.png)
metkompang 3
1. Jelaskan bagaimana pencernaan dan penyerapan pati, gula, serat beserta transporter fruktosa, glukosa, galaktosa dalam sistem pencernaan?
Murray et al. (2003) menyatakan bahwa pencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Bola makanan yang diperoleh setelah makanan dikunyah bercampur dengan ludah yang mengandung enzim amilase (sebelumnya dikenal sebagai ptialin). Amilase menghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. Bila berada di mulut cukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida maltosa. Enzim amilase ludah bekerja paling baik pada pH ludah yang bersifat netral. Bolus yang ditelan masuk ke dalam lambung untuk selanjutnya dicerna dalam usus halus. Pencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yang dikeluarkan oleh sel-sel mukosa usus halus berupa maltase, sukrase, dan laktase. Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalam mikrofili dan monosakarida yang dihasilkan adalah maltosa (2 mol glukosa), sukrosa (1 mol glukosa + 1 mol fruktosa), dan laktosa (1 mol glukosa + 1 mol galaktosa). Monosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsi melalui sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darah melalui vena porta. Bila konsentrasi monosakarida di dalam usus halus atau pada mukosa sel cukup tinggi, absorpsi dilakukan secara pasif atau fasilitatif. Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi dilakukan secara aktif melawan gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari ATP dan ion natrium.
Dalam waktu 1-4 jam setelah selesai makan, pati non karbohidrat atau serat makanan dan sebagian kecil pati yang tidak dicerna masuk ke dalam usus besar. Sisa-sisa pencernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh mikroorganisme di dalam usus besar. Substrat potensial lain yang difermentasi adalah fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah dicerna, laktosa pada mereka yang kekurangan laktase, serta rafinosa, stakiosa, verbaskosa, dan fruktan. Produk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah karbondioksida, hidrogen, metana, dan asam-asam lemak rantai pendek yang mudah menguap, seperti asam asetat, asam propionat, dan asam butirat.
Metabolisme karbohidrat dibagi menjadi beberapa jalur metabolisme. Namun hendaknya diingat bahwa dalam tubuh, jalur-jalur ini merupakan kesatuan, yang mana jalur yang paling banyak dilalui tergantung pada keadaan (status nutrisi) waktu itu. Pembagiannya adalah glikolisis, glikogenesis, glikogenolisis, oksidasi asam piruvat, jalur fosfoglukonat oksidatif, glukoneogenesis, dan metabolisme fruktosa, galaktosa dan heksosamin.
Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat. Jalur ini terutama terjadi dalam otot lurik, yang dimaksudkan untuk menghasilkan energi (ATP). Apabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik maka akan berakhir dengan asam laktat, dan menghasilkan 2 ATP, apabila dalam keadaan aerobik berakhir menjadi asam piruvat dengan 8 ATP. Glikogenesis (pembentukan glikogen) terjadi hampir dalam semua jaringan, tetapi yang paling banyak adalah dalam hepar dan dalam otot. Sintesis glikogen dimulai dengan perobahan glukosa 6-fosfat menjadi glukosa 1-fosfat yang dikatalisis enzim fosfoglukomutase (glukosa 1,6-bisfosfat bertindak sebagai koenzim). Selanjutnya enzim uridin difosfat glukosa pirofosforilase (UDPG pirofosforilase) mengkatalisis pembentukan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa). Uridin difosfat yang dibebaskan ketika unit glukosil dari UDPG dipindah kebagian tertentu dari glikogen, disintesis kembali menjadi UTP dengan memakai ATP. Total kebutuhan ATP untuk menyimpan satu molekul glukosa menjadi satu molekul glikogen adalah dua molekul, dua ADP dan dua inorganik fosfat terbentuk.
Pemecahan glikogen (glikogenolisis) dalam hepar dan otot berbeda dengan enzim yang terdapat dalam pencernaan. Enzim glikogen fosforilase akan melepaskan unit glukosa dari rantai cabang glikogen yang tidak bisa direduksi. Enzim amilo (α 1,4) glukan transferase, memindah tiga unit glukosa yang terikat pada rantai cabang (yang tinggal empat) pada rantai yang lain membentuk “rantai” lurus. Selanjutnya enzim glikogen fosforilase.akan memecah ikatan α-1,4 sampai 4 unit glukosa dari titik cabang. Glukoneogenesis adalah suatu pembentukan glukosa dari senyawa yang bukan karbohidrat Glukoneogenesis penting sekali untuk menyediakan glukosa, apabila didalam diet tidak mengandung cukup karbohidrat. Syaraf, medulla dari ginjal, testes, jaringan embrio dan eritrosit memerlukan glukosa sebagai sumber utama penghasil energi. Jalur yang dipakai dalam glukoneogenesis adalah modifikasi dan adaptasi dari jalur Emb-den-Meyerhof dan siklus asam sitrat. Enzim tambahan yang diperlukan dalam proses ini selain dari enzim-enzim dalam kedua jalur diatas adalah piruvat karboksilase, fosfoenolpiruvat karboksikinase, fruktosa 1,6-bisfosfatase (tidak ada dalam otot jantung dan otot polos), dan glukosa 6-fosfatase. Substrat untuk glukoneogenesis adalah asam laktat yang berasal dari otot, sel darah merah, medulla dari glandula supra-renalis, retina, dan sumsum tulang, gliserol, yang berasal dari jaringan lemak, asam propionat, yang dihasilkan dalam proses pencernaan pada hewan memamah biak, dan asam amino glikogenik.
