“
Metabolisme Karbohidrat, Metabolisme Protein,
Metabolisme Lipid/Lemak, Metabolisme Vitamin dan
Metabolisme M
ineral”
MAKALAH
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Metabolisme
Dosen : Dr. Prima Endang Susiliwati, M.Si
Oleh :
1. KAHARUDDIN (G2L1 15 001)
2. SAPRIL KARTINI ( G2L1 15 007)
3. MUH. EDIHAR (G2L1 15 011)
4. FITRIYANI THAMRIN M. (G2L1 15 012)
5. ANINGSI SRIWATI ( G2L1 15 013)
PROGRAM STUDI PASCASARJANA KIMIA
UNIVERSITAS HALU OLEO
KENDARI
2015
Alhamdulillah, Puji dan Syukur penulis panjatkan ke hadirat ALLAH SWT yang
telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulisan makalah yang
berjudul “Metabolisme Karbohidrat, Metabolisme Protein, Metabolisme
Lipid/Lemak, Metabolisme Vitamin dan Metabolisme Mineral” dapat
terselesaikan. Melalui kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada
Ibu Dr. Prima Endang Susiliwati, M.Si. selaku Dosen Pengajar Mata Kuliah
Kimia Analitik yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam
mengajarkan penulis selama mengikuti perkuliahan.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan makalah ini masih
banyak terdapat kekurangan, olehnya itu kritik dan saran yang konstruktif dari
semua pihak sangat penulis butuhkan untuk penyempurnaan makalah ini.
Kendari, November 2015
P e n u l i s
Halaman
γ. Reaksi Metabolisme Asam Amino……….. 1β 4. Pembentukan Asetil Koenzim ……… 14
C. Metabolisme Lipid ... 18
7. Penyimpanan Dan Pemakaian Kembali Lemak ……….. 41
1. Klasifikasi Vitamin……… 4γ
β. Metabolisme Umum Vitamin ……….. 44
3. Jenis-Jenis Vitamin ………. 45
E. Metabolisme Mineral ……… 52
1. Metabolisme Mineral ………. 5γ β. Kalsium ……… 58
γ. Fosfat ……….. 59
4. Natrium ………... 60
5. Magnesium ………. 60
6. Potasiun ……….. 61
7. Besi (Fe) ……… 6β 8. Zink ………. 6γ 9. Tembaga (Cu) ………..64
10. Selenium ……….. . 64
DAFTAR PUSTAKA ……….. 66
Nomor Judul Tabel Halaman
1 Asam-asam lemak penting bagi tubuh 21
Nomor Judul Gambar Halaman
Persiapan utama dalam Metabolisme Karbohidrat Diagram
Sintesis Glokogen
Struktur Asam Lemak Tak Jenuh
Struktur Trigliserida Sebagai Lemak Netral Struktur dari fosfolipid
Fosfolipid bilayer (lapisan ganda) sebagai penyusun membran sel
Gabungan lipid dengan protein (lipoprotein) merupakan contoh dari lipid kompleks
Perbandingan komposisi penyusun 4 klas besar lipoprotein
Ilustrasi peran masing-masing dari 4 klas besar lipoprotein
23
bagian non polar berada di sisi dalam
Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida
Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa
Ikhtisar metabolisme lipid
Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol
Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA
Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin
Oksidasi karbon menjadi keton
Oksidasi asam lemak dengan 16 atom C. Perhatikan bahwa
setiap proses pemutusan β atom C adalah proses oksidasi dan
setiap 2 atom C yang diputuskan adalah asetil KoA.
Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat
Proses ketogenesis
Lintasan ketogenesis di hati
Lintasan kolesterogenesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak
Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi trigliserida
Struktur Asam ascorbat (Vitamin C)
44
45
46
47
48
49
Siklus Vitamin B3
Struktur Asam pantotenat (vitamin B5)
Struktur Vitamin B6
Mineral
Pompa Natrium (Na+ ) Kalium (K+)
Tranport Pasif difui Mineral
50
51
51
53
55
57
A. METABOLISME KARBOHIDRAT
Metabolisme karbohidrat dimulai dengan pencernaan dalam usus kecil di
mana monosakarida diserap ke dalam aliran darah. Konsentrasi gula darah
dikontrol oleh tiga hormon: insulin, glukagon, dan epinefrin. Jika konsentrasi
glukosa dalam darah terlalu tinggi, insulin disekresikan oleh pankreas. Insulin
merangsang transfer glukosa ke dalam sel, terutama di hati dan otot, meskipun
organ lain juga mampu memetabolisme glukosa
Gambar 1: Persiapanutama dalamMetabolisme Karbohidrat
Dalam hati dan otot, sebagian glukosa diubah menjadi glikogen dengan
proses glikogenesis (anabolisme). Glikogen disimpan dalam hati dan otot sampai
dibutuhkan pada beberapa waktu kemudian ketika kadar glukosa rendah. Jika
disekresikanuntuk merangsang konversi glikogen menjadi glukosa. Proses ini
disebut glikogenolisis (katabolisme).
Gambar 2: Sintesis Glokogen
Gambar 2: Sintesis Glikogenolisis
Jika glukosa diperlukan segera setelah memasuki sel untuk memasok
energi, dimulai proses metabolisme disebut glikolisis (katabolisme). Produk akhir
terus mengkonversi asam piruvat menjadi asetil CoA dan asam sitrat kemudian
dalam siklus asam sitrat. Sebagian besar ATP dibuat dari oksidasi dalam siklus
asam sitrat sehubungan dengan rantai transpor electron.
Selama aktivitas otot berat, asam piruvat diubah menjadi asam laktat lebih dan
asetil CoA. selama periode istirahat, asam laktat diubah kembali ke asam piruvat.
Asam piruvat pada kemudian diubah kembali menjadi glukosa oleh proses yang
disebut glukoneogenesis (anabolisme). Jika glukosa tidak diperlukan pada saat itu,
ia diubah menjadi glikogen oleh glikogenesis.
1. Metabolisme Fruktosa
Sumberfruktosatermasukbuah, madu, sukrosa, danfruktosa tinggijagung
sirup, pemanis murahdigunakan dalamberbagaimakanan olahandanminuman.
