PENGUKURAN LAJU ABSORPSI GLUKOSA PADA MENCIT
Oleh:
Nama : Nindya Nuraida Ayuningtyas NIM : B1J014118
Rombongan : I Kelompok : 1
Asisten : Muthiara Nur Afifah LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI NUTRISI
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS BIOLOGI PURWOKERTO
I. PENDAHULUAN I.1 Latar belakang
Metabolisme merupakan proses fisiologi yang mengakibatkan makhluk hidup dapat mempertahankan diri untuk tetap menjalani aktivitas biologis. Proses ini melibatkan dua proses penting yakni anabolisme dan katabolisme. Karbohidrat menjadi salah satu komponen makanan yang kompleks. Komponen inilah yang menjadi salah satu bahan dalam proses metabolisme. Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Senyawa biologis ini hanya terdapat dalam jumlah 1% dari keseluruhan tubuh manusia, diolah dalam tubuh sebagai bahan makanan, dicadangkan dalam bentuk glikogen dan digunakan sebagai bahan bakar sel, juga dibutuhkan dalam pembentukan tulang rawan. Sumber karbohidrat yang paling banyak berasal dari tumbuhan (Gaman, 1994).
Dalam proses untuk menghasilkan energi, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan masuk ke dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian diabsorbsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbagai macam jenis karbohidrat inilah yang kemudian akan berfungsi sebagai dasar pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO2 & H2O dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi ketersediaan energi. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati (Guyton & Hall, 2007).
Kadar gula darah yang melebihi normal membuat insulin yang ada tidak cukup untuk mengubah semua glukosa darah menjadi glikogin sehingga glukosa yang berlebih tersebut dikeluarkan dari ginjal melalui cairan tubuh, seperti urin. Kurangnya hormone insulin mengakibatkan glokosa tidak dapat diubah menjadi tenaga atau energi dan tertimbun di dalam darah. Sementara itu, kadar gula dalam darah yang tinggi setelah makan akan merangsang β pulau langerhans untuk
mengeluarkan insulin (Juliana et al., 2010). Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh pankreas. Ketika mengkonsumsi makanan, pankreas mensekresikan insulin menuju ke pembuluh darah untuk mencegah kenaikan kadar glukosa darah yang lebih lanjut dan menyebabkan kadar gula darah menurun secara perlahan (Yuda et al., 2013).
I.2 Tujuan
Tujuan praktikum kali ini adalah mengevaluasi kecepatan absorbsi gula pada mencit setelah mengkonsumsi karbohidrat.
II. MATERI DAN CARA KERJA 2.1 Materi
Alat yang digunakan adalah alat sonde, spuit injeksi, glucoDR dan kitnya, tabung erlenmeyer, kandang mencit, dan tissue.
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah mencit (Mus musculus), pati, glukosa, sukrosa, CMC, maltosa, dan alkohol.
Cara kerja yang digunakan dalam praktikum Pengukuran laju absorpsi glukosa pada mencit adalah sebagai berikut :
1. Mencit yang telah dipuasakan sebelumnya disiapkan.
2. Larutan glukosa, maltosa, sukrosa, pati dan CMC dibuat dengan konsentrasi yang rendah.
3. Mencit diberi larutan karbohidrat menggunakan spuit yang berkanula/sonde sebanyak 1 mL, setiap satu mencit satu perlakuan.
4. Kadar glukosa darah mencit diukur dengan menggunakan GlukoDR pada menit ke 5, 15 dan 45 setelah pemberian larutan karbohidrat.
5. Pengukuran kadar glukosa darah dilakukan dengan menusukkan jarum pada bagian ekor mencit, tampung darah yang keluar pada GlucoStrip dan ukur kadar glukosa darah mencit menggunakan GlucoDR.
