Universitas Gadjah Mada 1 BAB III
METABOLISME
A. PENDAHULUAN
Metabolisme merupakan perubahan sel kimiawi di dalam sel hidup untuk mendapatkan energi guna melaksanakan proses vital dan aktivitas serta membentuk bahan baru. Di dalam tubuh, sel, sebagai unit terkecil di dalam tubuh kita, merupakan makhluk yang mandiri serta mempunyai peralatan lengkap, dan tetap dapat berenang di dalam lautan purba yang terutama berujud cairan ekstra sel. Komposisi lautan ini sudah jutaan tahun dipertahankan dengan cara yang disebut homeostasis. Pada dasarnya, sel mandiri mampu menyelenggarakan metabolisme, tetapi pusat metabolisme tubuh adalah hepar. Sel juga mampu melakukan proses sekresi, fagositosis, digesti dan eksositosis.
B. PENYAJIAN
Jalur Metabolisme:
Ada 3 jalur metabolisme: yakni Karbohidrat, lemak (lipid) dan protein am amino). a. Ketiga jalur metabolisme tersebut menyatu di dalam siklus Kreb yang berlangsung di
dalam mitokondria( gambar 4)
b. Jalur ketiga metabolisme tersebut secara garis besar dapat dilihat dalam gambar 5, 6, dan 7
c. Nasib pul asarri amino (AA) hasil digesti makanan dan idstruksi jaringan tubuh, namun sebagian asam amino dipakai untuk membuat purin dan pirimidin serta urea.
Proses Metabolisme Karbohidrat:
a. Jalur metabolisme karbohidrat secara rinci dapat dilihat pada gambar 10 dan 11 b. Peran ATP di dalam metabolisme:
- Mol. ATP yang terdiri atas adenin, ribose dan 3 gugus fosfat jka dipecah menghasilkan energi 12.000 kalori per mol.nya
- Energi yang terbebas ini dipakai tubuh untuk melakukan berbagai kegiatan antara lain: sintesis zat, tumbuh, kontraksi otot, sekresi kelejar, konduksi impuls dan transpor aktif.
c. Peran sentral glukose dalam metabolisme: glukose merupakan final commen pathway untuk transpor hampir semua karbohidrat ke sel jaringan. Produk akhir digesti hampir seluruhnya berujud glukose, fruktose, dan galaktose. Hepar mengeeluarkan
Universitas Gadjah Mada 2 monosakarida ke peredaran darah juga dalam bentuk glukose karena hepar mengandung sangat banyak enzim glukose fosfatase.
d. Transpor glukose yang dapat melintase membran adalah glukose dengan berat molekul 180, sedangkan yig dapat melintasi pori adalah glukose dengan berat molekul 100. Transfer glukose yang mampu menembus dinding sel dilakukan dengan cara diffusion facilitated. Untuk ginjal dan saluran penceraan, penembusan glukose hanya dapat berjalan degan cara transpor aktif. Ini membutuhkan energi yang diambil dan mekanisme kotranspor sodium.
e. Penyimpanan glikogen
- Semua sel dalam tubuh mampu menyimpan glukose sebagai glikogen. Agar tekanan osmose sel tidak terganggu, glikogen disimpan sebagai kristal yang tersebar di dalam sitosol. Glikogen dengan cepat dapat dipecah menjadi glukose untuk dibakar dan diambil energinya
- Sel hepar capat menyimpan 5-8% glikogen, sedagkan sel oot 1-3% - Proses polimerase glukose menjadi glikogen disebut glikogenesis. f. Glukoneogenesis
Ketika cadangan KH tubuh sangat berkurang, glukose dapat dibuat dari asam amino (bagiar. dan protein) dan gliserol (bagian dan lemak). Proses ini glukoneogenesis. Kira-kira 60% AA tubuh dengan mudah dapat menjadi glukose, yang 40% sulit lantaran struktur kimianya rumit periksa ([18]). Alanin dengan mudah diubah menjadi asam piruvat lewat deaminasi. Beberapa AA masuk lewat Siklus Kreb. AA yang Iebih rumit diubah dulu menjadi triose, tetrose, pentose dan heptose, kemudian lewat HMP Shunt menjadi glukose (lihat [17]). Peristiwa yang merangsang timbulnya glukoneogenesis ialah berkurangnya cadangan KH dan menurunnya kadar gula darah. Di samping itu, ketika sel tak mendapatkan cukup KH, adenohipofisis mulai menyekresikan kortikotropin; ini merangsang korteks adrenal untuk menghasilkan kartisol. Hormon ini memobilisasi protein praktis dan semua sel tubuh → AA tersedia → dibawa ke hepar → deaminasi → glukose.
