Metabolisme Bahan Makanan dalam Tubuh dan Hormon yang Mempengaruhi
Felisia PangestuB9
Jalan Arjuna Utara No.6 Jakarta 11510
Pendahuluan
Makanan sangat penting bagi tubuh kita, terutama sebagai sumber energi dan
baha-bahan lain yang diperlukan tubuh untuk bisa tumbuh dan berkembang. Makanan
yang baik adalah makanan dengan kandungan gizi yang cukup dan seimbang. Gizi
dasar tersusun dari karbohidrat, protein, lemak, mineral, dan vitamin yang masing-
masing mempunyai fungsinya tersendiri. Makanan tersebut akan diolah dan
mengalami serangkaian proses metabolisme dalam tubuh. Bila makanan yang
dimakan kurang mengandung gizi, maka dapat berakibat buruk bagi pertumbuhan dan
perkembangan tubuh. Tidak hanya makanan, tetapi ada pula beberapa hormon yang
ikut berperan dalam proses pertumbuhan, yaitu growth hormone, insulin dan
glukagon. Oleh karena itu, sebagai mahasiswa fakultas kedokteran sudah sepantasnya
bagi kita untuk mempelajari dan memahami proses metabolisme bahan makanan yang
terjadi dalam tubuh serta hormon-hormon yang mempengaruhi melalui diskusi
skenario kasus PBL (Problem-Based Learning) dan pembuatan makalah ini.
Skenario Kasus
Pada suatu daerah yang telah mengalami rawan pangan akibat kekeringan
selama beberapa tahun, banyak ditemukan anak-anak yang kelaparan. Tubuh mereka
jauh lebih kurus dan pendek dibanding anak-anak normal seusianya.
Metabolisme Energi
Kata ‘metabolisme’ merujuk kepada semua reaksi kimia yang terjadi di dalam
sel tubuh. Reaksi-reaksi yang melibatkan penguraian, sintesis, dan transformasi ketiga
kelas molekul organik kaya energi (protein, karbohidrat, dan lemak) dikenal sebagai
metabolisme antara atau metabolisme bahan bakar. Selama proses pencernaan,
molekul nutrien besar (makromolekul) diuraikan menjadi subunit-subunit yang lebih
1
kecil dan dapat diserap. Protein diubah menjadi asam amino, karbohidrat kompleks
menjadi monosakarida (terutama glukosa), dan trigiliserida (lemak makanan) menjadi
monogliserida dan asam lemak bebas. Molekul-molekul organik tersebut secara terus-
menerus dipertukarkan antara darah dan sel tubuh. Reaksi-reaksi kimia di dalam sel di
mana molekul organik ikut serta dibagi menjadi 2 proses metabolik, yaitu anabolisme
dan katabolisme.1,2
Anabolisme adalah pembentukan atau sintesis makromolekul organik yang
lebih besar dari subunit molekul organik kecil. Reaksi anabolik umumnya
memerlukan asupan energi dalam bentuk ATP. Reaksi ini juga menghasilkan
pembentukan bahan yang diperlukan oleh sel, misalnya protein struktural sel atau
produk sekretorik, serta penyimpanan nutrien berlebih yang tidak segera dibutuhkan
untuk menghasilkan energi. Penyimpanan dilakukan dalam bentuk glikogen (bentuk
simpanan glukosa) dan reservoar lemak. Sementara itu, katabolisme merupakan
penguraian atau degradasi molekul organik besar dalam tubuh, yang mencakup 2
tingkat penguraian yaitu hidrolisis dan oksidasi. Reaksi anabolisme dan katabolisme
umumnya berlangsung dalam sel-sel tubuh secara bersamaan dan berkelanjutan.1,2
Enzim diperlukan untuk mengkatalisis (mempercepat) setiap langkah dalam
jalur metabolik. Sebagian besar reaksi enzimatik membutuhkan koenzim, yang
merupakan sejenis senyawa organik yang berikatan dengan enzim sehingga menjadi
lebih efektif. Koenzim dapat bertindak sebagai pembawa elektron dari satu reaksi ke
reaksi selanjutnya yang kemudian dapat tereduksi atau teroksidasi selama proses
berlangsung. Ada 2 jenis koenzim, yaitu NAD (Nikotinamida Adenin Dinukleotida)
yang terbentuk dari niasin dan FAD (Flavin Adenin Dinukleotida) yang terbentuk dari
riboflavin.2
Proses metabolisme dalam tubuh salah satunya bertujuan untuk menghasilkan
energi dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat). ATP adalah senyawa fosfat berenergi
tinggi yang menyimpan energi untuk tubuh, terbentuk dari nukleotida adenosin dan
berikatan dengan 2 gugus fosfat dalam ikatan berenergi tinggi. Hidrolisis ATP
melepaskan 1 fosfat menjadi adenosin difosfat (ADP) dan melepaskan energi.
