Metabolisme Makanan, Air, Vitamin dan Mineral

METABOLISME MAKANAN, AIR, VITAMIN DAN MINERAL

1. Pencernaan Makanan

2. Penyakit yang Terkait dengan Gangguan Pencernaan 3. Metabolisme Air

4. Penyakit yang Terkait dengan Gangguan Metabolisme Air

5. Metabolisme Vitamin Pengertian Vitamin

Vitamin Larut dalam Lemak Vitamin Larut dalam Air

6. Penyakit yang Terkait dengan Metabolisme Vitamin

7. Metabolisme Mineral Utama dalam Tubuh ( F, Mg, Na, S, Fe, I, Cl, dll.)

8. Penyakit terkait dengan Metabolisme Mineral dalam Tubuh

Pengertian:

Metabolisme

Metabolisme adalah keseluruhan reaksi yang terjadi di adalah dalam organisme, termasuk koordinasi, regulasi serta energi yang menyertainya.

PENCERNAAN MAKANAN

•Pencernaan makanan dikendalikan oleh Sistem

Pencernaan; serangkaian organ yang fungsinya untuk memecah makanan yang kita makan.

•Sistem Pencernaan menguraikan makanan (molekul besar) menjadi molekul sederhana yang dapat diserap dan diangkut dalam aliran darah ke seluruh sel tubuh yang memanfaatkannya untuk tumbuh, perbaikan dan energi.

• Pencernaan terdiri atas dua fasa; mekanik dan kimia.

• Fasa Mekanik: Gigi dan lidah memotong makanan menjadi bagian yang lebih kecil.

• Fasa Kimia: enzim yang dikeluarkan oleh

kelenjar memecah molekul besar mejadi molekul satuan yang dapat diserab dan

diedarkan ke seluruh tubuh.

•Sistem Pencernaan berupa saluran pencernaan yang terdiri atas mulut,

lambung, usus kecil, usus besar dan anus.

•Selain itu, liver dan

pancreas juga termasuk sistem pencernaan yang mensekresi cairan-cairan pencernaan.

•Pencernaan terdiri atas dua fasa; mekanik dan kimia.

• Fasa Mekanik: Gigi dan lidah memotong makanan menjadi bagian yang lebih kecil.

• Fasa Kimia: enzim yang dikeluarkan oleh

kelenjar memecah molekul besar mejadi molekul satuan yang dapat diserab dan

diedarkan ke seluruh tubuh.

Mulut:

•Mekanik oleh gigi dan lidah

•Kimia oleh amilase (ptialin) yang disekresi oleh kelenjar ludah.

Epiglotis (katup) menutup trakhea (saluran pernapasan) ketika kita menelan makanan.

Esofagus (25 cm):

•Saluran pencernaan dari mulut ke (diafragma) lambung.

Lambung:

•Berkontraksi 3X per menit untuk mengaduk dan mencampur makanan dengan cairan tubuh; HCl, musin, enzim pepsin, tripsin & kemotripsin.

•HCl untuk mengasamkan campuran makanan &

membunuh bakteri.

•Musin melapisi/melindungi mukosa (dinding lambung) dari aktifitas enzim.

•Enzim menghidrolisis protein.

Usus Kecil (6 m):

•Paling banyak menjalankan aktifitas pencernaan;

sakarida menjadi, protein menjadi asam amino, dan lemak menjadi asam lemak.

•Liver mensekresi empedu untuk mengemulsi lipid.

•Monosakarida dan asam amino diserap ke aliran darah dan diedarkan ke selurh tubuh.

•Asam lemak dan kolesterol diserap ke sistem limfa dan diubah menjadi silomikron untuk mengangkutnya ke dalam liver.

Usus Besar:

•Menampung sisa makanan yang tidak tercerna dan terserap.

•Tidak ada aktifitas pencernaan.

•Terdapat penyerapan air; 6 L/hari.

•Bakteri menguraikan sisa-sisa makanan yang tidak

tercerna. Dapat dihasilkan Vitamin K yang diperlukan dalam proses pembekuan darah.

PENYAKIT TERKAIT PENCERNAAN

^•Gondog

•Ulcer

•Dhiarrhea

•Appendicitis

•constipation

PENYAKIT TERKAIT

PENCERNAAN

Sistem pencernaan dapat terganggu oleh penyakit yang disebabkan oleh infeksi atau kerusakan

bagiaannya, a.l.:

•Gondog (Mumps)

Virus gondog menyerang kelenjar ludah.