g. Transpor lipid dalam cairan tubuh:
1. Hampir semua lemak dalam ransum makanan yang diserap oleh usus masuk ke saluran limfa;
2. TG (trigleserida) dipecah jadi MG (monogliserida) + AL (asam lemak) di dalam usus disintesis kembali menjadi TG → kilomikron (+ kolesterol 3%, fosfolipid 9%, apoprotein B 1%) → mencegah adhesi ke pembuluh limfa.
Universitas Gadjah Mada 3 h. Nasib kilomikron:
Dihidrolisis oleh lipoprotein lipase (LPL) yang ada di dalam endotel kapiler. TG menjadi MG + gliserol; fosfolipid menghasilkan AL → masuk ke dalam sel jaringan lemak dan hepar.
i. Metabolisme triasilgliserol
Triasilgliserol atau TG merupakan kelompok lipid paling penting untuk metabolisme energi. TG dapat diperoleh dan makanan atau dan sintesisdalam hepar, jaringan lemak, kelenjar susu laktasi, ginjal, otak dan paru-paru.
AL disintesis di dalam sitosol dan CoA yang berasal dan KH, AA, atau AL. Ac-CoA dibuat di mitokondria, tetapi tak dapat melintasi membrandalam. Pembawanya adalah sitrat → dimasukkan ke dalam sitosol → Ac-CoA + oksasioasetat:
1) oksasioasetat kembali ke dalam mitokondria → Siklus Kreb
2) Ac-CoA mengalami karboksilasi menjadi malonil-CoA untuk membuat ALRPj (asam lemak rantai panjang) dengan bantuan NADPH dan enzim sintetase AL
TG disintesis lewat dua jalur: (I) jalur fosfatidat; dan (2) jalur silgliserol. olisme TG menjadi CO2 merupakan sumber energi yang penting bagi hewan. Jantung, hepar dan otot (istirahat) banyak memanfaatkan oksidasi AL. Degradasi ALRPj berlangsung terutama lewat beta-oksidasi. Oksidasi asam palmitat (16-C; jenuh) menjadi Ac-CoA menghasilkan 35 ATP. Oksidasi 8 Ac-CoA menjadi CO2 + HO lewat Siklus Krebs mengasilkan 96 ATP (efisiensi 43%)
Oksidasi AL tak jenuh memerlukan dua enzim lagi: isomerase dan epimerase. Ac-CoA dapa: dipakai untuk macam-macam keperluan: masuk Siklus Krebs, sintesis ALRPj, asetilasi, sintesis steroid dan sintesis benda keton.
j. Metabolisme kolesterol
Kolesterol diserap perlahan-lahan dan saluran pencernaan manusia; larut dalarn lemak dan mudah membentuk ester. Kolesterol dapat berasal dan makanan (eksogen); dapat pula dibentuk oleh sel tubuh (endogen). Hampir semua kolesterol endogen dibuat oleh hepar, dan mi beredar sebagai lipoprotein. Faktor yang mempengaruhi kadar kolesterol plasma: (1) makanan, tetapi mi menghambat enzim yang membantu produksi kolesterol endogen; kenaikan kadar kolesterol darah hanya 15%; (2) lemakjenuh, dapat menaikkan kadar kolesterol sampai 25%; ini lantaran meningkatnya deposisi lemak di hepar → Ac-CoA untuk produksi kolesterol >; (3) lemak tak jenuh, dapat menurunkan kolesterol darah; dan (4) kekurangan insulin dan tiroksin meningkatkar kadar kolesterol darah.
Universitas Gadjah Mada 4 Kolesterol digunakan untuk: (1) sintesis asam kolat di hepar (80%) dan selanjutnya dipakai untuk membuat garam empedu; (2) membuat glukokortikoid, progesteron, estrogen dan testosteron.