Pada perubahan asam laktat menjadi glukosa, asam laktat di dalam sitoplasma diubah menjadi asam piruvat, kemudian asam piruvat ma-suk ke dalam mitokhondria dan diubah menjadi oksaloasetat. Karena oksaloasetat tidak da-pat melewati membran mitokhondria, maka diubah dulu menjadi malat. Di sitoplasma malat diubah kembali menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi fosfoenol-piruvat yang selanjutnya berjalan ke arah kebalikan jalur Embden-Meyerhof dan akhirnya akan menjadi glukosa. Selanjutnya adalah jalur fosfoglukonat. Jalur ini aktif dalam hepar, jaringan adiposa (lemak), adrenal korteks, glandula tiroid, sel darah merah,testes dan payudara yang sedang menyusui. Dalam otot aktivitas jalur ini rendah sekali. Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan mereduksi NADP+. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Fungsi yang lain adalah menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sinte-sis nukleotida dan asam nukleat.
Selain dari jalur yang telah diterangkan di atas, glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut "the uronic acid pathway". Akan tetapi, manusia, primata, dan guinea pig tidak bisa membuat asam askorbat. Karena ke-kurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose. Fruktosa dapat difosforilasi menjadi fruktosa 6-fosfat oleh enzim heksokinase. Enzim ini juga dapat memakai glukosa dan mannosa sebagai substrat, tapi afinitas untuk fruktosa sangat kecil bila dibandingkan dengan glukosa. Fruktokinase yang terdapat dalam hati, ginjal dan usus halus, dapat mengkatalisis fruktosa dengan ATP menjadi fruktosa 1-fosfat. Selanjutnya fruktosa 1-fosfat dipecah menjadi D-gliseraldehid dan dihidroksi aseton fos-fat. Reaksi ini dilatalisis enzim aldolase B, yang terdapat dalam hati. Enzim ini juga bisa memakai fruktosa 1,6-bisfosfat sebagai substratnya. D-gliseraldehid dapat masuk ke dalam glikolisis melalui suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim yang terdapat dalam hepar yaitu triokinase. Enzim ini mengkatalisis fosforilasi D-gliseraldehid menjadi D-gliseraldehid 3-fosfat. Dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehi 3-fosfat (triosa fosfat) mungkin mengalami degradasi melalui jalur glikolisis atau diubah menjadi glukosa.
Ada dua mekanisme terpisah dari penyerapan monosakarida pada usus kecil. Glukosa dan galaktosa diserap dengan proses yang tergantung pada kehadiran Natrium. Mereka dibawa oleh protein transporter yang sama (SGLT 1) dan bersaing dengan sesamanya untuk penyerapan pada usus halus. Monosakarida lain diserap oleh difusi termediasi pembawa (carried-mediated diffusion). Karena tidak ditranspor secara aktif, penyerapan fruktosa dan gula alkohol hanya tergantung pada gradien konsentrasinya, dan setelah mengonsumsi dalam jumlah yang tinggi, mereka kembali ke dalam lumen intestinal, bertindak sebagai substrat untuk fermentasi bakteri (Bender dan Mayes, 2003). Transporter dari glukosa, galaktosa, dan fruktosa disajikan pada tabel 1.
Tabel 1. Transporter glukosa, galaktosa, dan fruktosa (Murray et al., 2003)
2. Apa yang dimaksud dengan pompa natrium?
Pompa natrium kalium merupakan suatu proses transpor yang memompa ion natrium keluar melalui membran sel dan pada saat bersamaan memompa ion kalium dari luar ke dalam. Tujuan dari pompa natrium kalium adalah untuk mencegah keadaan hiperosmolar di dalam sel (Heitz, 2005). Pada transpor aktif diperlukan energi untuk melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif ini sebenarnya berfungsi memelihara konsentrasi molekul kecil dalam sel yang berbeda dengan konsentrasi molekul lingkungannya (Guyton, 1997). Contoh ilustrasi, ion K+ penting untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan memacu transpor aktif zat-zat lain. Meskipun ion Na+ dan K+ dapat melalui membran, karena kebutuhan akan ion K+ lebih tinggi maka diperlukan lagi pemasukan ion K+ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na+ keluar sel. Konsentrasi ion K+ di luar sel rendah, sedangkan di dalam sel tinggi. Sebaliknya, konsentrasi ion Na+ di dalam sel rendah dan diluar sel tinggi. Bila terjadi proses difusi, maka akan terjadi difusi ion K+ dari dalam sel ke luar, sedangkan difusi ion Na+ dari luar ke dalam sel. Akan tetapi, yang terjadi bukanlah difusi karena pergerakan ion-ion itu melawan gradien kadar maka terjadi pemasukan ion K+ dan pengeluaran ion Na+. Untuk melawan gradien kadar itu diperlukan energi ATP dengan pertolongan protein yang ada dalam membran (Latief et al., 2002). Setiap pengeluaran 3 ion Na+ dari dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+ dari luar sel. Oleh sebab itu disebut pompa natrium-kalium.
