HORMON INSULIN DAN GLUKAGON

Oleh : Herlina (G2L1 14 006)

Christiana Sri Sudarwanti (G2L1 14 007)

Under the guidance of Dr. Prima Endang, M.Si Dept.of Chemical Post Graduate Universitas Halu Oleo

INSULIN >< GLUKAGON

KADAR GLUKOSA DARAH

MENAIKKANMENURUNKAN

PANKREAS

Insulin pada sel beta

Glukagon pada sel alfa

NORMAL

A. HORMON INSULIN

Hormon yang secara alami dikeluarkan oleh pankreas ke dalam aliran darah dan kemudian beredar ke seluruh tubuh

Secara fisiologis, regulasi glukosa darah yang baik diatur hormon insulin bersama dengan hormon glukagon yang disekresikan oleh sel alfa kelenjar pankreas.

A. HORMON INSULIN

Fungsi insulin : membantu glukosa dalam darah masuk ke dalam sel. Jika insulin sangat sedikit atau tidak ada atau tidak bisa berfungsi normal, maka glukosa tidak dapat masuk ke dalam sel, akibatnya metabolisme glukosa akan terganggu.

Glukosa yang tidak dapat masuk ke dalam sel akan berada dalam konsentrasi tinggi di dalam darah. Jika berlangsung lama dapat menyebabkan penyakit diabetes

A.1 STRUKTUR MOLEKUL INSULIN

Struktur molekul insulin terdiri dari 2 rantai peptida (struktur dipeptida) dihubungkan dengan jembatan/ikatan disulfida.

Menghubungkan struktur helix terminal N-C dari rantai asam amino yang satu (A) dengan struktur sentral helix rantai asam amino lainnya (B).

Rantai A terdiri 21 asam amino Rantai B 30 asam amino. Total 51 asam amino, berat molekul 5802

A.1 STRUKTUR MOLEKUL INSULIN

- Kode genetik untuk insulin ditemukan dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom ke sebelas

- berisi 153 basa nitrogen (63dalam rantai A dan 90 dalam rantai B). Sintesis insulin dimulai dalam bentuk preproinsulin (precursor hormon insulin) pada retikulum endoplasma kasar oleh sel beta.

- Dengan bantuan enzim peptidase, preproinsulin mengalami pemecahan terbentuk proinsulindihimpun dalam gelembung-gelembung (secretory vesicles) dalam sel tersebut.

- Dengan bantuan enzim peptidase, proinsulin diurai menjadi insulin dan peptida-C (C-peptide) yang keduanya sudah siap untuk disekresikan secara bersamaan melalui membran sel

STRUKTUR ASAM AMINO INSULIN

A.2 RESEPTOR INSULIN Reseptor adalah molekul pengenal spesifik dari sel tempat

hormon berikatan sebelum memulai efek biologisnya. Reseptor terdapat pada permukaan (membran plasma)

ataupun intraseluler. Interaksi hormon dengan reseptor permukaan sel akan

memberikan sinyal pembentukan senyawa. Reseptor insulin berupa heterotetramer ( 2 2) α β yang terikat

melalui ikatan disulfida yang multipel. Reseptor insulin merupakan reseptor tirosin kinase. Reseptor

insulin dikode oleh gen yang disebut gen IRS 1. Gen IRS 1 ini terletak pada kromosom 2q35–36.1 yang terdiri

2 ekson yang mengandung 64.538 basa. Kodon 927 terletak pada ekson 1.

A.2 RESEPTOR INSULIN

Molekul protein IRS 1 terdiri atas 1.242 residu asam amino dengan berat molekul 131.592 kDa.

Fungsi gen tersebut adalah menyandi sintesis protein IRS 1 yang diekspresikan secara luas pada jaringan yang peka insulin, yaitu otot skelet, hepar, jaringan adiposa, dan sel beta pankreas.

Reseptor insulin memediasi aktivitasnya dengan memfosforilasi tirosin pada protein di dalam sel.