Sejumlah besar kolesterol diendapkan dalam lapisan korneum kulit. ini membuat kulit sangat resisten terhadap penyerapan zat-zat berbahaya dan luar, dan mencegah evaporasi air (400 ml versus 10.000 ini jika lapisan ini hilang lantaran kulit terbakar).
k. Peranan HDL
HDL disintesis di hepar dan epitel usus saat absorbsi lemak. HDL mempunyai dua jenis protein setara dengan apoprotein B, yakni apoprotein A-I dan apoprotein A-Il. Reseptor untuk keduanya berbeda dengan reseptor untuk apoprotein B. Fungsinya juga berbeda. HDL dapat menyerap kolesterol yang akan terdeposisi di dinding arteri serta memindahkannya ke HDL dan LDL untuk dibawa kembali ke hepar.
HDL membantu mencegah timbulnya aterosklerosis. Faktor lain yang menimbulkan aterosklerosis meskipun kadar kolesterol dan lipoprotein darahnya normal, adalah (1) diabetes mellitus; (2) hipotiroidisme; dan (3) kebiasaan merokok.
Metabolisme Protein a. Tranpor dan penyimpanan AA:
1) Sebanyak 20 macam AA ada dalam tubuh hewan; dua ciri khasnya: (a) punya gugus asam (--COOH), dan (b) punya gugus nitrogen (--NH2);
2) Karena AA adalah asam kuat, ada dalam darah terutama dalam bentuk ion;
3) Hampir seluruh produk digesti berwujud AA; sedikit sekali yang diserap sebagai polipeptida dan atau protein;
4) Segera sesudah makan kadar AA darah naik, tetapi hanya sebentar karena:
a) digesti dan absorbsi protein biasanya berlangsung 2 sampai 3 jam; AA diserap sedikit demi sedikit;
b) setelah masuk peredaran darah, kelebihan AA diserap seluruh sel tubuh--terutama hepar - dalam 5-10 menit;
c) aktivitas bongkar-pasang AA sangat tinggi → beberapa gram protein diambil dan suatu bagian tubuh dan dipasang ke bagian tubuh Iainnya per jam.
5) Molekul AA terlalu besar untuk dapat menembus pori membran sel diangkut lewat facilitated diffusion atau tranpor aktif menggunakan protein pengangkut;
6) Semua AA dapat direabsorbsi secara aktif di tubulus proksimalis ginjal dikembalikan ke darah → mencegah kehilangan AA lewat urine → ada kemampuan maksimalnya;
Universitas Gadjah Mada 5 7) Segera setelah masuk ke dalam sel AA dirangkai menjadi protein oleh ribosom. AA
hasil digesti lisosom dapat dikeluarkan dan sel masuk ke dalam darah. Protein kromosom dan kolagen tidak ikut dalam proses bongkar-pasang ini. Hepar dapat menyimpan protein dalam jumlah besar; juga ginjal dan epitel mukosa usus;
8) Jika kadar AA darah dibawah normal, AA dikeluarkan dan sel. Berbagai hormon mempengaruhi kesetimbangan protein. GH dan insulin meningkatkan pem.bentukan protein jaringan; ghikokortikoid meningkatkan kadar AA yang beredar. Sel kanker menggunakan sangat banyak AA → protein dan sel lain diambil →kurus;
9) Setelah sel melampaui batas kemampuan menyimpan protein → kelebihan AA dipecah dan diambil energinya atau dikonversi menjadi lemak dan glikogen.
b. Nasib urea
1) amonia yang dihasilkan oleh deaminasi dibuang dan tubuh hampir se1uruhna diubah dulu menjadi urea:
2 NH3 + CO2 → urea +H2O
2) seluruh urea disintesis oleh hepar
3) jika hepar diambil atau rusak oleh penyakit, amonia tertimbun di dalam darah → sangat toksik, terutama bagi otak → koma hepatik;
4) pembentukan urea lihat [23]; setelah terbentuk, urea berdifusi keluar dan sel hepar, masuk ke dalam cairan tubuh dan dibuang lewat ginjal.
c. Biosintesis AA
1) AA non-esensial dan esensial dan makanan diperlukan untuk kelangsungan hidup hewan;
2) AA esensial harus dimasukkan lewat makanan karena hewan tak mampu menyintesanya dalam jumlah yang cukup;
3) Alasan utama ketidakmampuan hewan menyintesis AA ini ialah tidak cukupnya persediaan asam alfa-keto sebagai akseptor transaminasi.