3. Sebutkan enzim yang memecah DNA dan RNA?
Enzim yang memecah DNA adalah helicase dan RNA Polimerase. Helicase memecah DNA setelah proses replikasi DNA dan RNA polimerase memisahkan DNA saat transkripsi. Selain itu, juga terdapat enzim eksonuklease, endonukelase, serta enzim restriksi. Eksonuklease adalah enzim yang menghancurkan utas DNA atau RNA pada posisi ujung, endonuklease menghancurkan utas DNA atau RNA pada posisi internal (bagian dalam), serta enzim restriksi merupakan contoh enzim endonuklease yang mengenal sekuens pendek yang spesifik pada DNA dan memotong DNA (Tjahjoleksono, 2005).
4. Gambarkan struktur molekul koenzim A!
Gambar 2. Struktur koenzim A (Ophardt, 2003)
5. Mengapa siklus kreb disebut TCA?
Berg et al. (2002) menyatakan bahwa siklus krebs disebut juga dengan siklus TCA (tricarboxylic acid) karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat yang memiliki tiga gugus asam karboksilat. Struktur asam sitrat tersaji pada gambar 2.
Gambar 3. Struktur asam sitrat dengan tiga gugus asam karboksilat (hairliciousinc.com)
6. Kenapa buah dalam kantong plastik lebih cepat busuk daripada yang disimpan pada suhu ruang?
Buah dalam kantong plastik memiliki asupan udara yang lebih rendah daripada buah yang disimpan pada suhu ruang. Dengan sedikitnya jumlah udara, maka proses respirasi pada buah cenderung bersifat anaerobik. Respirasi anaerobik ini hanya melewati jalur glikolisis saja, sehingga ATP yang dihasilkan hanya sebanyak 2 ATP. Di sisi lain, buah yang disimpan pada suhu ruang cenderung melakukan respirasi secara aerobik yang sempurna, sehingga mampu menghasilkan total 36 ATP. Kekurangan yang sangat besar pada jumlah ATP yang dihasilkan buah dalam kantong plastik mengakibatkan proses respirasi berjalan sangat cepat untuk memenuhi kebutuhan ATP tersebut. Dengan proses respirasi yang makin cepat, maka perombakan glukosa pun akan terjadi sangat cepat. Hal ini lah yang menyebabkan buah menjadi lebih cepat busuk (Muchtadi, 2008).
7. Sebutkan asam amino glukogenik dan ketogenik!
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat (Nugroho, 2009). Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA. Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik (Murray et al., 2003).
Daftar Pustaka
Bender D.A. dan Mayes P.A. 2003. Nutrition, Digestion, and Absorption. dalam Harper’s Ilustrated Biochemistry. New York: Mc Graw-Hill Inc.
Berg J.M, Tymoczko J.L, dan Stryer L. 2002. Biochemistry. Fifth Edition. New York: Mc Graw-Hill Inc.
Guyton A.C. dan Hall J.E. 1997. Textbook of medical physiology. 9th ed. Pennsylvania: W.B. Saunders Company.
hairliciousinc.com (diakses pada 10 Maret 2011)
Heitz U. dan Horne M.M. 2005. Fluid, Electrolyte, and Acid Base Balance. 5th ed. Missouri: Elsevier-mosby.
Latief AS et al. 2002. Petunjuk praktis anestesiologi: terapi cairan pada pembedahan. Ed. Kedua. Jakarta: Bagian anestesiologi dan terapi intensif FKUI.
Muchtadi T.R. 2008. Teknologi Proses Pengolahan Pangan. Bogor: ITP FATETA IPB.
Murray R.K, Granner D.K, Mayes P.A, dan Rodwell V.W. 2003. Harper’s Ilustrated Biochemistry. New York: Mc Graw-Hill Inc.
Nugroho H.S. 2009. Metabolisme Asam Amino. Ponorogo: Dinas Kesehatan Ponorogo.
Ophardt C. E., 2003. Glycogenesis, Glyconolysis, and Gluconeogenesis. Virtual Chembook. Illinois: Elnhurst College.
Tjahjoleksono A. 2005. Glossary DNA. Semarang: Mekar Asih.
0 comments: