Nutrien Mikro (Vitamin dan Mineral) Wiryatun lestariana Bagian Biokimia Fak. Kedokteran UGM

Nutrien Mikro

(Vitamin dan Mineral)

Wiryatun lestariana Bagian Biokimia Fak. Kedokteran UGM

Nutrien Mikro

Nutrien mikro memp. peran penting dlm. metabolisme krn. hampir terlibat dalam semua jalur reaksi biokimia manusia

 Dibagi menjadi 2 kelompok: vitamin dan mineral

 Vitamin mrpk. senyawa organik, molekul kecil, tidak dpt. disintesis oleh tubuh, atau kalau mungkin

disintesis jumlahnya tidak mencukupi kebutuhan tubuh  Mineral: memp. peran penting struktural dan katalitik  Dibagi menjadi 2 kelompok:

1. Makromineral: Ca, P, Mg, Na, K, Cl

Vitamin

 Vitamin harus tersedia cukup dalam diet

 Beberapa vitamin dalam tubuh diubah

menjadi koenzim yang berperan dlm. berbagai

reaksi enzimatis, dan memp. struktur kimia yang

berbeda satu dengan yang lain

 Berdasarkan sifat kelarutannya dibagi menjadi 2

kelompok:

1. vitamin larut dalam air; anggota vit B kompleks

(B

₁

, B

₂

, B

₃

, B

₅

, B

₆

, B

₁₀

, B

₁₁

, B

₁₂

) dan vit C

Vitamin larut dalam air

• Tidak dapat disimpan dalam tubuh kecuali vit. B₁₂ dan vit. C (disimpan didalam hati dalam jumlah yang cukup) harus ada dalam diet sehari-hari

• Kekurangan vitamin larut dalam air sering dijumpai dan biasanya mrpk. kombinasi kekurangan berbagai macam vitamin

• Vitamin B kompleks yang penting untuk manusia: vit B₁ (tiamin = HCl aneurin), Vit. B₂ (riboflavin = laktoflavin), vit. B₃ (niasin = as. nikotinat), vit. B₅ (as pantotenat), vit. B₆ (piridoksin), vit. B₁₀ (Biotin), vit. B₁₁ (as folat), vit. B₁₂ (kobalamin)

Tiamin

• Dalam bentuk aktifnya atau bentuk koenzimnya: TPP (tiamin pirofosfat) atau DPP (tiamin difosfat)

• Tiamin TPP (DPP) tiamin pirofosfat kinase/

tiaminpirofosfotransferase, ATP

• Enzim tiamin pirofsfat terdapat dalam otak dan hepar • Koenzim TPP ini diperlukan

1. sistem dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dlm. sistem enzim piruvat dehidrogenase (DH) kompleks dan sistem

dekarboksilasi oksidatif dalam sistem enzim ketoglutrat DH kompleks

2. metabolisme asam amino rantai bercabang

Lanjutan tiamin

 Kekurangan tiamin berpengaruh pada:

- sistem syaraf,

- alat pencernaan dan sistem kardiovaskuler,

- kekurangan lanjut dapat menyebabkan beri-beri

- kekurangan akut pada sistem syaraf ada

hubungannya dengan TPP yang ikut bekerja dlm.

perubahan piruvat menjadi asetil-KoA

penimbunan laktat berakibat kelelahan,

nafas pendek dll.

Riboflavin

 Bentuk aktifnya ada 2

1. riboflavin mononukleotida (FMN) 2. flavin adenin dinukleotida (FAD)

 kedua enzim bekerja dalam proses oksidasi reduksi (bentuk teroksidasinya: FMN dan FAD sedang bentuk terduksinya: FMNH dan FADH)

 Kekurangan: gejala lesi pd bibir, fisura sudut mulut, infeksi lidah (glositis), dermatitis lokal pd kulit muka, gangguan organik dan fungsional mata

Niasin dan Niasinamid

Bentuk aktifnya: nikotinamid adenin dinokleotida (NAD = Koenzim-I = Ko-I) dan dinokleotid adenin dinukleotid fosfat (NADP = Koenzim-II = Ko-II)