6. Hasil pengukuran kadar glukosa darah mencit dicatat.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil
Tabel 3.1.1. Pengukuran laju absorpsi glukosa rombongan I Kelompok Larutan
Karbohidrat
Kadar Gula Darah 5 menit (mg/dL) 15 menit(mg/dL) 45 menit(mg/dL) 1 GlukosaCMC 23769 155111 12191 2 MaltosaPati 170179 132149 133120 3 GlukosaSukrosa 135205 100230 16987 4 Maltosa 138 159 118 Pati 296 290 267 5 CMC 53 90 97 Sukrosa 203 251 33
3.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil pengukuran kadar glukosa darah mencit setelah diberikan perlakuan pemberian berbagai macam polimer glukosa menunjukkan hasil yang fluktuatif, kadar glukosa diawal pengukuran dan pengukuran selanjutnya tidak selalu naik secara signifikan, akan tetapi beberapa diantaranya mengalami penurunan. Hasil yang diperoleh dari kelompok 1 rombongan I sendiri dengan menggunakan polimer glukosa darah mencit rendah kemudian tinggi dan rendah lagi, dimana pada menit ke 5 hasil pengukurannya adalah 69 mg/dl, pada menit ke 15 nilainya 111 mg/dl dan pada menit ke 45 nilainya 91 mg/dl. Sedangkan pada pemberian CMC pada pengukuran waktu 5 menit menunjukkan nilai 237 mg/dl, pada menit ke 15 nialainya 155 mg/dl, dan pada menit ke-45 menit sebesar 121 mg/dl. Perbedaan hasil pengukuran hasil absorpsi glukosa bergantung pada jenis polimer glukosa yang digunakan, keadaan mencit yang digunakan sebagai hewan uji, serta faktor lingkungan. Semakin kompleks molekul glukosa yang digunakan semakin lambat laju absorpsi glukosanya, karena polimer ini harus dipecah terlebih dahulu menjadi
molekul yang lebih sederhana agar mudah untuk diserap oleh usus. Berdasarkan data diatas dapat diketahui bahwa pada saat evaluasi hasil perlakuan pada mencit, mencit sedang berada dalam kondisi stress, sehingga ada beberapa mencit yang menunjukkan peningkatan kadar glukosa darah setelah diberi perlakuan pemberian polimer glukosa. Kemungkinan kedua ketika kadar glukosa darah meningkat adalah karena polimer glukosa yang diberikan terlalu pekat atau kompleks sehingga intestine sulit untuk mencerna senyawa tersebut. Akibatnya kita tidak dapat mengevaluasi hasil perlakuan sesuai dengan harapan (Triansyah, 2011).
Monosakarida atau gula sederhana yang penting mencakup pentosa (C5H10O5) yaitu gula dengan 5 atom C dan heksosa (C6H12O6). Pentosa terdapat di alam dalam jumlah sedikit. Pentosa dapat dihasilkan melalui hidrolisis pentosan yang terdapat dalam kayu, janggel jagung, kulit oil, jerami. Pentosa terdiri dari arabinosa, ribosa, dan xilosa. Heksosa bersifat lebih umum dan lebih penting dalam pakan dibandingkan dengan monosakarida lainnya. Heksosa terdiri dari fruktosa, galaktosa, manosa dan glukosa. Fruktosa (levulosa) terdapat bebas dalam buah yang masak dan dalam madu. Galaktosa berada dalam senyawa dengan glukosa membentuk laktosa (gula susu). Glukosa (dekstrosa) terdapat dalam madu, dan bentuk inilah yang terdapat dalam darah (Widodo, 2006).
Glukosa merupakan karbohidrat terpenting yang kebanyakan diserap ke dalam aliran darah sebagai glukosa dan gula lain diubah menjadi glukosa di hati. Glukosa adalah bahan bakar utama dalam jaringan tubuh serta berfungsi untuk menghasilkan energi (Amir et al., 2015). Hati adalah organ utama untuk metabolisme glukosa. Selain mengekspresikan enzim yang terlibat dalam metabolisme glukosa dan regulasi, hati memiliki banyak terlibat dalam detoksifikasi dan toksisitas. Sebagian besar zat pada saat masuk ke dalam tubuh terutama dimetabolisme di dalam hati (Dey et al., 2013).