Fruktosa,merupakan urutankedua setelahglukosasebagaisumber karbohidratpada
manusia, masukmelalui glikolisisoleh duajalur. Dalamhati,fruktosa
diubah menjadifruktosa-1-fosfat olehfruktokinase:Ketikafruktosa-1-fosfat
memasukijalurglikolitik, itu adalahpertama dibagi
menjadidihidroksiasetonfosfat(DHAP)
dangliseraldehidaolehfruktosa-1-fosfataldolase. DHAPkemudian dikonversi menjadigliseraldehida-3-fosfat
olehtriosefosfatisomerase. Gliseraldehida-3-fosfat yang dihasilkan
darigliseraldehidadanATPolehgliseraldehidakinase:
Gambar 7: Pembentukan Fruktosa 1 Phosphat
Fruktosa memasuki jalur glikolisis oleh dua rute. Fruktokinase di sel hati
mengkonversi fruktosa kefruktosa-1-fosfat yang kemudian dibagi menjadi DHAP
dan gliseraldehida. Di otot dan jaringan adiposa,fruktosa terfosforilasi oleh
heksokinase untuk membentuk glikolitik menengah fruktosa-6-fosfat.Galaktosa
diubah menjadi galaktosa-1-fosfat, yang kemudian bereaksi dengan UDP-glukosa
UDP-glukosa, substrat untuk sintesis glikogen.Mannose terfosforilasi oleh
heksokinase untuk membentuk mannose-6-fosfat, yang kemudian diisomerisasi
untukfruktosa-6-fosfat.
Konversi fruktosa-1-fosfat dalam intermediet jalur pintas glikolitik dengan
dua langkah regulasi (reaksi dikatalisis oleh heksokinase dan PFK-1); demikian
dibandingkan dengan glukosa, fruktosa pintu masuk ke dalam jalur glikolitik
pada dasarnya tidak diatur.Di otot dan jaringan adiposa, fruktosa diubah ke
glikolitik menjafi fruktosa-6-fosfat oleh heksokinase. Karena heksookinase
memiliki
afinitas rendah untuk fruktosa, reaksi ini begitu penting kecuali konsumsi fruktosa
B. METABOLISME PROTEIN
Kata protein berasal dari bahasa Yunani, yaitu protos, berarti yang
pertama atau terpenting.Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari
berbagai asam amino melalui ikatan peptida.Asam amino yang satu dengan yang
lainnya dihubungkan dengan suatu ikatan peptida. Ikatan peptida ini akan
terwujud apabila gugusan karboksil dari asam amino yang satu bergabung dengan
gugusan amino dari asam amino yang lain.Di dalam penggabungan molekul asam
amino itu, akan terlepas satu molekul air. Hal tersebut dapat dilihat dalam reaksi
berikut.
Rangkaian tersebut dapat diperpanjang ke kiri atau ke kanan.Jika
diperpanjang ke kanan harus menyambungkan gugusan NH2, sedangkan jika ke
kiri harus menyambungkan gugusan COOH. Dengan demikian, akan diperoleh
molekul protein yang berat molekulnya.
Pembongkaran protein menjadi asam amino memerlukan bantuan dari
enzim-enzim protease dan air untuk mengadakan proses hidrolisis pada
ikatan-ikatan peptida. Hidrolisis juga dapat terjadi, jika protein dipanasi, diberi basa, atau
diberi asam. Dengan cara demikian, kita dapat mengenal macam-macam asam
amino yang tersusun di dalam suatu protein. Asam amino dapat dikelompokkan
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 glutamate
1. Penguraian Protein Dalam Tubuh
Asam amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses
katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk
digunakan.proses anabolik maupun katabolik juga terjadi dalam jaringan diluar
hati.Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu
absorbsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil
sintesis asam amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung
keseimbangan antara pembentukan asam amino dan penggunaannya.Hati
berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.
Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan – perubahan tertentu dengan
kecepatan yang berbeda untuk tiap protein. Protein dalam darah, hati dan organ
tubuh lain mempunyai waktu paruh antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang
terdapat pada jaringan otot mempunyai waktu paruh 120 hari. Rata-rata tiap hari
1,2 gram protein per kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain. Ada tiga
kemungkinan mekanisme perubahan protein, yaitu :
1) Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau
2) Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis
protein baru, tanpa ada sel yang mati.
3) Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru.
Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan
digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti
protein dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti
nitrogen yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam
amino yang dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat diproduksi oleh tubuh dalam
jumlah yang memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut,yang dinamakan
asam essensial yang dibutuhkan oleh manusia.
Kebutuhan akan asam amino esensial tersebut bagi anak-anak relative lebih
besar daripada orang dewasa. Kebutuhan protein yang disarankan ialah 1 sampai
1,5 gram per kilogram berat badan per hari.
2. Asam Amino Dalam Darah
Jumlah asam amino dalam darah tergantung dari jumlah yang diterima dan
jumlah yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi
asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim – enzim yang
bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain
ialah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase,
Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses
absorpsi melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai kedalam pembuluh
darah. Proses absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi.
Asam-asam amino dikarboksilat atau asam diamino diabsorbsi lebih lambat
daripada asam amino netral.
Dalam keadaan berpuasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya
sekitar 3,5 sampai 5 mg per 100 ml darah. Segera setelah makan makanan sumber
protein, konsentrasi asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai
10 mg per 100 mg darah. Perpindahan asam amino dari dalam darah kedalam
sel-sel jaringan juga proses tranpor aktif yang membutuhkan energi.
3. Reaksi Metabolisme Asam Amino
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.
Transaminasi
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
asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim penting dalam
reaksi transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase yang
bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut :
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 substrat .
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.
Deaminasi Oksidatif
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.
3. Pembentukan Asetil Koenzim A
Asetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam
amino dengan siklus asam sitrat. ada dua jalur metabolic yang menuju kepada
pembentukan asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam
asetoasetat
Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam piruvat ialah
alanin, sistein, serin dan treonin.alanin menghasilkan asam piruvat dengan
langsung pada reaksi transaminasi dengan asam a ketoglutarat. Treonin diubah
menjadi gllisin dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase.glisin kemudian
diubah menjadi asetil koenzim A melalui pembentukan serin dengan jalan
penambahan satu atom karbon, seperti metal, hidroksi metal dan formil. koenzim
yang bekerja disini ialah tetrahidrofolat.
4. Siklus Urea
Hans Krebs dan Kurt Heneseleit pada tahun 1932 mengemukakan serangkaian
reaksi kimia tentang pembentukan urea.Mereka berpendapat bahwa urea terbentuk
siklus, yang mereka namakan siklus urea.Pembentukan urea ini terutama
berlangsung didalam hati.Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air,
bersifat netral, terdapat dalam urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.
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.