Kedua enzim tsb. bekerja pada reaksi oksidasi reduksi Kekurangan trias D (dermatitis, diare, demensia)

yang sering disebut pellagra

Tubuh kekurangan niasin dapat krn. kekurangan niasin, tau triptofan atau piridoksal fosfat

Triptofan dapat diubah menjadi niasin dengan bantuan bentuk aktif piridoksin yaitu piridoksal-fosfat

Asam pantotenat

• Ikut membentuk koenzim A (KoA-SH)

• Koenzim A membawa ggs. Asil dalam reaksi

enzimatis pd. oksidasi as. lemak, sintesis as.

lemak, oksidasi as. piruvat dan asetilasi biologis

• Kekurangan pd. manusia adanya gejala-gejala

gastroenteritas seperti gastritis, enteritis, diare

dan gejala pd. kulit seperti kornifikasi,

depigmentasi, dan alopesia, serta kelainan

glandula suprarenalis berupa pendarahan dan

nekrosis korteks glandula suprarenalis

piridoksin

 Terdiri atas 3 senyawa derivat piridin: piridoksin, piridoksal dan piridoksamin

 Bentuk aktifnya: piridoksal-fosfat dan pridoksamin-fosfat

 Merupakan koenzim untuk beberapa reaksi tertentu. - dekarboksilasi: as. amino tertentu (tirosin, arginin dll.) - deaminasi: serin dan treonin

- transaninasi: piridoksal fosfat piridoksamin fosfat - trans-sulfurasi: berfungsi pd. pemindahan ggs S

- desulfurasi : pemindahan gugus S dai sitein

lanjutan

• Kekurangan piridoksin pd. manusia anemia mikrositik-hipokromik dengan kadar besi (Fe)

dalam serum tinggi bisa pulih kembali disebabkan sintesis heme agak lamban dg. keadaan kurang

piridoksin

• Pada anak-anak kekurangan piridoksin timbul gejala seperti epilepsi

• Piridoksin erat hubungannya dg. met susunan syaraf tepi kekurangan piridoksin akan mengakibatkan demielinisasi syaraf

• Mengakibatkan sintesis asam amino dari asam amino lain terganggu

Lanjutan piridoksin

• Defisiensi piridoksin dpt. terjadi pada penyandang penyakit TBC yang diterapi dengan INH (Isonicotinic

acid hydrazide) sebab isinoniazid membentuk

suatu kompleks hidrazon dengan piridoksal yang cepat diekskresikan

• Dalam tubuh dapat disintesi oleh flora usus

• Kebituhan piridoksin berhubungan dengan protein diet makin tinggi protein diet kebutuhan piridoksin meningkat

biotin

• Sbg. koenzim terikat dengan protein enzim

(apoenzim)

• Dikenal sbg. “anti egg white injury factor” sebab

di dalam putihnya telur mentah tdp. protein

avidin yg berikatan dg. biotin tak dpt.

diabsorbsi dlm. usus berlangsung lama

kekurangan biotin

• Biotin sbg. koenzim untuk reaksi-reaksi

karboksilasi, dekarboksilasi, dehidrogenasi dan

deaminasi

• Diperlukan dlm. pembentukan atom C no 6 (C

₆

)

Sianokobalamin

• Struktur kimianya mgd. 4 cincin pirol dan atom

kobalt (Co) yang mengikat gugus CN

• Pada manusia, kobalamin ikut dalam 2 reaksi

enzimatis:

1. metilasi homosistein metionin

2. isomerisasi L-metil malonil-KoA suksinil KoA

• Kekurangan pd. manusia mengakibatkan anemia

makrositer (pernisiosa) dan kerusakan syaraf

(demielinisasi) berakibat kehilangan

kesadaran dan keseimbangan

Asam folat

• Tersusun dari pteridin, PABA, dan asam glutamat

• Koenzim asam folat dipakai untuk pemindahan dan penggunaan fragmen “1-C”

• Berbagai macam bentuk aktifnya:

- metil-FH4 bersama koenzim vit. B₁₂ diperlukan untuk metilasi homosistein mjd. metionin