Pelepasan fosfat lainnya untuk membentuk adenosin monofosfat (AMP) melepaskan
lebih banyak energi. Energi yang dilepas dari katabolisme makanan dipakai ADP
untuk berikatan kembali dan membentuk ATP sebagai simpanan energi. Energi yang
2
dilepas dari ATP digunakan untuk aktivitas selular dan sebagai sumber energi reaksi
anabolik.1,2
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan suatu bahan makanan yang mengandung karbon. Di
dalam tubuh, karbohidrat dapat digunakan sebagai bahan pembentuk energi yaitu
ATP melalui serangkaian proses metabolisme. Bahan makanan yang banyak
mengandung karbohidrat yaitu padi-padian (gandum, sereal, beras) dan umbi-umbian
(kentang, singkong, ubi jalar), yang merupakan sumber karbohidrat alami. Terdapat
pula karbohidrat sintetik, seperti maltodextrin, polidextrosa, sirup jagung dan gula
invert. Karbohidrat dapat digolongkan dalam 3 kelompok besar,2 yaitu:
- Monosakarida (C6H12O6), yaitu gula sederhana yang terdiri dari molekul
tunggal. Monosakarida dapat dibagi lagi menjadi glukosa, fruktosa, dan
galaktosa. Glukosa merupakan gula terpenting bagi metabolisme tubuh,
banyak terdapat pada buah-buahan, jagung manis, dan madu. Fruktosa
merupakan gula termanis yang diperoleh dari hasil hidolisis sukrosa, dapat
diubah menjadi glukosa di hati. Galaktosa merupakan hasil hidrolisis gula
susu (laktosa), yang dapat diubah menjadi glukosa untuk menghasilkan
energi.2,3
- Oligosakarida, yaitu gula yang mengandung 2-10 molekul gula sederhana.
Oligosakarida terbagi lagi menjadi disakarida, trisakarida, tetrasakarida dan
seterusnya. Disakarida terdiri dari maltosa (2 molekul glukosa), sukrosa
(fruktosa dan glukosa), serta laktosa (galaktosa dan glukosa). Trisakarida dan
tetrasakarida umumnya dapat ditemukan dalam buah bit.2,3
- Polisakarida, merupakan karbohidrat kompleks yang terdiri atas beberapa
molekul/satuan gula sederhana. Beberapa macam polisakarida dapat dicerna
dalam tubuh, seperti dextrin dan pati, namun selulosa dan hemiselulosa (agar
dan pektin) tidak dapat dicerna tubuh.2,3
Selain, itu, karbohidrat juga berfungsi untuk:
- Sumber energi utama. Sel-sel tubuh memerlukan ketersediaan energi siap-
pakai yang konstan (selalu ada), terutama dalam bentuk glukosa dan hasil
3
antaranya. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori, dan diketahui hanya
ada 70-100mg glukosa dalam 100 ml darah. Kadar glukosa darah ini harus
dapat dipertahankan.1,3
- Pengatur metabolisme lemak. Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi
lemak yang tidak sempurna. Bila energi tidak cukup tersedia maka akan
mengakibatkan terjadinya peningkatan katabolisme lemak, Peningkatan ini
dapat menimbulkan akumulasi badan keton, yang berujung pada asidosis
(keasaman darah).1,3
- Penghemat fungsi protein. Energi merupakan kebutuhan utama tubuh,
sehingga bila karbohidrat tidak mencukupi maka protein akan dirombak untuk
menghasilkan panas dan sejumlah energi. Padahal, protein memiliki fungsi
yang lebih utama yaitu sebagai zat pembangun dan perbaikan jaringan.1,3
- Sumber energi utama bagi otak dan saraf. Otak dan susunan saraf hanya dapat
menggunakan glukosa sebagai sumber energi, sehingga ketersediaan glukosa
yang konstan harus tetap terjaga untuk kelangsungan hidup organ tersebut.