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
sintetase.Dalam reaksi tersebut ATP merupakan sumber energi dengan jalan
melepaskan gugus fosfat dan berubah menjadi AMP.
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.
5. Biosintesis Protein
Biosintesis protein yang terjadi dalam sel merupakan reaksi kimia yang
kompleks dan melibatkan beberapa senyawa penting, terutama DNA dan
RNA.molekuk DNA merupakan rantai polinukleutida yang mempunyai beberapa
jenis basapurin dan piramidin, dan berbentuk heliks ganda.
Dengan demikian akan terjadi heliks gandayang baru dan proses terbentunya
molekul DNA baru ini disebut replikasi, urutan basa purin dan piramidin pada
molekul DNA menentukan urutan asam amino dalam pembentukan protein.
Peran dari DNA itu sendri sebagai pembawa informasi genetic atau sifat-sifat
keturunan pada seseorang .dua tahap pembentukan protein:
1) Tahap pertama disebut transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA
2) Tahap kedua disebut translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan
informasi genetika kedalam proses pembentukan protein.
Biosintesis protein terjadi dalam ribososm, yaitu suatu partikel yang terdapat
dalam sitoplasma rRNA bersama dengan protein merupakan komponen yang
membentuk ribosom dalam sel, perananya dalam dalam sintesis protein yang
berlangsung dalam ribosom belum diketahui.
m RNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA yang paling sedikit
jumlahnya. kode genetika yang berupa urutan basa pada rantai nukleutida dalam
molekul DNA. tiap tiga buah basa yang berurutan disebut kodon, sebagai contoh
AUG adalah kodon yang terbentuk dalam dari kombinasi adenin-urasil-guanin,
GUG adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi guanin-urasil-guanin. kodon
yang menunjuk asam amino yang sama disebut sinonim, misalnya CAU dan
CAC adalah sinonim untuk histidin. perbedaan antara sinonim tersebut pada
umumnya adalah basa pada kedudukanketiga misalnya GUU,GUA,GUC,GUG..
bagian molekut t RNA yang penting dalam biosintesis protein ialah lengan
asam amino yang mempunyai fungsi mengikat molekul asam amino tertentu
dalam lipatan anti kodon. lipatan anti kodon mempunyai fungsi menemukan
kodon yang menjadi pasangannya dalam m RNA yang tedapat dalam ribosom.
pada prosese biosintesis protein, tiap molekuln t RNA membawa satu molekul
asam amino masuk kedalam ribosom. pembentukkan ikatan asam amino dengan t
Rna ini berlangsung dengan bantuan enzim amino asli t RNA sintetase dan ATP
1. Asam amino dengan enzim dan AMP membentuk kompleks
aminosil-AMP-enzim.
2. Reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan tRNA
Proses biosintesis akan berhenti apabila pada mRNA terdapat kodon
UAA,UAG,UGA. karena dalam sel normal tidak terdapat tRNA yang mempunyai
antikodon komplementer.
C. METABOLISME LIPID
Secara umum senyawa yang disebut lipid biasanya di artikan sebagai
suatu senyawa yang dalam pelarut tidak larut dalam air, namun larut dalam
organic. 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. Berdasarkan komponen
dasarnya, lipid terbagi ke dalam lipid sederhana (simple lipid), lipid majemuk
(compound lipid), dan lipid turunan(derived lipid).
Berdasarkan sumbernya, lipid dikelompokkan sebagai lemak hewan
(animal fst), lemak susu (milk fat), minyak ikan (fish oil), dll. Klasifikasi lipid ke
sabunkan, sedangkan lipid sederhana tidak mengandung asam lemak dan tidak
dapat di sabunkan. Lipid seperti lilin (wax), lemak, minyak, dan fosfolipid adalah
ester yang jika dihidrolisis dapat menghasilkan asam lemak dan senyawa lainnya
termasuk alkohol. Steroid tidak mengandunga asam lemak dan tidak dapat
dihidolisis. Lipid berperan penting dalam komponen struktur membran sel. Lemak
dan minyak dalam bentuk trigliserol sebagai sumber penyimpan energi, lapisan
pelindung, dan insulator organ-organ tubuh beberapa jenis lipid berfungsi sebagai
sinyal kimia, pigmen, juga sebagai vitamin, dan hormon. Fosfolipida memiliki
seperti trigliserida. Bedanya, pada fosfolipida satu asam lemaknya digantikan oleh
gugus fosfat yang mengikat gugus alcohol yang mengandung nitrogen, contohnya
yaitu fosfatidiletanolamin (sefalin), fosfatidilkolin (lesitin), dan fosfatidilserin.
Sebagian besar lemak dan minyak di alam terdiri atas 98-99% trigliserida.
Trigliserida adalah suatu ester gliserol. Trigliserida terbentuk dari 3 asam lemak
dan gliserol. Apabila terdapat satu asam lemak dalam ikatandengan gliserol maka
dinamakan monogliserida. Lipid adalah molekul-molekul biologis yang tidak larut
di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik.
1. Fungsi lipid
Ada beberapa fungsi lipid di antaranya:
1. Sebagai penyusun struktur membran sel
Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran
material-material.
2. Sebagai cadangan energi
3. Sebagai hormon dan vitamin
Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi
proses-proses biologis
2. Jenis-jenis lipid
Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:
1. Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
2. Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
3. Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
4. Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid dan malam
a) Asam lemak
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:
1. Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2. Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Struktur asam lemak jenuh
Struktur asam lemak tak jenuh
Asam-asam lemak penting bagi tubuh
Simbol
linolenat CH3CH2C=CCH2C=CCH2C=C(CH2)7COOH Asam lemak esensial
20:4D5,8,11,14 Assam
arakhidonat CH3(CH2)3(CH2C=C)4(CH2)3COOH
Asam stearat Asam oleat Asam arakhidonat
Beberapa contoh struktur asam lemak
b) Gliserida netral (lemak netral)
Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.
Apa yang dimaksud dengan lemak (fat) dan minyak (oil)? Lemak dan minyak keduanya merupakan trigliserida. Adapun perbedaan sifat secara umum dari keduanya adalah:
1. Lemak
-Umumnya diperoleh dari hewan -Berwujud padat pada suhu ruang -Tersusun dari asam lemak jenuh
2. Minyak
-Umumnya diperoleh dari tumbuhan
-Berwujud cair pada suhu ruang
-Tersusun dari asam lemak tak jenuh
c) Fosfogliserida (fosfolipid)
Lipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat
mengganti salah satu rantai asam lemak.