- 5,10-metilen-tetrahidrofolat diperlukan untuk mengubah urasil mjd. timin

- 10-formiltetrahidrofolat untuk membentuk kerangka C nomor 2 inti purin

- 5,1o-metenil-tetrahidrofolat untuk atom C no 8 inti purin • Oleh krn itu koenzim asam folat ikut serta dalam reaksi sintesis

purin, timin, pirimidin dari DNA maka as. folat berperan dalam pertumbuhan dan reproduksi sel-sel

Vitamin C

• Strukturnya menyerupai monosakarida

• Mudah teroksidasi menjadi bentuk dehidro

ttp. kedua bentuk dlm. cairan tubuh sama fisiologis aktif • Bersifat antioksidan

• Tubuh manusia tdk. dpt. mensintesis vit C meskipun memp. senyawa dasarnya krn. tidak mempunyai enzim gulonase • Hidroksilasi prolin dlm. sintesis kolagen membutuhkan

vit. C

• Kekurangan menyebabkan pendarahan, gigi goyah dan mudah lepas, juga mengakibatkan skorbut yang meliputi perubahan kulit, fragilitas kapiler darah

• Vitamin C meningkatkan absorbsi Fe krn vit. C mengubah ferri mjd ferro

Vitamin larut dalam lemak

• Absorbsi nya bersama absorbsinya lemak normal

• Sesudah diabsorbsi , vit A, D, dan K dpt. disimpan

dlm. hepar

• Vitamin E disimpan di jaringan adiposa (lemak)

• Khusus vit. A dan D dapat terjadi toksisitas bila

Viamin A

• Vitamin A: semua senyawa bukan karotenoid yang memp. aktivitas vitamin A: retinol, retinal, asam retinoat

• Vitamin A –alami bersama analog sintetiknya disebut retinoid

• Vitamin A dalam hati dapat disintesis dari provitamin A (karoten)

• Ada berbagai macam karoten: alfa (α), beta (β) dan gamma (γ)-karoten.

• Beta (β)-karoten memp. aktivitas vit A yang paling tinggi krn. dari 1 mol-nya dapat dibentuk 2 mol. vit.A

• Fungsi retinol untuk pertumbuhan dan kesehatan pada umumnya, retinal trtm. untuk penglihatan dan asam retinoat untuk sintesis protein dll.

Vitamin D

 Murupakan senyawa sterol

 Ada 2 macam vit. D yang penting

1. vit. D2 (ergosterol yg telah diaktifkan), dikenal ergokalsiferol Ergosterol (provit. D) tdp. dalam tumbuh-tumbuhan

2. vit. D3 (7-dehidrokolesterol yg telah diaktifkan) dikenal kolekalsiferol 7-dehidrokolesterol (provit. D3) dapat disintesis dalam tubuh

 Fungsi fisiologis

- menaikkan absorbsi kalsium

- berpengaruh langsung pada proses kalsifikasi tulang dan gigi - berpengaruh pada pengelolaan fosfat oleh ren

 Kekurangan mengakibatkan kelainan biokimiawi yaitu hipokalsemia dan hipofosfatemia

 Masukan vitamin D yang berasal dari bukan alami berbahaya: kalsifikasi jaringan lunak (paru, ginjal, dll.)

Vitamin E

• Termasuk senyawa tokoferol

• Di alam tdpt. berbagai tokoferol, yang memp. aktivitas biologis paling tinggi: α-tokoferol

• Fungsi:

- sbg. antioksidan mrpk. penghalang utama terhadap peroksidasi fosfolipid dlm. membran subsel

- vit. E dan vit. C berfungsi sbg. antioksidan penting dlm. menghambat kerusakan jaringan paru

- ikut serta dalam metabolisme selenium (Se) • Kekurangan dpt menimbulkan distrofia otot dan

Vitamin K

 Ada 3 macam

1. Vit. K1 (mefiton), terdapat dalam tumbuhan

2. Vik. K2 (menaquinon = farnoquinon) tdpt . sbg. hasil met. bakteri usus maupun jaringan hewan

3. Vit. K3 (menadion) mrp. senyawa vit. K sintetik

 sodium menadion difosfat (sinkavit) dan menadion-sodium bisulfit (hikinon) mrpk . senyawa vit. K sintetik yg larut dlm air

 Fungsi

- vit. K terkenal sbg. katalisator sintetis protrombin dlm. hati. Juga dibutuhkan dlm. mempertahankan jumlah normal faktor- faktor penjendalan darah: faktor II, VII, IX, X.