Disakarida dibentuk oleh kombinasi kimia dari dua molekul monosakarida dengan pembebasan satu molekul air. Bentuk disakarida yang umum adalah sukrosa, maltosa, laktosa dan selobiosa. Sukrosa merupakan gabungan dari glukosa dan fruktosa yang dikenal sebagai gula dalam kehidupan sehari-hari. Sukrosa umumnya terdapat dalam gula tebu, gula bit serta gula mapel. Maltosa merupakan gabungan glukosa dan glukosa. Maltosa terbentuk dari proses hidrolisa pati. Laktosa (gula susu) terbentuk dari gabungan galaktosa dan glukosa. Selubiosa merupaka gabungan dari glukosa dan glukosa. Selubiosa adalah sakarida yang terbentuk dari sesulosa
sebagai hasil kerja enzim selulose yang berasal dari mikroorganisme (Widodo, 2006).
Trisakarida terdiri dari melezitosa dan rafinosa. Rafinosa terdiri dari masing-masing satu molekul glukosa, galaktosa dan fruktosa. Dalam jumlah tertentu terdapat dalam gula bit dan biji kapas. Melezitosa terdiri dari dua molekul glukosa dan satu molekul fruktosa (Widodo, 2006).
Polisakarida tersusun atas sejumlah molekul gula sederhana. Kebanyakan polisakarida berbentuk heksosan yang tersusun dari gula heksosa, tetapi ada juga pentosan yang tersusun oleh gula pentosa, disamping juga ada yang dalam bentuk campuran yaitu kitin, hemiselolusa, musilage dan pektin. Polisakarida heksosan merupakan komponen utama dari zat-zat makanan yang terdapat dalam bahan asal tanaman. Heksosan terdiri dari selulosa, dekstrin, glikogen, inulin dan pati. Pati terdiri dari amilosa dan amilopektin. Pati merupakan persediaan utama makanan pada kebanyakan tumbuh-tumbuhan, apabila terurai akan menjadi dekstrin [glukosa], kemudian menjadi maltosa dan akhirnya menjadi glukosa. Pati merupakan sumber energi yang sangat baik bagi ternak. Selulosa menyusun sebagian besar struktur tanaman, sifatnya lebih kompleks dan tahan terhadap hidrolisa dibandingkan dengan pati. Sebagian besar cadangan karbohidrat dalam tubuh hewan berada dalam bentuk glikogen yang terdapat dalam hati dan otot. Glikogen larut dalam air dan hasil akhir hidrolisa adalah glukosa. Glikogen dan pati merupakan bentuk simpan atau cadangan untuk gula. Inulin adalah polisakarida yang apabila dihidrolisa akan dihasilkan fruktosa. Polisakarida ini merupakan cadangan (sebagai ganti pati), khususnya dalam tanaman yang disebut artichke Yerusalem (seperti tanaman bunga matahari). Inulin digunakan untuk pengujian clearance rate pada fungsi ginjal karena zat tersebut melintas dengan bebas melalui glomerulus ginjal dan tidak di sekresi atau diserap oleh tubuh ginjal. Kitin merupakan polisakarida campuran yang terdapat dalam eksoskeleton (kulit yang keras) pada berbagai serangga (Widodo, 2006).
Karbohidrase merupakan enzim-enzim yang memecah karbohidrat menjadi gula-gula yang lebih sederhana. Amilase berfungsi merombak pati menjadi gula-gula yang lebih sederhana. Oligisakaride memecah trigliserida menjadi gula sederhana. Disakarida sukrosa dan maltosa dihidrolisis oleh sukrase dan maltase. Sekresi saliva umumnya mengandung enzim amilase. Pati yang tidak dirombak dalam proventrikulus oleh amilase air liur, dalam lingkungan netral usus dengan cepat diubah menjadi maltosa oleh amilase pankreas. Dalam cairan usus mungkin terdapat
juga sedikit amilase. Disakarida maltosa, sukrosa dan laktosa dirombak oleh enzim-enzim khusus yaitu maltase, sekrase dan laktase. Enzim-enzim-enzim ini dan enzim-enzim-enzim-enzim yang lain yang dihasilkan oleh sel-sel usus tidak sepenuhnya terdapat dalam keadaan bebas di dalam rongga usus. Hal ini terbukti karena ekstrak bebas sel dari cairan usus hanya mengandung sedikit enzim tersebut. Tetapi enzim-enzim tersebut terdapat pada permukaan mikrovilus yang merupakan batas dari sel absorpsi vilus tersebut (Widodo, 2006).
