Proses pencernaan Karbohidrat dan Metabolisme serta Protein
Pencernaan karbohidrat Tujuan akhir pencernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah karbohidrat menjadi ikatan-ikatan lebih kecil, terutama berupa glukosa dan fruktosa, sehingga dapat diserap oleh pembulu darah melalui dinding usus halus. Pencernaan karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usus halus. Pencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Bola makanan yang diperoleh setelah makanan dikunyah bercampurn 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. Di dalam lambung, mkan bercampur dengan getah lambung yang bersifat asam. Disini terjadi proses pencampuran makanan oleh gerakan konteraksi lambung. Dekstrin dan maltosa diurauikan menjadi disakarida dengan bantuan amylase pankreas dengan pH 7-8. Dan selanjutnya akan diteruskan di usus halus. Pencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yang dikeluarkan olej sel-sel mukosa usus halus bnerupa maltase, sukrase, dan laktase. Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalam mikrovili dan monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut : Maltase Maltosa
2 mol glukosa
Sukrase Sakarosa
1 mol glukosa + 1 mol fruktosa
Laktosa
1 mol glukosa + 1 mol galaktosa
Laktase
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. Metabolisme Karbohidrat Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi selsel tubuh, yangkemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf. Glukosa yang diserap dari pencernaan makanan di usus dibawa darah menuju ke seluruh sel tubuh. Dalam sitoplasma glukosa akan mengalami GLIKOLISIS yaitu peristiwa pemecahan gula hingga menjadi energi (ATP). Ada dua jalur glikolisis yaitu jalur biasa untuk aktivitas/kegiatan hidup yang biasa (normal) dengan hasil ATP terbatas, dan glikolisis jalur cepat yang dikenal dengan jalur EMBDEN MEYER-HOFF untuk menyediakan ATP cepat pada aktivitas/kegiatan kerja keras, misalnya lari cepat. Jalur cepat ini memberi hasil asam laktat yang bila terus bertambah dapat menyebabkan terjadinya ASIDOSIS LAKTAT . Asidosis ini dapat berakibat fatal terutama bagi orang yang tidak terbiasa (terlatih) beraktivitas keras. Hasil oksidasi glukosa melalui glikolisis akan dilanjutkan dalam SIKLUS KREB yang terjadi di bagian matriks mitokondria. Selanjutnya
hasil
siklus
Kreb
akan
digunakan
dalam
SYSTEM
COUPLE
(FOSFORILASI OKSIDATIF) dengan menggunakan sitokrom dan berakhir dengan pemanfaatan Oksigen sebagai penangkap ion H. Kejadian tubuh kemasukan racun menyebabkan system sitokrom di-blokir oleh senyawa racun sehingga reaksi REDUKSIOKSIDASI dalam system couple, terutama oleh Oksigen, tidak dapat berjalan. Proses Pencernaan Protein
Pencernaan protein dimulai di lambung yaitu oleh bantuan enzim pepsin dan disekresi dalam bentuk tidak aktif yaitu pepsinogen. Kondisi lambung yang asam akan mengaktifkan pepsinogen menjadi pepsin. Pepsin memecah protein menjadi polipeptida. Pencernaan protein berlanjut di usus halus atau duodenum. Enzim-enzim pankreas yaitu tripsin, kimotripsin, dan karbosipeptidase disekresi dalam bentuk tidak aktif. Enzim enterokinase akan mengubah tripsinogen menjadi tripsin. Selanjutnya, tripsin akan mengubah enzim-enzim lain ke bentuk aktif. Enzim-enzim tersebut akan mencerna polipeptida menjadi peptide Enzim brush border seperti karbosipeptidase, aminopeptidase, dan dipeptidase memecah peptide dan dipeptida menjadi asam amino. Setiap harinya sekitar 50 g asam amino harus diabsorpsi untuk mempertahankan keseimbangan nitrogen positif yaitu sintesis protein (nitrogen) melebihi kecepatan pemecahan dan pembuangannya. Keseimbangan nitrogen negatif berarti pemecahan protein melebihi sintesisnya, hal ini terhadi pada waktu sakit, misalnya infeksi atau luka bakar. Asam amino kemudian diabsorpsi ke dalam kapiler darah usus halus. Protein yang tidak dapat terurai bersamaan dengan yang lainnya akan bercampur dengan air dan akan masuk ke dalam kolon atau usus besar.