Kekurangan glukosa dan oksigen dapat menyebabkan kerusakan jaringan pada
otak dan susunan saraf yang tidak dapat diperbaiki.1,3
- Simpanan dalam bentuk glikogen. Glikogen disimpan di hati dan jaringan otot,
yang sewaktu-waktu dapat dipecah menjadi glukosa apabila diperlukan,
misalnya pada saat kadar gula darah menurun.1,3
Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme karbohidrat terbagi dalam 2 jalur, yaitu jalur mayor dan minor.
Jalur mayor metabolisme karbohidrat mencakup proses glikolisis Embden Meyerhof,
oksidasi piruvat, siklus asam sitrat (SAS), HMP Shunt, glikogenolisis, glikogenesis
dan glukoneogenesis. Jalur minor metabolisme karbohidrat terdiri dari jalur
metabolisme asam uronat, metabolisme fruktosa dan galaktosa, serta glukosamin.
Metabolisme karbohidrat bertujuan menghasilkan energi (ATP), menghasilkan
cadangan energi (glikogen) dalam hati dan otot, menghasilkan senyawa amfibolik
(piruvat, laktat, gliserida), serta untuk sintesis glikosaminoglikan maupun senyawa
non karbohidrat lainnya (lipid atau asam nukleat).4
4
Glikolisis Embden-Meyerhof
Glikolisis Emden-Meyerhof (EM) berfungsi untuk menguraikan glukosa
menjadi piruvat (dalam keadan aerob) atau laktat (dalam keadaan anaerob) untuk
menghasilkan energi (Gambar 1). Proses ini berlangsung di sitosol dan menghasilkan
8 ATP per molekul glukosa (aerob) atau 2 ATP per molekul glukosa (anaerob).4
Reaksi ini terdiri dari:
1. Fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat, menggunakan enzim
glukokinase (hati) dan heksokinase (hati dan otot). Proses ini membutuhkan
ATP dan Mg2+ serta bersifat ireversibel.4
2. Glukosa-6-fosfat mengalami isomerase menjadi fruktosa-6-fosfat dengan
enzim fosfoheksosa isomerase.4
3. Penambahan 1 gugus fosfat pada fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1,6-
bifosfat menggunakan enzim fosfofruktokinase, yang merupakan enzim kunci
pada pengaturan kecepatan glikolisis. Proses ini membutuhkan ATP dan
Mg2+.4
4. Pemecahan fruktosa-1,6-bifosfat menjadi griseraldehid-3-fosfat dan
dihidroksiaseton-fosfat (DHAP) oleh enzim aldolase. DHAP akan mengalami
isomerase menjadi griseraldehid-3P oleh fosfotriosa kinase.4
5. Penambahan gugus fosfat pada gliseraldehid-3P menjadi 1,3-bifosfogliserat.
Proses ini memerlukan NAD+ dan menghasilkan NADH + H+, yang akan
menghasilkan 3 ATP melalui rantai pernapasan. Enzim yang mengkatalisis
reaksi ini adalah gliseraldehid-3P dehidrogenase, yang dapat diinhibisi oleh
iodoasetat.4
6. Pelepasan gugus fosfat dari 1,3-bifosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat oleh
enzim fosfogliserat kinase. Proses ini memerlukan Mg2+ dan menghasilkan1
ATP tingkat substrat.4
7. Pemindahan gugus fosfat dari 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat oleh
enzim mutase.4
8. Perubahan 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) oleh enzim enolase,
5
yang dapat dihambat oleh fluorida. Proses ini membutuhkan Mg2+.4
9. Perubahan PEP menjadi enolpiruvat oleh piruvat kinase. Proses ini
memerlukan Mg2+ dan ADP serta menghasilkan 1 ATP tingkat substrat.4
10. Perubahan enolpiruvat menjadi ketopiruvat yang berlangsung secara spontan.
Piruvat akan dioksidasi lebih lanjut dalam mitokondria.4
Gambar 1. Glikolisis Embden-Meyerhoff
(Sumber: http://3.bp.blogspot.com/)
Oksidasi Piruvat
Piruvat yang masuk ke dalam mitokondria akan mengalami proses oksidasi
menjadi asetil~S-koA (Gambar 2). Enzim yang berperan penting dalam proses ini
yaitu piruvat dehidrogenase (PDH). PDH meningkat saat/setelah makan, dihambat
saat lapar, meningkat bila kadar piruvat tinggi, serta dihambat oleh peningkatan
produk (asetil~S-koA). Proses ini menghasilkan asetil~S-koA dan NADH, yang
melalui rantai pernapasan akan menghasilkan 3 ATP. Pengaturan PDH terjadi
berdasarkan kadar asetil~S-koA, NADH, fosforilase kinase dan defosforilase kinase.