- vit. K sbg. kofaktor yang diperlukan dlm. fosforilasi oksidatif  Kekurangan: hipoprotrombinemia waktu penjendalan

Mineral

• Ada

2 kelas mineral berdasarkan

fungsi:

1. mineral esensial (makromineral)

Ca, P, Mg, Na, K, Cl

2. mikromineral (trace elemen)

Fe, Zn, Co, Mn, Cu, Se, dll

Makromineral

Kalsium (Ca)

- mineral terbanyak dlm. tubuh berada dlm. tulang dan gigi (99%)

- di luar tulang dan gigi berperan penting: aktivitas enzim, mengantarkan respon hormon, membantu proses penjendalan darah, kontraktabilitas otot, irrabilitas normal neuro muskuler.

- kadar yang rendah memacu pembentukan 1,25-dihidroksikolekalsiferol meningkatkan absorbsi kalsium

Fosfor (P)

• Penyusun universal sel hidup

• Dlm. bentuk fosfatnya memp. peran penting dlm. struktur dan fungsi semua sel hidup

• Dlm sel fosfat dlm. bentuk ion bebas maupun dlm.

bentuk sbg. komponen tak terpisahkan: asam nukleat, nukleotida, fosfolipid dan beberapa protein

• Diluar sel sbg. ion bebas dan tdp. Sbg. hidroksiapatit yg. Mrpk. komponen sel utama

• Bila kadar fosfat dalam darah dapat rendah karena

penyerapannya dari usus kurang atau pengeluarannya lewat ginjal meningkat

Magnesium (Mg)

• Banyak dijumpai dlm. Jar. hidup dan banyak diperlukan untuk aktivitas enzim serta untuk pengantaran

neuromuskuler

• Dalam sel , penting untuk semua reaksi yang

menggunakan ATP sbg. substrat: sintesis protein, asam nukleat, nukleotida, lipid, karbohidrat, dan aktivitas

kontraksi otot

• Kekurangan dpt terjadi pd alkoholism, penggunaan diuretika ttt, dan asidosis metabolik

Natrium (Na), Kalium (K) dan

Klorida (Cl)

• Na mrpk. kation utama cairan luar sel dan dlm.

bentuk NaCl memilik 2 fungsi utama:

1. mempertahankan keseimbangan asam

basa tubuh

2. bertanggung jawab mempertahankan tekanan

osmose cairan luar tubuh

• Kalium merupakan kation utama cairan dalam sel

• Bila masukan K kurang K dalam serum

Mikro elemen

Besi (Fe)

 Dalam tubuh besi memp banyak peran penting:

- sbg komponen hemoglobin dan mioglobin

untuk pengangkutan O2 dan CO2

- sbg komponen sitokrom untuk fosforilasi oksidatif

- sbg komponen enzim lisosoma, katalase, dll.

 kekurangan anemia mikrositik hipokromik,

penurunan jmunokompetensi

jodium

 Jodium diet diserap diangkut ke kelenjar tiroid

disimpan dan digunakan untuk sintesis hormon tiroid triiodotironin dan tiroksin mengatur laju metabolik dasar, pertumbuhan dan perkembangan anak

Seng (Zn)

 Komponen enzim anhidrasekarbonat, dehidrogenase laktat, dismutase superoksida dsb.

 Kekurangan dpt . mengurangi ketajaman indera pengecap, lambatnya penyembuhan luka, lambatnya pertumbuhan dan gangguan pertumbuhan seksual

Tembaga (Cu)

• logam penting dalam proses metabolisme • Komonen penting enzim: sitokrom oksidase,

superoksid dismutase dll.

• Kekurangan: leukopeni, demineralisasi tulang, anemia,

SELENIUM (Se)

 komponen enzim glutation peroksidase

 Bersama-sama dg vit. E mengatasi adanya

Mangan (Mn), Molibdinum

(Mo) dam Kobalt (Co)

• Mangan

: komponen piruvat karboksilase dan

enzim lain

• Molibdinum

: komponen enzim xantin

oksidase, aldehida oksidase,

sulfit oksidase