserol, propionate.

Daftar Pustaka 1.

Sherwood L. Fisiologi manusia: Dari sel ke sistem. 8th ed. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC 2013. 2.

Champe PC, Harvey RA, Ferrier DR. Biokimia ulasan bergambar. 3rd ed. Jakarta:

Penerbut Buku Kedokteran EGC 2005. 3.

Murray RK, Granner DK, Mayes PA. Biokimia harper edisi 27. Jakarta: EGC; 2009.

4.

Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar: sebuah pendekatan

klinis. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC 1996;h.490-1. 5.

Murray R, Bender D, Botham K, Kennelly P, Rodwell V, Weil PA. Biokimia harper.

29th ed. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC 2012. 6.

Harjasasmita. Ikhtisat biokimia dasar B. Jakarta: FKUI 2003.

7.

Nelson DL, Lehninger AL, Cox MM. Lehninger’s principles of biochemistry. 6th ed.

New York: W.H. freeman worth publisher; 2012