Fosforilase kinase akan mengikatkan gugus P ke PDH sehingga PDH menjadi tidak
aktif, sementara defosforilase kinase melepaskan gugus P dari PDH sehingga PDH
menjadi enzim yang aktif. Asetil~S-koA yang terbentuk akan masuk ke siklus asam
6
sitrat untuk menghasilkan lebih banyak ATP.2,4
Gambar 2. Oksidasi Piruvat
(Sumber: http://1.bp.blogspot.com/)
Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat (SAS/Krebs) merupakan jalur akhir metabolisme bermacam
zat. Proses ini terjadi di dalam mitokondria, bersifat amfibolik yang berfungsi dalam
jalur anabolik dan katabolik (Gambar 3). SAS terdiri dari rangkaian suatu reaksi yang
melakukan oksidasi terhadap asetil~S-koA sehingga terbentuk ATP. Siklus ini
mencakup penggabungan 1 molekul asetil~S-koA (2C) dengan oksaloasetat (4C)
membentuk asam sitrat (6C). Jumlah ATP yang dihasilkan dari SAS yaitu 12 ATP (11
ATP melalui rantai pernapasan yaitu melalui 3 koenzim NADH dan 1 FADH2, serta 1
ATP tingkat substrat).2,4 Enzim-enzim yang mempengaruhi SAS yaitu:
- Sitrat sintase, mengkatalisis reaksi kondensasi oksaloasetat dan asetil~S-koA
menjadi asam sitrat.2,4
- Akonitase, mengubah asam sitrat menjadi isositrat.2,4
- Isositrat dehidrogenase, mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat. Pada
proses ini terbentuk NADH yang akan menghasilkan 3 ATP melalui rantai
pernapasan.2,4
- Alfa-ketoglutarat DH, mengubah alfa-ketoglutarat menjadi suksinil-koA. Pada
proses ini juga dihasilkan NADH.2,4
7
- Suksinat tiokinase, mengubah suksinil-koA menjadi suksinat. Pada proses ini
dihasilkan GTP yang setara dengan 1 ATP.2,4
- Suksinat DH, mengubah suksinat menjadi fumarat. Pada proses ini dibentuk
FADH2 yang akan menghasilkan 2 ATP melalui rantai pernapasan.2,4
- Fumarase, mengubah fumarat jadi malat.2,4
- Malat DH, mengubah malat menjadi oksaloasetat. Pada proses ini dibentuk
NADH.2,4
Gambar 3. Siklus Asam Sitrat
(Sumber: http://estiwidowati.staff.uns.ac.id/)
HMP Shunt
Selain ketiga proses metabolisme di atas, terdapat pula jalur metabolisme
utama karbohidrat yaitu melalui HMP Shunt. Proses ini terjadi di sitosol jaringan hati,
lemak, sel darah merah, korteks adrenal, tiroid, testis, dan kelenjar mammae laktasi
serta tidak menghasilkan ATP. Tujuan proses ini adalah untuk menghasilkan NADPH
+ H+ (NADPH tereduksi) serta menyediakan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida
8
(DNA/RNA). NADPH yang dihasilkan dapat digunakan untuk sintesis asam lemak,
sintesis kolesterol dari asetil~S-koA, sintesis hormon steroid dari kolesterol, sintesis
asam amino dan hormon tiroid, serta menyediakan glutation tereduksi cukup di dalam
sel darah merah. Glutation tereduksi ini mempunyai fungsi penting dalam menetralisir
H2O2 dalam darah.2,4
Glikogenesis
Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari molekul glukosa,
yang berfungsi sebagai persediaan energi cadangan (terutama pada hati dan otot).