Hormon insulin yang dihasilkan oleh kelompok-kelompok sel endokrin pankreas, yaitu pulau Langerhans, mengontrol pengambilan glukosa oleh sel-sel dan sintesis glikogen. Peningkatan gula dalam darah merangsang sel-sel pankreas untuk memproduksi insulin. Insulin diangkut melalui darah ke seluruh tubuh tempat zat ini merangsang sintesis glikogen dalam sel otot dan hati. Reaksi kebalikannya, yaitu perombakan glikogen menjadi glukosa diatur oleh enzim pankreas, glukagon, dan oleh epinefrin. Tetapi sel-sel otot tidak mempunyai enzim untuk mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa, sehingga glikogen otot hanya dapat dipergunakan sebagai penimbunan energi untuk sel otot (Widodo, 2006).
Setelah proses penyerapan melalui dinding usus halus, sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati. Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukannya. Sebagian lain, monosakarida dibawa langsung ke sel jaringan organ tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut (Widodo, 2006).
Faktor lain yang dapat mempengaruhi hasil dari pengukuran glukosa darah mencit yang tidak signifikan ketika sebelum dan sesudah perlakuan adalah kondisi mencit pada saat pengukuran glukosa darah awal sebelum perlakuan dan setelah perlakuan sedang tidak stabil kondisi hormonalnya, sedang dalam keadaan stress, adanya gangguan dari mencit lain, dan kondisi lingkungan tempat tinggal yang tidak sama dengan habitat aslinya (Widodo, 2006). Kemampuan penyerapan glukosa di usus dipengaruhi oleh glukosa luminal melalui aktivasi Intestinal Sweet Taste Receptors (STRs), cotransporter glukosa I (SGLT-1), dan glukosa transporter 2 (GLUT2) (Nguyen et al., 2015).
Pencernaan karbohidrat dimulai semenjak berada di mulut. Enzim ptyalin (α–amilase) yang dihasilkan bersama dengan liur akan memecah polisakarida menjadi disakarida. Selanjutnya pencernaan terakhir sampai usus halus yang
mengubah disakarida menjadi monosakarida melalui beberapa enzim yaitu maltosa, sukrasa dan laktosa yang sering disebut karbohidratase. Disakarida selanjutnya dihidrolisis menjadi monosakarida. Monosakarida ini juga diabsorpsi di membran mukosa usus halus serta melalui sel-sel absorpsi usus sampai semua monosakarida terabsorpsi. Glukosa yang tidak digunakan oleh jaringan akan ditransfer kedalam hati dan otot menjadi glikogen oleh hormone insulin. Fraksi karbohidrat yang terbatas yang tidak segera dibakar disimpan sebagai glikogen di dalam hepar dan otot. Sisanya dengan cepat diubah menjadi asam lemak dan gliserol dan akhirnya disimpan sebagai trigliserida dalam jaringan adiposa. Karbohidrat yang diserap oleh tubuh berbentuk monosakarida seperti glukosa, galaktosa dan fruktosa. Monosakarida dalam saluran pencernaan diserap ke dalam darah portal 8 dibawa ke dalam hepar. Sel hepar yang berisi sejumlah besar glukosa fosfatase. Glukosa 6-fofatase dalam hepar diubah kembali menjadi glukosa dan fosfat. Glukosa yang dihasilkan di transpor kembali melalui membrane sel hepar ke dalam darah menuju sel-sel jaringan tubuh melalui membran sel masuk kedalam sitoplasma sel. Kecepatan pengangkutan glukosa dan beberapa monosakarida ke dalam jaringan tubuh sangat ditingkatkan oleh insulin. Sedangkan masuknya glukosa kedalam sel melalui membran dengan mekanisme difusi pasif yang dimungkinkan oleh ikatan tertentu dari protein pembawa (carier) membran glukosa (Guyton & Hall, 2005).