Metabolisme Karbohidrat Karbohidrat adalah derivate aldehid atau keton dari alkohol polihidris atau senyawa lain yang menghasilkan derivat tersebut pada hidrolisinya. Karbohidrat dikelompokkan menjadi: 1. Monosakarida, tidak dapat dihidrolisis menjadi senyawa karbohidrat yang lain tanpa kehilangan sifat-sifat sebagai karbohidrat. Misalnya: gliserol, ribose, galaktosa, dan fruktosa. 2. Disakarida, jika dihidrolisis menjadi 2 molekul monosakarida. Misalnya: maltose, skrosa, laktosa dan trehalosa. 3. Olisakarida, jika dihidrolis menghasilkan sampai 10 molekul monosakarida. Misalnya: raffinosa. 4. Polisakarida, jika dihidrolisis menghasilkan lebih dari 10 molekul monosakarida. Misalnya: amilum, dekstran, dekstrin, glikogen, selulosa, galaktan, dll. Pencernan karbohidrat kompleks dimulai dalam mulut dengan amilase saliva yang menghidrolisis pati (amylase, amilo pectin, glikogen) menjadu unit-unit yang lebih kecil dan sebagian menjadi disakarida. Dari sana, sudah sangat sedikit pemecahan karbohidrat kompleks sampai mencapai usus kecil bagian atas, dimana banyak terjadi pencernaan karbohidrat. Enzim pancreas dan intestine, terutama amlas pancreas, mereduksi kompleks karbohidrat menjadi unit-unit dimerik maltose (glukosa-glukosa). Sintesis amylase penkreas diatur oleh insulin dan proses ini akan terganggu pada saat menderita diabetes. Kemudian enzim-enzim disakarida (sukrosa dan laktosa) menjadi heksosa-heksosa penyusunnya. Unit heksosa tersebut diserap ke dalam mukosa intestine seperti proses pemecahan disakarida dan diangkat dari tempat pemecahan tersebut ke hati melalui peredaran darah portal. Penyerapan beberapa monosakarida (glukosa, fruktosa, dan galaktosa) terjadi dalam proses yang membutuhkan energimelibatkan inklinasi kimiawi Na+ ekstraselular melintasi brush border, pompo Na+. Antara gukosa dan galaktosa berkompetisi untuk system pengangkutan yang sama. Disakarida, sucrose diserap secara bersama atau lebih cepat sebagai glukosa dan fruktosa pada saat dipecah dalam brush border sel mukosa intestine. Oleh karena kebiasaan mukosa intestine mengambil mono dan disakarida maka konsumsi gula-gula ini dan banyak karbohidrat lain akan meningkatkan kadar glukosa, fruktosa, dan galaktosa plasma dengan cepat dan secara nyata. Hal ini akan menghasilkan suatu seri aktivitas adaptasi guna mempertahankan homeostasis plasma. Memakan beberapa bahan makanan yang mengandung karbohidrat kompleks (polimerik) yang dapat dicerna tidak akan mengubah konsentrasi gukosa darah scara cepat, hal ini kemungkinan di sebabkan oleh pencernan pati yang lebih lamban oleh amylase saliva dan pancreas. Akibatnya aktivitas adaptasi yan gkurang drastic (trmasuk sekersi insulin) mungkin diperlukan kalau karohidrat yang dimakan dalam bentuk pati dengan gula. Masuknya glukosa ke dalam darah, meningkatkan kadar glukosa darah, yang