Penggunaan fosfogliserida adalah:
1. Sebagai komponen penyusun membran sel
Struktur dari fosfolipid
Fosfolipid bilayer (lapisan ganda) sebagai penyusun membran sel
d) Lipid kompleks
Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain.
Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.
Lipoprotein
Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein.
Ada 4 klas mayor dari lipoprotein plasma yang masing-masing tersusun
atas beberapa jenis lipid, yaitu:
Perbandingan komposisi penyusun 4 klas besar lipoprotein
1. Kilomikron
Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal
2. VLDL (very low - density lypoproteins)
VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak
3. LDL (low - density lypoproteins)
LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer
4. HDL (high - density lypoproteins)
Ilustrasi peran masing-masing dari 4 klas besar lipoprotein
e) Lipid non gliserida
Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol. Jadi asam lemak bergabung
dengan molekul-molekul non gliserol. Yang termasuk ke dalam jenis ini adalah
sfingolipid, steroid, kolesterol dan malam.
Sfingolipid
Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak.
Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin
Selain fosfolipid, kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun
membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon.
Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul
plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah
karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan
gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan stroke.
Struktur dasar darikolesterol
Kolesterol merupakan bagian dari membran sel
Steroid
Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan
Progesteron dan testosteron
Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses
metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma,
gangguan pencernaan dan sebagainya.
Kortison
Malam/lilin (waxes)
Malam tidak larut di dalam air dan sulit dihidrolisis. Malam sering
digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kulit, rambut dan lain-lain. Malam
Ester antara asam lemak dengan alkohol membentuk malam
3. Metabolisme lipid
Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid
netral, yaitu trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara
ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada
juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk
sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek juga
dapat melalui jalur ini.
Struktur miselus. Bagian polar berada di sisi luar, sedangkan bagian non polar
berada di sisi dalam
Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam
air, maka diangkut oleh miselus (dalam bentuk besar disebut emulsi) dan
dilepaskan ke dalam sel epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan
monogliserida segera dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul
berbentuk gelembung yang disebut kilomikron. Selanjutnya kilomikron
ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga
bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan
Struktur kilomikron. Perhatikan fungsi kilomikron sebagai pengangkut trigliserida
Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adiposa
Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah
menjadi asam-asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan
gliserol tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Proses
pembentukan trigliserida ini dinamakan esterifikasi. Sewaktu-waktu jika kita
membutuhkan energi dari lipid, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan
gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi.
Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut
ditransportasikan oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai
asam lemak bebas (free fatty acid/FFA).
Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah
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
Ikhtisar metabolisme lipid
4. Metabolisme gliserol
Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber
energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat
yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP
membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai
respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur
Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol
5. Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)
Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses
yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam
lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP
dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA
sintetase (Tiokinase).
Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA
Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai
panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria
dengan bantuan senyawa karnitin, dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2
Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin
Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai
berikut:
Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh
enzim tiokinase.
Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin
palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria
menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut
Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin
translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan
karnitin keluar.
Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan
KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di
membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.
Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam
proses oksidasi beta.
Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan
5 tahapan proses dan pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir
berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat.
Dalam proses oksidasi ini, karbon asam lemak dioksidasi menjadi keton.
Keterangan:
Frekuensi oksidasi β adalah (½ jumlah atom C)-1
Jumlah asetil KoA yang dihasilkan adalah (½ jumlah atom C)
Oksidasi asam lemak dengan 16 atom C. Perhatikan bahwa setiap proses pemutusan 2 atom C adalah proses oksidasi β dan setiap 2 atom C yang
Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)
Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut:
1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P (+2P)
2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA
3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)
4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.
Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA.
Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.
Penghitungan energi hasil metabolisme lipid
Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing -masing akan menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil oksidasi beta) + 60 ATP
(hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP.
Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan ketogenesis.
Lintasan ketogenesis di hati
Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya
dinamakan kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan
Gambar Lintasan kolesterogenesis
6. Sintesis asam lemak
Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat
men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai
penyusun struktur membran. Pada manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi
menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya
(oksidasi beta).
Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier
di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk
sintesis.
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut.
Tahap-tahap sintesis asam lemak
7. Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali
Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi
kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan
adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah:
- Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.
- Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk
disimpan.
- Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia
dari glukosa.
- Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa
di dalam tubuh.
Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi trigliserida
Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka
simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah
menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat
metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk
memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta)
D. METABOLISME VITAMIN
Pada tahun 1912, Funk adalah sarjana Biokimia bangsa Polandia yang
bekerja di London untuk pertama kali memperkenalkam istilah vitamin ( amine
yang vital) yang kemudian terkenal dengan nama vitamin (dari bahasa latin, vital
yang artinya hidup), untuk menandakan kelompok dari senyawa-senyawa organic
tersebut.
Dipandang dari sisi enzimologi (ilmu tentang enzim), vitamin adalah
kofaktor dalam reaksi kimia yang dikatalisasi oleh enzim. Pada dasarnya, senyawa
normal. Terdapat 13 jenis vitamin yang dibutuhkan oleh tubuh untuk dapat
bertumbuh dan berkembang dengan baik. Vitamin tersebut antara lain vitamin A,
C, D, E, K, dan B (tiamin, riboflavin, niasin, asam pantotenat, biotin, vitamin B6,
vitamin B12, dan folat).Walau memiliki peranan yang sangat penting, tubuh
hanya dapat memproduksi vitamin D dan vitamin K dalam bentuk provitamin
yang tidak aktif.Oleh karena itu, tubuh memerlukan asupan vitamin yang berasal
dari makananyang kita konsumsi.Buah-buahan dan sayuran terkenal memiliki
kandungan vitamin yang tinggi dan hal tersebut sangatlah baik untuk tubuh,
asupan vitamin lain dapat diperoleh melalui suplemen makanan.