Glikogen yang telah disimpan dapat dipecah kembali menjadi glukosa melalui proses glikogenolisis dan untuk simpanan yang bukan berasal dari karbohidrat (lemak dan protein) akan dipecah melalui proses glukoneogenesis apabila tubuh dalam keadaan lapar (Poedjiadi, 2005). Simpanan glikogen di dalam otot sebagian besar digunakan untuk beraktivitas, sedangkan glikogen yang didalam hati akan tetap disimpan. Simpanan glikogen didalam hati akan digunakan apabila tubuh dalam 12-18 jam. Glikogen dapat meningkat hingga total kira-kira 5% sampai 6% massa hati yang sepadan dengan hampir 100 gram glikogen yang disimpan dalam hati (Guyton & Hall, 2005).
Kelebihan glukosa dalam darah disimpan dalam bentuk glikogen, suatu molekul besar yang terdiri dari molekul-molekul yang saling berhubungan, di hati dan otot. Karena glikogen merupakan cadangan energi yang relatif kecil, bentuk ini hanya dapat memenuhi kebutuhan energi kurang dari sehari. Setelah gudang glikogen di hati dan otot “terisi penuh”, glukosa lain harus diubah menjadi asam lemak dan gliserol, yang digunakan membentuk trigliserida (gliserol dengan tiga
asam lemak melekat padanya), terutama di jaringan adipose (lemak) dan sedikit di otot (Sherwood, 2012).
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan, dapat disimpulkan bahwa laju absorpsi gula salah satunya paling dipengaruhi oleh kompleksitas gulanya sehingga berpengaruh terhadap daya serap dan kecepatan penyerapan gulanya.
DAFTAR REFERENSI
Amir, S.M.J., Wungouw, H & Pangemanan, D. 2015. Kadar Glukosa Darah Sewaktu Pada Pasien Diabetes Melitus Tipe 2 Di Puskesmas Bahu Kota Manado.
Jurnal e-Biomedik, 3 (1), pp. 32-40
Dey, A. 2013. Role of Liver in Glucose Metabolism. Journal of Emergency Med, 3(5), pp. 1-3.
Gaman, P.M & Sherrington. 1994. Ilmu Pangan, Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada Press.
Guyton A.C & Hall, J.E. 2007. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 9. Jakarta: EGC.
Juliana, A., Aisyah, S., & Mustapha, I. 2010. Isolasi Karakterisasi Senyawa Turunan Terpenoid dari Fraksi n-Heksan Momordica charantia. Jurnal Sains dan Teknologi Kimia, 1, pp. 88-89.
Nguyen, N.Q., Debreceni, T.L., Bambrick, J.E., Chia, B., Wishart, J., Deane, A.M., Rayner, C.K., Horowitz, M., & Young, R.L. 2015. Accelerated Intestinal Glucose Absorption in Morbidly Obese Humans: Relationship to Glucose Transporters, Incretin Hormones, and Glycemia. jcem.endojournals, 100 (3), pp. 968–976.
Poedjiadi, A. 2005. Sains Teknologi Masyarakat. Bandung: PT.Remaja Rosda Karya. Sherwood, L. 2012. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem.Edisi 6. Jakarta: EGC. Triansyah, F.P. 2011. Pengaruh Decocta Buah Pare (Momordica charantia L.)
Terhadap Penurunan Kadar Glukosa Darah Tikus Wistar Yang Diberi Beban Glukosa. Skripsi. Universitas Diponegoro.
Widodo, W. 2006. Pengantar Ilmu Nutrisi Ternak. Bogor: IPB
Yuda, I. K. A., Anthara, M.A, & Dharmayudha, A.A.G.O. 2013. Identifikasi Golongan Senyawa Kimia Estrak Etanol Buah Pare (Momordica charantia) dan Pengaruhnya Terhadap Penurunan Kadar Glukosa Darah Tikus Putih Jantan (Rattus novergicus) yang Diinduksi Aloksan. Buletin Veteriner Udayana, 5 (2), pp. 87.