Protein substrat yang difosforilasi oleh reseptor insulin termasuk protein yang disebut IRS-1 (Insulin Receptor Substrate 1)

A.2 RESEPTOR INSULIN

Terfosforilasinya ikatan IRS-1 meningkatkan afinitas molekul transporter

glukosa di membran luar jaringan yang responsif terhadap insulin seperti sel otot dan jaringan lemak

meningkatkan masuknya glukosa ke dalam sel

A.3 SINTESIS INSULIN

Sintesis insulin dimulai dalam bentuk preproinsulin (precursor hormon insulin) pada retikulum endoplasma kasar oleh sel beta.

Dengan bantuan enzim peptidase, preproinsulin mengalami pemecahan

terbentuk proinsulin

A.3 SINTESIS INSULIN

dihimpun dalam gelembung-gelembung (secretory vesicles) dalam sel tersebut.

dengan bantuan enzim peptidase, proinsulin diurai menjadi insulin dan peptida-C (C-peptide)

keduanya siap untuk disekresikan secara bersamaan melalui membran sel

SINTESIS INSULIN

A.3 SINTESIS INSULIN

Kadar glukosa darah yang meningkat, merupakan komponen utama yang memberi rangsangan terhadap sel beta dalam memproduksi insulin.

Disamping glukosa, beberapa jenis asam amino dan obat-obatan, dapat pula memiliki efek yang sama dalam rangsangan terhadap sel beta.

A.4 SEKRESI INSULIN

Sekresi insulin adalah proses yang membutuhkan energi dan melibatkan sistem mikrotubulus mikrofilamen dalam sel β pulau Langerhans.

Sejumlah perantara (mediator) terlibat dalam proses pelepasan insulin.

A.4 SEKRESI INSULIN

Sekresi insulin adalah proses yang membutuhkan energi dan melibatkan sistem mikrotubulus mikrofilamen dalam sel β pulau Langerhans.

Sejumlah perantara (mediator) terlibat dalam proses pelepasan insulin.

Tahap I proses glukosa (masuk ke dalam sel) melewati

membran sel secara difusi dengan bantuan GLUT-2 glucose transporter.

GLUT-2 sebagai kendaraan pengangkut glukosa

A.4 SEKRESI INSULIN

Glukosa akan mengalami proses glikolisis dan fosforilasi di dalam sel

membebaskan molekul ATPTahap II

Molekul ATP yang terbentuk, dibutuhkan untuk tahap selanjutnya yakni proses mengaktifkan penutupan K channel pada membran sel. Pembentukan ATP

mengakibatkan terjadinya peningkatan rasio ATP/ADP kadar glukosa intraseluler tinggi depolarisasi membran sel serta menginduksi

penutupan KATP channel pada permukaan sel.

A.4 SEKRESI INSULIN

Tahap III Penutupan K ATP chanel terhambatnya pengeluaran ion K dari dalam sel tahap depolarisasi membran sel, tahap pembukaan Ca channel (Cell-surface

voltage dependent Calsium channels ). masuknya ion Ca ke dalam sel β peningkatan kadar ion Ca intrasel memicu exocytosis insulin.

A.4 SEKRESI INSULIN

Molekul insulin masuk ke dalam sirkulasi darah terikat dengan reseptor.

Ikatan insulin dan reseptornya membutuhkan GLUT-4 glucose transporter untuk dapat masuk ke dalam sel otot dan jaringan lemak, serta uptake glukosa dengan efisien, yang akhirnya menurunkan kadar glukosa dalam plasma.

A. 4 SEKRESI INSULIN

A.4 SEKRESI INSULIN

Terjadinya aktivasi penutupan K channel tidak hanya disebabkan oleh rangsangan ATP hasil proses fosforilasi glukosa intrasel, tapi juga dapat oleh pengaruh beberapa faktor lain misalnya obat-obatan.

Senyawa obat-obatan tersebut, misalnya obat anti diabetes sulfonil urea, bekerja pada reseptor tersendiri, tidak pada reseptor yang sama dengan glukosa, yang disebut sulphonylurea receptor (SUR) pada membran sel beta.

A.5 MEKANISME AKSI INSULIN

Insulin berperan penting dalam pengendalian metabolisme dalam tubuh terutama metabolisme karbohidrat.

Hormon ini sangat krusial perannya dalam proses utilisasi glukosa oleh hampir seluruh jaringan tubuh, terutama pada otot, lemak, dan heparInsulin yang disekresikan oleh sel βpankreas

langsung diinfusikan ke dalam hati melalui vena portal didistribusikan ke seluruh tubuh melalui peredaran darah. Efek kerja insulin yaitu membantu transpor glukosa dari

darah ke dalam sel. Akibatnya, glukosa darah akan meningkat dan kebutuhan energi sel tubuh akan terpenuhi.

A.5 MEKANISME AKSI INSULIN

Saat dan setelah makan, karbohidrat dikonsumsi akan segera dipecah menjadi gula dan masuk aliran darah dalam bentuk glukosa.

Ketika keadaan normal, tingginya kadar glukosa setelah makan akan direspon oleh kelenjar pankreas dengan memproduksi hormon insulin.

Adanya insulin, glukosa akan segera masuk ke dalam sel. Dengan bantuan insulin, kadar glukosa yang lebih dari kebutuhan

akan disimpan di dalam hati (liver) dalam bentuk glikogen. Jika kadar glukosa darah turun (saat puasa atau di antara dua

waktu makan) Glikogen akan dipecah kembali menjadi glukosa untuk memenuhi

kebutuhan energi.

A.5 MEKANISME AKSI INSULIN

Pada jaringan perifer seperti jaringan otot dan lemak, insulin berikatan dengan sejenis reseptor (Insulin Receptor Substrate = IRS) yang terdapat pada membran sel tersebut.

Manakala jaringan ( hepar ) resisten terhadap insulin, maka efek inhibisi hormon tersebut terhadap mekanisme produksi glukosa endogen secara berlebihan menjadi tidak lagi optimal.

Semakin tinggi tingkat resistensi insulin, semakin rendah kemampuan inhibisinya terhadap proses glikogenolisis dan glukoneogenesis, dan semakin tinggi tingkat produksi glukosa dari hepar.

A.5 MEKANISME KERJA INSULIN

PENYAKIT AKIBAT HORMON INSULIN TIDAK BEKERJA

Kekurangan hormon insulin dalam tubuh / ketika hormon insulin tidak bekerja mengakibatkan penyakit Diabetes Melitus.

B. HORMON GLUKAGON

B.1 STUKTUR GLUKAGON

- Struktur primer dari Glukagon adalah yang terdiri dari 29 asam amino dan mempunyai massa molekul 3483 Da.

- AA: His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr

- Glukagon melewati dalam proses sintesisnya yang disebut sebagai limited proteolyse, yang artinya molekul glukagon berasal dari prohormon.

- Disintesis dari molekul prekursor proglukagon yang berukuran jauh lebih besar

- Gen untuk glukagon selain di pankreas juga terdapat di otak dan sel enteroendokrin L di sistem pencernaan (Ileum dan Kolon).

B.1 STUKTUR GLUKAGON

- Glukagon beredar dalam plasma dalam bentuk bebas, tidak terikat dengan protein pengangkut.

- Karena tidak terikat dengan protein pengangkut maka usia paruh glukagon dalam plasma singkat (sekitar 5 menit)

- Glukagon diinaktifkan di hati yang mempunyai enzim yang memecah 2 asam amino pertama dari ujung terminal amino.

B.2 STUKTUR ASAM AMINO GLUKAGON

His

Gln

Ser

Gly

Thr Phe Thr Ser Asp Tyr Ser Lys Tyr Leu Asp Ser Arg Arg Ala

Trp

Val

Phe

AsP

Gln

Thr Asn Met Leu

N Terminal C Terminal

Glukagon diinaktifkan di hati yang mempunyai enzim yang memecah 2 asam amino pertama dari ujung terminal amino.

2 AA pertama

B.3 SINTESIS GLUKAGON- Glukagon dalam proses sintesisnya yang disebut sebagai limited

proteolyse, yang artinya molekul glukagon berasal dari prohormon.

- Disintesis dari molekul prekursor proglukagon yang berukuran jauh lebih besar

- Proglukagon adalah protein yang terpecah dari preproglukagon melalui GCG

- Proglukagon adalah prekursor dari glukagon dan terdiri dari beberapa komponen lain yaitu pada sel alfa pada pancreas dan sel L pada usus (besar dan kecil)

- Pembelahan proglucagon menghasilkan Glicentin, glicentin-related pancreatic polypeptide (GRPP), oxytomodulin (OXY or OXM), Glucagon, GLP-1, GLP-2.

- Kadar glukosa darah yang menurun merupakan komponen utama yang memberi rangsangan terhadap sel alfa dalam memproduksi insulin.

B.3 SINTESIS GLUKAGONPROGLUKAGON

B.4 SEKRESI GLUKAGON

Stimulus sekresi glukagon adalah kondisi hipoglikemia atau jika konsentrasi gula di dalam darah turun.

Inhibitor atau yang menghambat sekresi glukagon adalah kondisi hiperglisemia atau jika konsentrasi gula darah naik.

Faktor lain yang mempengaruhi sekresi glukagon antara lain asam amino, asam lemak, serta keton, hormon traktus gastrointestinal dan neurotransmiter.

B.4 SEKRESI GLUKAGON

B.5 MEKANISME KERJA

Glukagon merangsang glikolisis dan lipolisis.

Kenaikan kadar cAMP (ciklik adenosine monofosfat) merangsang konversi asam amino menjadi glukosa dengan menginduksi sejumlah enzim yang terlibat dalam lintasan glukoneogenik.

Kenaikan kadar cAMP sel adiposa mengaktifkan enzim lipase yang sensitif terhadap hormon tersebut

B.5 MEKANISME KERJA GLUKAGON

RESEPTOR SPESIFIK HATIGLUKAGON

Enzim Adenilil Siklase

cAMP

Enzim Fosforilase

Enzim Glikogen Sintase

MENGHASILKAN

MENGAKTIFKAN

MENGHAMBAT

Pembentukan glikogen berhenti

Peningkatan kadar gula darah

B.5 FUNGSI HORMON GLUKAGON

a. Meningkatkan kadar gula dalam darah.b. Mengubah glikogen menjadi glukosa dalam peristiwa glikolisis.

Sekresi glukagon pada pankreas tinggi bila tubuh dalam keadaan hipoglikemia dan turun bila tubuh dalam keadaan hiperglikemia.

MEKANISME KERJA HORMON INSULIN DAN GLUKAGON

MEKANISME KERJA HORMON INSULIN DAN GLUKAGON DALAM DARAH

DAFTAR PUSTAKA

Anonim 1. 2013. Glukagon. Http://Wikipedia.bahasa.Indonesia.ensiklopedia bebas.htm [diakses 19 Oktober 2014]

Anonim 2. 2012. Page/biokimia_hormonpancreas [diakses 19 Oktober 2014]

Aulanni. Resistensi Insulin. Universitas Brawijaya. Http://aulanni.lecture.ub.ac.id/resistensi-insulin-dr-risma.p. [diakses 1 Oktober 2014]

Bell, G.I., et al. 1983. Nature 304.

Manaf, Asman, mekanisme insulin. Universitas Andalas. Http://repository.unand.ac.id/.../INSULIN__MEKANISME_... [diakses 1 Oktober 2014]

Puradini. 2012. Mekanisme hirmin Insulin. Https://puradini.Wordpress.Com/.../insulin-mekanisme-s.. [diakses 1 Oktober 2014]