menyebabkan tersekresinya insulin dari pancreas dan menurunkan sekresi glucagon. Selanjutnya menyebabkan peningkatan pengambilan glukosa oleh hati, urat daging dan jaringan lemak. Juga merangsang sintesis glikogen dalam hati dan urat daging dengan jalan mengurangi produksi cyclic Adenin Monofosfat (cAMP) dan proses fosforilasi atau sintesis glukogen terbatas secara fisik, oleh karena sifat molekul glikogen yang sangat voluminous (terhidrasi) dan diperkirakan bahwa tidak lebih dari 10-15 jam setara energy glukosa dapat disimpan dalam hati (sekitra 100 g). dalam kondisi pengambilan atau konsumsi glukosa maksimal ada kemungkinan lebih banyak lagi glikogen (sekitar 0,5 kg) yang diencerkan dalam massa jaring yang lebih besar, disimpan dalam urat daging. Kelebihan glukosa akan dikonversi menjadi asam-asam lemak dan tigliserida terutama oleh hati dan jaringan lemak. Trigliserida yang terbentuk dalam hati dibebaskan ke plasma sebagai Veri Low Density Lipoprotein (VLDL) yang akan diambil oleh jaringan lemak untuk disimpan. Setiap substrat yang akan masuk ke dalam siklus krebs harus berupa asam karboksilat (senyawa gula). Oleh karena itu substrat respirasi yang berasal dari karbohidrat dan lemak serta protein harus mengalami proses penguraian menjadi substrat respirasi yang sederhana. Contoh dari penyakit yang disebabkan karena kelebihan karbohidrat dan adalah obesitas yaitu suatu keadaan dimana terjadi penumpukan lemak tubuh yang berlebih. Obesitas terjadi karena karena ketidakseimbangan antara energi yang masuk dengan energi yang keluar. Body Mass Index (BMI) atau Indeks Massa Tubuh (IMT) telah diakui sebagai metoda yang paling praktis dalam menentukan tingkat overweight dan obesitas pada orang dewasa di bawah umur 70 tahun.
Macam2 metabolosme Macam-macam Proses Metabolisme Karbohidrat dalam Tubuh- Karbohidrat adalah senyawa yang tersusun atas unsur-unsur C, H, dan O. Karbohidrat setelah dicerna di usus, akan diserap oleh dinding usus halus dalam bentuk monosakarida. Monosakarida dibawa oleh aliran darah sebagian besar menuju hati, dan sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu, dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut. Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO 2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukan. Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat menyebabkan glukosa dalam darah meningkat, sehingga sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya, jika banyak kegiatan maka banyak energi untuk kontraksi otot sehingga kadar glukosa dalam darah menurun. Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP). Faktor yang penting dalam kelancaran kerja tubuh adalah kadar glukosa dalam darah. Kadar glukosa di bawah 70 mg/100 ml disebut hipoglisemia. Adapun di atas 90 mg/100 ml disebut hiperglisemia. Hipoglisemia yang serius dapat berakibat kekurangan glukosa dalam otak sehingga menyebabkan hilangnya kesadaran (pingsan). Hiperglisemia merangsang terjadinya gejala glukosuria, yaitu ketidakmampuan ginjal untuk menyerap kembali glukosa yang telah mengalami filtrasi melalui sel tubuh. Hormon yang mengatur kadar gula dalam darah, yaitu: 1. hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi menurunkan kadar glukosa dalam darah; 2. hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal, berfungsi menaikkan kadar glukosa dalam darah. Macam-macam proses metabolisme karbohidrat A. Glikogenesis. Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses pembentukan glikogen sebagai berikut. 1. Tahap pertama adalah pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat. 2. Glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat. 3. Glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Phospat) dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi). 4. Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa.