•Ulcer (Sakit ringan)

Disebabkan oleh bakteri Helicobacter pylori yang menyerang permukaan lambung & usus 12 jari.

•Dhiarrhea

Terjadi bila usus besar mengalami iritasi dan peradangan.

Sisa makanan melintasi usus besar sehingga tidak terjadi penyerapan air.

•Constipation (Susah Buang Air)

Terjadi bila sisa makanan melewati usus besar terlalu lambat sehingga penyerapan air terlalu besar.

Akibatnya kotoran menjadi kering dan keras sehingga susah dikeluarkan.

•Appendicitis

Adalah peradangan pada appendix (pipa berbentuk cacing yang panjangnya 9 cm yang terletak di ujung usus besar yang melekat pada usus halus).

Sering terjadi pada anak-anak dan remaja.

•Flatulence

Adalah munculnya gas dalam jumlah besar di lambung atau usus.

Menyebabkan rasa nyeri.

•Indigestion (Dispepsia)

Ditandai dengan munculnya kram perut dan buang gas yang berlebihan.

Disebabkan oleh makan yang terlalu banyak atau terlalu cepat, menghirup nafas sambil makan, atau kurang mengunyah makanan.

METABOLISME AIR METABOLISME AIR

Fungsi air dalam organisme:

• Komponen terbesar dalam sel (70-85%

berat sel)

• Komponen utama cairan ekstraseluler (darah, urine, saliva, …)

• Media reaksi metabolisme

• Mengendalikan suhu dan pH

• Mengangkut nutrien pertumbuhan & sisa- sisa metabolisme

• Terlibat dalam berbagai reaksi

Air & Sifat-sifatnya

• Membentuk huruf V dengan sudut 104,5°

• Polar & memiliki momen dipol besar

• Td tinggi (100 °C)

• Q penguapan tinggi (40 kJ/mol)

• Viskositas tinggi

• Tegangan permukaan tinggi

• Konstanta dielektrik tinggi

• Daya solvasi tinggi

• Membentuk ikatan hidrogen

IKATAN HIDROGEN AIR

• Antar molekul air membentuk ikatan hidrogen, sehingga td- nya tinggi

• Bila membeku membentuk kisi-kisi, tiap molekul air

dikelilingi oleh 4 molekul air yang lain

• Dapat melarutkan ion,

senyawa polar dan sedikit

melarutkan senyawa nonpolar

• Dengan senyawa yang

mempunyai gugus –OH dan – NH membentuk ikatan

hidrogen

• Dengan senyawa non polar membentuk sangkar yang disebut clathrate

Kisi-kisi air dalam es (kiri) dan clathrate air yang di dalamnya ada senyawa non polar (kanan).

Air, Biological Solvent

• Ion dan senyawa polar mengalami solvasi dan larut ke dalam air (hydrophilic).

• Senyawa non polar tidak mudah larut ke dalam air (hidrophobic).

• Biomolekul seringkali mempunyai gugus ionik dan

polar di satu sisi dan gugus non polar di sisi yang lain (amphiphilic).

• Senyawa-senyawa amfifilik dapat larut ke dalam air dengan cara membentuk micelle.

• Biomolekul juga banyak yang mempunyai gugus asam dan basa dalam satu molekul (ampholyte).

Asam lemak stearat, contoh biomolekul amphiphilic

Asam amino glisina, contoh biomolekul ampholyte.

SISTEM BUFFER

• Buffer (penyangga), senyawa yang mempertahankan pH larutan.

• Setiap penyangga dapat bekerja efektif pada rentang ±1 dari pKa-nya.

• Buffer utama biosistem adalah karbonat- bikarbonat (pKa = 6,4).

• Reaksi dengan asam:

HCO

3-

+ H

⁺

H

2

CO

3

• Reaksi dengan basa:

H

₂

CO

₃

+ OH

^-

HCO

_3-

+ H

₂

O

• Utk mempertahankan pH darah (7,4), diambil CO

₂

baru dari paru-paru.

CO

_{2 (paru-2)}

CO

_{2 (darah)}

CO

_{2 (darah)}

+ H

₂

O H

₂

CO

₃

H

₂

CO

₃

+ OH

^-

H

₂

O + HCO

_3-

• Buffer lain: asam amino, hemoglobin &

hidrogen fosfat.

• Kelainan akibat pH yang terlalu rendah

disebut acidosis, sdk pH yang terlalu tinggi

disebut alkalosis.