1. Klasifikasi Vitamin
Secara klasik, berdasarkan kelarutanya, vitamin digolongkan dalam dua
kelompok yaitu (1) vitamin yang larut dalam lemak (2) vitamin yang larut dalam
air, karena yang pertama dapat diekstrasi dari bahan makanan dengan pelarut
lemak dan yang terakhir dengan air. Beberapa vitamin larut lemak adalah vitamin
A, D, E, dan K, yang hanya mengandung unsur-unsur karbon, hydrogen dan
oksigen. Vitamin yang larut dalam air terdiri atas asam askorbat (C) dan
B-komplek (B1 sampai B12), yang selain mengandung unsure-unsur karbon,
hydrogen, oksigen, juga mengandung nitrogen, sulfur atau kobalt. Beberapa
vitamin berfungsi langsung dalam metabolisme penghasilan energy, Jalur
metabolisme yang menghasilkan energi untuk mendukung kerja sel adalah
2. Metabolisme Umum Vitamin
Vitamin yang larut lemak atau minyak, jika berlebihan tidak dikeluarkan
oleh tubuh, melainkan akan disimpan. Sebaliknya, vitamin yang larut dalam,
yaitu vitamin B kompleks dan C, tidak disimpan melainkan akan dikeluarkan
oleh system pembuangan tubuh. Akibatmya, selalu dibutuhkan asupan vitamin
tersebut tiap hari. Vitamin yang alami bisa didapat dari sayur, buah dan produk
hewani, seringkali vitamin yang terkandung dalam makanan atau minuman tidakl
berada dalan keadaan bebas, melainkan terikat, baik secara fisik maupun kimia.
Proses pencernaan makanan, baik didalam lambung maupun usus halus akan
membantu melepaskan vitamin dari makanan agar bias diserap oleh usus. Vitamin
larut lemak diserap didalam usus bersama dengan lemak atau minyak yang
dikonsumsi.
Vitamin diserap oleh usus dengan proses dan mekanisme yang berbeda.
Terdapat perbedaab prinsip proses penyerapan antara vitamin larut dan vitamin
larut air. Vitamin larut lemak akan diserap secara difusi pasif dan kemudian
didalam dinding usus digabungkan dengan kilomikron (lipoprotein) yang
kemudian diserap system limfak, kemudian bergabung dengan saluran dara untuk
ditransportasikan kehati. Sedangakan vitamin larut air langsung diserap melalui
saluran darah dan ditransportasikan ke hati.
a) Vitamin A
Vitamin A terdiri dari 3 biomolekul aktif yang terdiri dari retinol, retinal
carotene provitamin A, terdapat pada tanaman berwarna hijau tua, oranye dan
merah. Transport di dalam tubuh berupa chylomikron, Vitamin A di simpan
dalam sel stealate pada hati dalam bentuk retinyl ester (retinol diesterifikasi
dengan suatu molekul asam lemak), pada saat dimobilisasi dlm tubu diubah mjd
retinol dan dilepas ke peredaran darah dengan berikatan dan protein RBP. RBP
hanya akan dilepas ke dalam darah apabila mengandung retinol. Berbagai macam
sel mempunyai reseptor RBP yang terikat pada membran.
Vitamin A dan -karoten diserap dari usus halus dan sebagian besar
disimpan di dalam hati. Bentuk karoten dalam tumbuhan selain , adalah α,
-karoten serta kriptosantin. Setelah dilepaskan dari bahan pangan dalam proses
pencernaan, senyawa tersebut diserap oleh usus halus dengan bantuan asam
empedu (pembentukan micelle).
Vitamin A dan karoten diserap oleh usus dari micelle secara difusi pasif,
kemudian digabungkan dengan kilomikron dan diserap melalui saluran limfatik,
kemudian bergabung dengan saluran darah dan ditransportasikan ke hati. Di hati,
vitamin A digabungkan dengan asam palmitat dan disimpan dalam bentuk
retinil-palmitat. Bila diperlukan oleh sel-sel tubuh, retinil palmitat diikat oleh protein
pengikat retinol (PPR) atau retinol-binding protein (RBP), yang disintesis dalam
hati. Selanjutnya ditransfer ke protein lain, yaitu “transthyretin” untuk diangkut ke
sel-sel jaringan.
Vitamin A yang tidak digunakan oleh sel-sel tubuh diikat oleh protein pengikat
dengan asam empedu, yang selanjutnya diekskresikan ke usus halus, kemudian
dikeluarkan dari tubuh melalui feses. Sebagian lagi diangkut ke ginjal dan diekskresikan
melalui urine dalam bentuk asam retinoat. (Lie, 2004)
b) Asam ascorbat ( vitamin C)
Asam ascorbat lebih dikenal sebagai vitamin C, berasal dari glukosa dari
siklus asam uronat, glukosa pada asam askorbat dikatalis oleh enzim L
gulonolakton oksidase Enzim ini tdk ada pada primate vitamin C diperoleh dari
makanan berfungsi sebagai agen pereduksi berbagai reaksi , Vitamin C
dikeluarkan dari tubuh melalui urine dalm bentuk dydroaskorbat, ketogulonate,
askorbat 2 sulfate, asam oksalat.Reaksi utama yang sangat membutuhkan vitamin
C hidroksilasi proline dalam kolagen, sebagai kofaktor reaksi katabolisme tirosine
dan sintesis epinefrin dari tirosin, sintesis asam empedu.
proline- -HO-proline-
proline monooksingenase
Fe2+ Fe3+
semidehidroaskorbat askorbat
c) Vitamin D
Vitamin D adalah grup vitamin yang larut
dalam lemak prohormon. Vitamin D dikenal juga dengan nama kalsiferol. Bagian
tubuh yang paling banyak dipengaruhi oleh vitamin ini adalah tulang. Vitamin D
ini dapat membantu metabolisme kalsium dan mineralisasi tulang. Sel kulit akan
segera memproduksi vitamin D saat terkena cahaya matahari (sinar ultraviolet).
Bila kadar vitamin D rendah maka tubuh akan mengalami pertumbuhan kaki yang
tidak normal, dimana betis kaki akan membentuk huruf O dan X.
Untuk penyerapan vitamin D yang baik diperlukan adanya garam
empedu. Mengenai transport, katabolisme dan ekskresi vitamin D belum banyak
diketahui, sehingga masih memerlukan banyak penelitian lebih lanjut.
d) Thiamin (Vitamin B1)
Struktur thiamin merupakan gabungan antara pirimidin dan thiazole yang
dihubungkan dengan jembatan metilene Di dalam otak dan hati diubah menjadi
TPP = thiamin pyrohosphat oleh enzim thiamin difosfotransferase, reaksi
membutuhkan ATP Berperan penting sebagai koensim dekarboksilasi senyawa
asam-keto Beberapa enzim yang menggunakan TPP sbg koensim pyruvate
Gambar Siklus Vitamin B1
Penting sebagai koensim pyruvate and a-ketoglutarate dehydrogenase
sehingga jika defisiensi kapasitas sel dalam menghasilkan energi menjadi sangat
berkurang, Juga diperlukan untuk reaksi fermentasi glukosa menjadi etanol, di
dalam yeast.