Istilah yang berhubungan dengan metabolisme penguraian glukosa sebagai berikut. – Fermentasi atau peragian adalah proses penguraian senyawa kimia yang menghasilkan gas. Dalam hal ini adalah penguraian karbohidrat, etanol, dan CO 2. – Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. – Glikolisis anaerob adalah proses penguraian karbohidrat menjadi laktat tanpa melibatkan O2. – Respirasi adalah proses reaksi kimia yang terjadi apabila sel menyerap O 2, menghasilkan CO2 dan H2O. Respirasi dalam arti yang lebih khusus adalah proses-proses penguraian glukosa dengan menggunakan O2, menghasilkan CO2, H2O, dan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang melibatkan metabolisme glikosis, Daur Krebs, dan fosforilase bersifat oksidasi. B. Glikolisis. Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Karbohidrat di dalam usus yaitu glukosa setelah melalui dinding usus. Glukosa dalam darah sebagian diubah menjadi glikogen. Peristiwa oksidasi glukosa di dalam jaringan terjadi secara bertingkat dan pada tingkat tertinggi dilepaskan energi melalui prosesproses kimiawi (glukosa, glikogen) diubah menjadi piruvat. Piruvat ini merupakan zat antara yang sangat penting dalam metabolisme karbohidrat. Sifat-sifat peristiwa glikolisis, antara lain: a. oksidasi glikogen/glukosa menjadi piruvat laktat; b. dapat berlangsung secara aerob dan anaerob; c. diperlukan adanya enzim dan energi; d. menghasilkan senyawa karbohidrat beratom tiga; e. terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi. Pada peristiwa glikolisis aerob dihasilkan piruvat, sedangkan pada glikolisis anaerob dihasilkan laktat melalui piruvat. Proses glikolisis secara keseluruhan ditunjukkan oleh skema pada Gambar 2.2. ini.
Gambar 2.2 Skema proses glikolisis secara Keseluruhan Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari piruvat (kebalikan glikolisis). Sifatsifat peristiwa glukoneogenesis antara lain: a. merupakan reaksi yang kompleks; b. melibatkan beberapa enzim dan organel sel, yaitu mitokondrion; c. terlebih dahulu mengubah piruvat menjadi malat; d. metabolisme piruvat diangkut ke dalam mitokondrion dengan cara pengangkutan aktif melalui membran. Dalam peristiwa glukoneogenesis diperlukan energi sebanding dengan 12 molekul ATP. C. Daur Krebs. Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. Asetat khususnya asetil koenzim-A dapat diolah lebih lanjut dalam suatu proses siklis yang disebut lingkaran trikarboksilat. Hal itu dikemukakan oleh Krebs (1937), sehingga disebut juga Daur Krebs. Dalam proses siklik dihasilkan CO2 dan H2O, terlepas energi yang mengandung tenaga kimia besar, yaitu ATP (Adenosin Tri Phosfat). Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Untuk lebih jelasnya, dapat diamati dalam diagram berikut ini.
Gambar 2.3 Daur Krebs Tahap-tahap daur asam trikarboksilat (Daur Krebs) sebagai berikut. a. Fase pertama, terurainya asam piruvat terlebih dahulu atas CO 2 dan suatu zat yang mempunyai atom C (asetat). Senyawa kemudian bersatu dengan koenzim A menjadi asetil koenzim A. b. Fase kedua, bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil koenzim A sehingga tersusun asam sitrat. Tujuh reaksi dalam Daur Krebs sebagai berikut. 1) Pembentukan sitrat dari oksalo asetat dengan enzim sitratsinase. 2) Pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat dengan enzim akonitase. 3) Oksidasi isositrat menjadi a-ketoglutarat dengan enzim isositrat dehidrogenase. 4) Oksidasi a-ketoglutarat menjadi suksinat dengan enzim a-ketoglutarat dehidrogenase. 5) Oksidasi suksinat menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase. 6) Penambahan 1 mol H2O pada fumarat dengan enzim fumarase menjadi malat. 7) Oksidasi malat menjadi oksalo asetat dengan enzim malat dehidrogenase. Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul glukosa akan menghasilkan 38 ATP.