Biochemical Reaction Air

• Hidrolisis makromolekul menjadi molekul satuannya dan sebaliknya:

Glikogen + H₂O n glukosa

• Terlibat dalam siklus TCA:

Fumarat + H₂O Malat

Asetil-SCoA + oksaloasetat + H₂O Sitrat + CoASH + H⁺

• Produk akhir transpor elektron:

4H⁺ + 4e^- + O₂ 2 H₂O

• Substrat fotosintesis:

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6

• Terlibat dalam metabolisme asam lemak:

Enoil-SCoA + H₂O 3-hidroksiasil-SCoA (Katabolisme) 3-Hidroksiasil-SACP Enoil-SACP + H2O (Anabolisme)

Vitamin

• Vitamins is organic molecules that are essential to the biological processes of higher organisms, but cannot be synthesized by these organisms.

• Dalam biokimia, peran utama vitamin adalah sebagai prekursor (substrat) ko-enzim.

• Ko-enzim adalah senyawa organik atau organometalik yang diperlukan dalam kerja enzima, tetapi bukan protein.

• Ko-enzim yang terikat secara permanen pada enzim, baik dengan ikatan kovalen atau bukan, disebut gugus prostetik.

• Ko-enzim yang berupa senyawa organik contohnya adalah NADH, FADH2 dan biotin.

• Ko-enzim organometalik antara lain kobalamin (Vit B12) dan ko- enzima Q.

Vitamin, Koenzim dan Reaksi yang Melibatkannya

Biochemical Reaction Related

• Tiamina pirofosfat (Dekarboksilasi)

Asam propionat asetaldehida + CO2

• FMN & FAD (Redoks)

Suksinat + FAD fumarat + FADH₂

• NAD⁺ & NADP⁺

Etanol + NAD⁺ asetaldehida + NADH + H⁺

• Koenzima A

Asam palmitat + ATP + CoASH palmitoil-SCoA + ADP + Pi

• Piridoksal fosfat

Alanina + -ketoglutarat piruvat + glutamat

• Biotin

Asetil-SCoA + ATP + HCO_3- malonil-SCoA + ADP + Pi

• Lipoamida

Asetil-Sprotein + CoASH asetil-SCoA + Protein-SH

• Tetrahidrofolat

Serina + FH4 glisina + H2O + FH4(CH)

Mineral

• Mineral yang terkait dengan metabolisme umumnya adalah ion logam, a.l. Na⁺, K⁺ (logam alkali), Mg²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Ni²⁺ (logam transisi), dll.

• Peran utama logam-logam ini adalah sebagai kofaktor dengan fungsi:

– Menahan substrat pada sisi aktif enzima – Mempolarkan sisi pemotongan substrat – Berperan dalam reaksi redoks

• Mineral termasuk mikronutrien, bila kadarnya berlebihan dapat menjadi racun.

• Setiap ion logam dapat menjadi kofaktor lebih dari satu macam enzima, misalnya Fe²⁺ / Fe³⁺ terdapat pada:

– Enzima katalase – Peroksidase – Akonitase

– Sitokrom oksidase

• Di samping logam, unsur non logam juga menjadi bagian dari beberapa hormon, a.l.:

chlorine, phosphorus, sulfur (major elements),

fluoride and iodine (trace elements). Iodine terdapat dalam hormon kelenjar tiroid yang berperan dalam mengendalikan pertumbuhan. Kekurangan

menyebabkan pembengkaan kelenjar tiroid (goiter, gondog).

Enzima & Ion Logamnya

1. Enzima katalase, Peroksidase, Akonitase, Sitokrom oksidase 2. Alkohol dehidrogenase,

karboksipeptidase A & B, DNA polimerase, anhidrase karbonat 3. Sitokrom oksidase, lisil oksidase,

dismutase superoksida 4. Heksokinase & glukosa-6-

fosfatase 5. Arginase

6. Piruvat kinase 7. Urease

8. Nitrat reduktase

1. Fe2+ & Fe3+

2. Zn2+

3. Cu2+

4. Mg2+

5. Mn2+

6. K+

7. Ni+

8. Mo4+ & Mo6+

Zn

²⁺

in active site of the protease carboxypeptidase A

1. Definisikan dengan singkat:

1. Asam 2. Basa 3. pH 4. pKa

5. Molekul hidrofobik 6. Ikatan hidrogen 7. Sistem buffer 8. Micelle

2. Manakah di antara senyawa berikut yang larut di dalam air:

1. Etanol

2. Asam propionat 3. Glisin

4. Gliserol

5. CH3(CH2)10CH2OH

• Pikirkan, perlakuan darurat untuk

penderita acidosis !