e) Riboflavin (vitamin B2)
Komponen dari koenzim flavin adalah FMN dan FAD. Enzim yang
produksi energi dan pernapasan seluleryangmerupakan prekursor kofaktor flavin
mononukleotida (FMN) flavin adenine dinukleotida (FAD) Enzim yang
memerlukan kofaktor tersebut adalah flavoprotein
Riboflavin + ATP = FMN
FMN + ATP = FAD
Gambar Siklus Vitamin B2
FAD dan FMN berfungsi sebagai akseptor electron, penambahan 2
elektron pada FAD menghasilkan FADH2 dan Penambahan 2 elektron pada FMN
menghasilkan FMNH2, perubahan riboflavin ke FMN dihambat oleh
makanan seperti susu, keju, daging, telur dan sereal .
f) Niasin (vitamin B3)
Niasin dapat merupakan nikotinamid atau asam nikotinat. Nikotinamid
dan asam nikotinat sebagai sumber vitamin B3. Niasin dibutuhkan untuk sintesis
vitamin B3, NAD (nicotinamida adenin dinucleotida), dan NADP+ (nicotinamide
adenine dinucleotide phosphate) NAD dan NADP adalah kofaktor pada enzim
dehidrogenase, yang berfungsi dalam reaksi redoks yaitu donor dan akseptor
electron, NAD banyak digunakan pada glycolisis, oksidasi asam lemak,
metabolisme badan keton dan cenderung berperan sebagai akseptor elektron pada
reaksi katabolisme. NADP adalah sintesa asam lemak dan PPP, Contoh laktat atau
malat dehidrogenase
g) Asam pantotenat (vitamin B5)
Asam pantotenat ( vitamin B5) berasal dari -alanin dan asam pantoat diperlukan untuk sintesis coenzim A, komponen asil carier protein (ACP) pada sintesis asam lemak kofaktor ensim fatty acid synthase. Sekitar 70 enzim membutuhkan CoA atau derivat ACP untuk melakukan fungsinya. Vitamin B5 banyak ditemukan di kacang-kacangan, daging dan biji-bijian. CoA diperlukan pada siklus kreb, sintesis dan oksidasi asam lemak, metabolisme asam amino, sintesis kolesterol .
h) Vitamin B6
Pengubahan dari vitamin B6, Piridoksal fosfat ini membutuhkan ATP
dengan ensim piridoksal kinase, PLP adalah koenzim pada reaksi transaminasi,
sintesis dan katabolisme asam amino, glikogenolisis (gikogen fosforilase).
i)Vitamin E
Vitamin E berperan dalam menjaga kesehatan berbagai jaringan di dalam tubuh, mulai dari jaringan kulit, mata, sel darah merah hingga hati. Selain itu, vitamin ini juga dapat melindungi paru-paru manusia dari polusi udara. Nilai kesehatan ini terkait dengan kerja vitamin E di dalam tubuh sebagai senyawa antioksidan alami.
E. METABOLISME MINERAL
Vitamin dan Mineral merupakan dua hal yang sering kita dengar. Mineral
adalah kelompok mikronutrien bagi tubuh. Artinya, zat gizi ini hanya dibutuhkan
dalam jumlah kecil untuk mendukung proses tumbuh dan kembangnya tubuh kita.
Banyak yang menganggap bahwa vitamin sama dengan mineral. Padahal dalam
struktur kimia kedua nutrisi ini memiliki bentuk yang berbeda sekali pun memiliki
beberapa fungsi yang hampir sama.
Secara umum, mineral terbagi menjadi 2 macam, yaitu makro mineral dan
mikro mineral. Makro mineral adalah mineral yang ada di dalam tubuh lebih dari
0.01% dari berat badan dan dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah lebih dari 100
mg/hari seperti Ca (kalsium), P (fosfor), Na (natrium), K (kalium), Cl (klorida),
dan S (sulfur).
Mineral mikro terdapat dalam tubuh kurang dari 0.01% berat tubuh dan
hanya dibutuhkan dalam jumlah kurang dari 100 mg/hari seperti besi (Fe),
mineral akan melaui beberapa proses sebelum di serap oleh tubuh . Salah satu
proses dalam tubuh adalah bagaimana mineral dapat melalui atau melewati
membran atau yang dikenal dengan transport memberan. Transport memberan
sendiri terbagi menjadi dua yaitu transport aktif dan pasif.
Gambar : Mineral
1. Metabolisme Mineral
Mineral, (kecuali K dan Na), membentuk garam dan senyawa lain yang
relatif sukar larut, sehingga sukar diabsorpsi. Absorpsi mineral sering memerlukan
protein pengemban spesifik (spesific carrier proteins), sintesis protein ini berperan
sebagai mekanisme penting untuk mengatur kadar mineral dalam tubuh.
Ekskresi sebagian besar mineral melalui ginjal, ada juga disekresi kedalam
getah pencernaan, empedu dan hilang dalam feses. Kelainan akibat kekurangan
mineral. Kekurangan intake semua mineral esensial dapat menyebabkan sindroma
klinik.Bila terjadi difisiensi biasanya sekunder, akibat malabsorpsi, perdarahan,
berlebihan (besi), penyakit ginjal(kalsium), atau problem klinis lain. Kelaianan
akibat kelebihan mineral. Kelebihan intake dari hampir semua mineral
Sumber dan kebutuhan mineral sehari-hari. Mineral esensial dan unsur
runutan ditemukan dalam sebagian besar makanan, terutama biji-bijian utuh,
buah, sayuran, susu, daging dan ikan. Biasanya dalam makanan hanya dalam
jumlah yang sedikit.
a. Transport aktif
Transpor aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan
energy untuk mengeluarkan dan memasukan ion - ion dan molekul melalui
membran sel yang bersifat parmeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan
molekul kecil di dalam sel.
Mineral di dalam tubuh akan mengalami reaksi desosiasi menjadi ion-ion
dan molekul kecil untuk melalui memberan sel. Pada transport aktif mineral akan
melalui memberan sel seperti halnya ion Natrium (Na+), ion kalium (K+), dan ion
Clorium (Cl-) melalui pompa Natrium - kalium pada membrane sel. Transpor
aktif dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel, dimana muatan
listrik ini ditentukan oleh ion natrium (Na+), ion kalium (K+), dan ion klorin (Cl-).
Keluar masuknya ion Na+ dan K+ diatur oleh pompa natrium - kalium. Transpor
aktif dapat berhenti jika sel didinginkan, mengalami keracunan, atau kehabisan
energi.
Transpor aktif memerlukan molekul pengangkut berupa protein integral
pada membran, dimana di dalam molekul ini, terdapat situs pengikatan. Proses
transport aktif dimulai dengan pengambilan tiga ion Na+ dari dalam sel dan
mengubah bentuk protein integral pada membran yang sebelumnya membuka
kearah dalam sel menjadi membuka kebagian luar sel. Selanjutnya, ion
Na+ terlepas dari situs pengikatan dan keluar dari protein integral menuju keluar
sel. Kemudian dari luar sel, dua ion K+ menempati situs pengikatan di protein
integral. Bentuk protein integral berubah, dari sebelumnya membuka kearah luar
menjadi membuka kearah dalam sel dan ion kalium dilepaskan kedalam sel.
Gambar : Pompa Natrium (Na+)-Kalium (K+)
b. Transport pasif
Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan
energi sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara spontan, dari konsentrasi
tinggi ke rendah. Jadi, pejalan itu terjadi secara spontan. Contoh transpor pasif
adalah difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi.
Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi (kerapatan) tinggi
ke konsentrasi rendah tanpa menggunakan energi. Secara spontan, molekul zat
dapat berdifusi hingga mencapai kerapatan molekul yang sama dalam satu
(difusi gas di dalam medium udara). Molekul dari sesendok gula akan menyebar
ke seluruh volume air di gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam
medium air), hingga kerapatan zat tersebut merata.
Osmosis adalah perpindahan ion atau molekul air (dari kerapatan tinggi ke
kerapatan rendah dengan melewati satu membran. Osmosis dapat didefinisikan
sebagai difusi lewat membran.
Pada transport pasif osmosis, di dalam tubuh mineral akan terionisasi
menjadi zat-zat elektrolit yang dapat diserap dalam tubuh. Zat-zat yang memiliki
sifat elektrolit lemah lebih cepat melewati membran daripada elektrolit kuat.
Contoh zat-zat yang dapat melewati membran dari yang paling cepat hingga yang
paling lambat antara lain: Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2-, Fe3+.
Seperti halnya glukosa, transport mineral melalui Transport glukosa
melalui glukosa permease dari eritrosit. Mineral masuk ke dalam eritrosit melalui
facilitated transport. Laju transport dengan menggunakan glukosa permease
adalah 50.000 kali lebih cepat daripada laju transport tanpa glukosa permease.
Pada transport pasif difusi mineral melewati membrane melalui saluran
yang disebut CHANNEL MEDIATED. CHANNEL-dimediasi DIFUSI difasilitasi
dalam saluran dimediasi difasilitasi difusi, zat terlarut bergerak menuruni
konsentrasi gradien melintasi bilayer lipid melalui membran channel. Sebagian
besar saluran membran saluran ion, protein trans membran integral yang
memungkinkan zat atau molekul kecil, anorganik ion yang terlalu hidrofilik untuk
menembus nonpolar yang interior dari lapisan ganda lipid. Setiap ion dapat
Gambar : Transport Pasif Difusi Mineral
Dalam membran plasma ion yang paling banyak yaitu K+ (ion kalium)
atau Cl- (ion klorida) dan ion yang sedikit yaitu Na+ (ion natrium) atau Ca2+ (ion
kalsium). Difusi ion melalui saluran umumnya lebih lambat dari difusi gratis
melalui lapisan ganda lipid karena saluran menempati sebagian kecil dari total
luas permukaan membran daripada lipid. Namun, difasilitasi difusi melalui
saluran adalah proses yang sangat cepat yaitu lebih dari juta ion kalium dapat
mengalir melalui channel ini.
Sebuah channel dikatakan terjaga keteraturannya ketika bagian dari protein
saluran bertindak sebagai gerbang, berubah bentuk dalam satu cara untuk
membuka pori dan cara lain untuk menutupnya. Ion-ion akan keluar masuk
perubahan kimia atau listrik di dalam dan di luar sel. Ketika gerbang saluran
terbuka, ion berdifusi ke dalam atau keluar dari sel, menuruni gradien
elektrokimia.
2. Kalsium (Ca)
Ca diabrospsi duodenum dan jejunum proksimal oleh protein pengikat Ca
yang disintesis sebagagi respon terhadap kerja 1,25-dihidroksikolekalsiferol
(1,25-dihidroksi vitamin D). Abrospsi dihambat oleh senyawa yang membentuk garam
Ca yang tidak larut.
Kalsium diekskresi melalui ginjal bila kadarnya diatas 7 mg/100 ml.
Sejumlah besar diekskresi melalui usus dan hampir semuanya hilang dalam feses.
a. Pengaturan keseimbangan kalsium
Untuk mempertahankan kadar kalsium dalam keadaan normal, diperlukan
interaksi beberapa proses antara lain :
1. Pemasukan yang berasal dari makanan dan absorpsi saluran cerna
2. Pengeluaran melalui ekskresi urin dan feses
3. Keseimabnan formasi dan resorpsi tulang yang disebut sebagai dinamika
tulang (bone turnover) Untuk menjamin keseimbangan proses-proses
diatas dengan baik diperlukan pengaturan secara hormonal yaituHormon
3. Fosfat
Fosfat bebas diabsorpsi dalam jejunum bagian tengah dan masuk aliran
darah melalui sirkulasi portal. Pengaturan absorpsi fosfat diatur oleh 1 , 25–
dihidroksi kolekalsiferol (1,25-dihidroksivitamin D). Fosfat ikut dalam
pengaturan derivat aktif vitamin D. Bila kadar fosfat serum rendah, pembentukan
1,25-dihidroksi vitamin D dalam tubulus renalis dirangsang, sehingga terjadi
penambahan absorpsi fosfat dari usus.
Deposisi fosfat sebagai hidroksiapatit dalam tulang diatur oleh kadar
hormon paratiroid. 1,25-dihidroksi vitamin D, memegang peranan yang
memungkinkan hormon paratiroid melakukan mobilisasi kalsium dan fosfat dari
tulang.
Ekskresi fosfat terjadi terutama dalam ginjal. 80 persen – 90 persen fosfat
plasma difiltrasi pada glomerulus ginjal. Jumlah fosfat yang diekskresi dalam urin
menunjukkan perbedaan antara jumlah yang difiltrasi dan yang direabsorpsi oleh
tubulus proximal dan tubulus distal ginjal. 1,25-Dihidroksivitamin D merangsang
reabsorpsi fosfat bersama kalsium dalam tubulus proksimal. Hormon paratiroid
mengurangi reabsorpsi fosfat oleh tubulus renalis sehingga mengurangi efek
1,25-Dihidroksivitamin D pada ekskresi fosfat. Bila tidak ada efek kuat hormon
paratiroid, ginjal mampu memberi respon terhadap 1,25-dihidroksi vitamin D
4. Natrium
Natrium diabsorpsi di usus halus secara aktif (membutuhkan energi), lalu
dibawa oleh aliran darah ke ginjal untuk disaring kemudian dikembalikan ke
aliran darah dalam jumlah cukup untuk mempertahankan taraf natrium dalam
darah. Kelebihan natrium akan dikeluarkan melalui urin yang diatur oleh hormon
aldosteron yang dikeluarkan oleh kelenjar adrenal jika kadar natrium darah
menurun.
Ekskresi natrium terutama dilakukan oleh ginjal. Pengaturan eksresi ini
dilakukan untuk mempertahankan homeostasis natrium, yang sangat diperlukan
untuk mempertahankan volume cairan tubuh. Pengeluaran natrium juga terjadi
lewat pengeluaran keringat dan tinja dalam jumlah kecil. Kekuran natrium dari
rute-rute ini dapat mengakibatkan kematian pada kasus berkeringat dan diare yang
berlebihan. Ingesti natrium dipengaruhi oleh rasa dan dorongan homeostatis
(selera terhadap garam) untuk mempertahankan keseimbangan natrium. Hewan
mempunyai dorongan untuk memakan garam yang di picu oleh natrium plasma
yang rendah.
5. Magnesium
Kejadian metabolik dalam rumen kebanyakan ditentukan dari jumlah
konsumsi magnesium. Magnesium diabsorpsi melalui kombinasi transfor aktif
dan transfor pasif. Proses utama normalnya adalah transport pasif dan dimulai
pada membran apikal mukosa rumen, dimana uptake magnesium diarahkan oleh
potassium dalam rumen. Proses carrier-mediated memungkinkan terjadinya
pertukaran ion magnesium dan hidrogen dan tidak sensitif terhadap potassium,
menjadi proses dominan pada konsentrasi magnesium luminal yang tinggi.
Absorpsi magnesium diselesaikan oleh proses sekunder melalui transport aktif,
terletak dalam membran basolateral yang dapat disaturasi dan kontrol kealiran
darah. Dalam spesies tertentu, pengaruh utama pada absorpsi magnesium adalah
faktor yang dapat berpengaruh pada kelarutan konsentrasi magnesium dalam
rumen dan perbedaan potensial negatif diseluruh mukosa rumen. Magnesium sulit
difiltrasi di gromerulus dibanding kebanyakan makromineral, tetapi dalam jumlah
yang cukup difiltrasi dan lolos dari reabsorpsi tubuler yang dikeluarkan melalui
urin.
6. Potassium
Penyerapan potassium terutama terjadi di usus halus non ruminansia oleh
proses yang tidak teratur. Pada ruminansia penyerapan potassium diabsorpsi
secara pasif saat memasuki rumen, selama proses ini terjadi penurunan perbedaan
potensial apikal pada permukaan mukosa. Potassium memasuki aliran darah
sebagian besar melalui membran basolateral dari mukosa usus.
a. Membran Transport
Ada mekanisme yang lebih baik untuk mengangkut potassium melintasi
membran dibandingkan unsur lainnya, tetapi pada dasarnya mempertahankan
konsentrasi intraseluler potassium tetap tinggi. Selain itu, potassium juga sebagai
enam jenis saluran potassium, masing mempunyai ciri khasnya
masing-masing. Penyesuaian short-term untuk pasokan fluktuasi potassium dapat dibuat
melalui perubahan fluks potasium kedalam sel, di bawah pengaruh insulin.
Selanjutnya diperlukan untuk regulasi yang terletak pada sitotoksitas pada level
sirkulasi potassium yang tinggi.
7. Besi (Fe)
Ketika besi diabsorbsi dari usus halus menuju ke plasma darah, besi
tersebut bergabung dengan apotransferin membentuk transferin, yang selanjutnya
diangkut dalam plasma darah. Besi dan apotransferin berikatan secara longgar,
sehingga memungkinkan untuk melepaskan partikel besi ke sel jaringan dalam
tubuh yang membutuhkan. Absorbsi besi diatur melalui besarnya cadangan besi
dalam tubuh. Absorbsi besi rendah jika cadangan besi tinggi, sebaliknya jika
cadangan besi rendah absorbsi besi ditingkatkan.
Setelah itu, besi dalam tranferin di plasma darah masuk ke dalam sumsum
tulang untuk pembentukan eritrosit dan hemoglobin. Besi yang berlebih akan
bergabung dengan protein apoferritin, membentuk ferritin dan disimpan dalam
sistem retikuloendotelial (RE). Oleh karena apoferritin mempunyai berat molekul
besar, 460.000, ferritin bisa mengikat sejumlah besar besi. Besi yang disimpan
sebagai ferritin disebut besi cadangan. Ditempat penyimpanan, terdapat besi yang
disimpan dalam jumlah yang sedikit dan bersifat tidak larut, yang disebut
Bila jumlah besi dalam plasma sangat rendah, besi yang terdapat
dipenyimpanan ferritin dilepaskan dengan mudah ke dalam plasma, dan diangkut
dalam bentuk transferin dan kembali ke sumsum tulang untuk dibentuk eritrosit.
Bila umur eritrosit sudah habis dan sel dihancurkan, maka hemoglobin yang
dilepaskan dari sel akan dicerna oleh sistem makrofag-monosit. Disini terjadi
pelepasan besi bebas, dan disimpan terutama di tempat penyimpanan ferritin yang
akan digunakan untuk kebutuhan pembentukan hemoglobin baru.
8. Zink
Seperti halya besi, zink diabsorpsi relatif sedikit. Dari konsumsi zink 4-14
mg/hari, hanya 10-40 %-nya yang diabsorpsi. Absorpsi menurun dengan adanya
agen pengikat atau kelat sehingga mineral tersebut tidak terserap. Zink berikatan
dengan ligan yang mengandung sulfur, nitrogen atau oksigen. Zink membentuk
kompleks dengan fosfat (PO4), klorida (Cl-) dan karbonat (HCO3). Buffer
N-2-hydroxyethyl-pysera-zine-N′-2-ethanesulfonic acid (HEPES) berefek kecil
terhadap ikatan zink dengan ligan tersebut. Zink dapat berikatan dengan ligan
tersebut dan diekskresikan melalui feces. Pada sistem pencernaan, mineral dicerna