Glikogen adalah suatu polisakarida yang bercabang, dengan rantai lurus (ikatan
glikosidik alfa-1,4) dan percabangannya (ikatan glikosidik alfa-1,6). Jumlah glikogen
otot lebih besar daripada glikogen hati. Fungsi glikogen di otot adalah sebagai sumber
glukosa untuk glikolisis sel otot, sementara glikogen hati berfungsi sebagai simpanan
glukosa dan mempertahankan kadar glukosa darah. Dalam proses ini dibutuhkan
molekul glikogen asal yang telah ada, yaitu glikogen primer. Glikogen primer ini
terbentuk dari protein primer (glikogenin) yang mengalami glukosilasi pada tirosin
spesifik oleh UDP-glukosa.4 Proses pembentukannya yaitu:
- Pembentukan UDP-glukosa dari glukosa-1-P. Proses ini memerlukan UTP dan
dikatalisis oleh enzim UDP-glukosa pirofosforilase.2,4
- Pembentukan rantai lurus dari glikogen menggunakan enzim glikogen sintase.
Glikogen sintase bentuk aktif adalah glikogen sintase yang tidak terikat fosfat.
Bila terikat fosfat maka glikogen sintase menjadi tidak aktif.2,4
- Pembentukan cabang dari rantai glikogen dengan memindahkan segemen
glukosa dari glikogen (sekitar 6 molekul glukosa) ke cabang lain. Proses ini
dikatalisis oleh enzim percabangan yaitu branching enzyme.2,4
Glikogenolisis
Glikogenolisis merupakan proses pemecahan glikogen di hati dan otot menjadi
glukosa. Glikogenolisis di hati akan meningkat bila kadar glukosa darah juga
meningkat.4 Terdapat beberapa enzim yang berperan dalam glikogenolisis, yaitu:
- Fosforilase, sebagai enzim regulator yang mengkatalisis reaksi pemecahan
ikatan glikosidik. Enzim ini akan menjadi bentuk aktifnya bila terikat fosfat.
9
Oleh fosforilase, tiap 1 molekul glukosa pada rantai lurus glikogen akan
dilepaskan menjadi glukosa-1-P, hingga tersisa 4 molekul glukosa pada
cabang.2,4
- Glukan transferase, memindahkan 3 segmen glukosa dari sisa 4 glukosa pada
percabangan ke rantai lurus yang berdekatan, meninggalkan 1 molekul
glukosa tersisa pada cabang.2,4
- Debranching enzyme, menghidrolisis tempat percabangan dan memutus 1
molekul glukosa pada cabang.2,4
Glukoneogenesis
Glukoneogenesis merupakan reaksi pembentukan karbohidrat
(glukosa/glikogen) dari senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam amino
glukogenik, laktat, gliserol, dan propionat. Tujuannya yaitu untuk menyediakan
glukosa di dalam tubuh bila kekurangan, terutama pada keadaan letih maupun puasa/.
Proses ini dapat terjadi di hati maupun ginjal dan melibatkan kebalikan dari sebagian
reaksi glikolisis, SAS, dan reaksi lainnya. Salah satunya yaitu glukoneogenesis dari
molekul piruvat, yang akan membentuk oksaloasetat dan masuk ke SAS. Oksaloasetat
kemudian diubah menjadi PEP yang akan keluar dari mitokondria membentuk
glukosa lagi.2,4
Jalur Minor Metabolisme Glukosa
Jalur minor metabolisme glukosa terdiri dari 3 jalur, yaitu pembentukan asam
uronat, metabolisme fruktosa, metabolisme galaktosa, dan metabolisme gula amin
(heksosamin). Metabolisme asam uronat merupakan suatu proses oksidasi mengubah
glukosa menjadi asam uronat. Asam uronat ini diperlukan pada sintesis
glikosaminoglikan-proteoglikan serta dapat berkonjugasi dengan bilirubin, hormon,
dan obat-obatan tertentu. Sementara itu, metabolisme fruktosa berlangsung dengan
mengubah fruktosa menjadi fruktosa-1-P oleh enzim fruktokinase. Di hati, fruktosa
lebih cepat mengalami glikolisis dibanding glukosa. Begitu pula dengan galaktosa,
yang akan diubah menjadi glukosa di hati. Galaktosa diperlukan untuk membentuk
ASI, glikolipid (serebrosida) dan glikosaminoglikan. Kemudian, metabolisme gula
amin yang akan menghasilkan proteoglikan, gangliosida, serta asam sialat.2,4
10
Lemak
Lemak tersusun oleh unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O).
Penyusunannya hampir mirip dengan susunan karbohidrat dengan atom O yang lebih
sedikit, sehingga pada proses oksidasinya lemak membutuhkan O yang lebih banyak
untuk menghasilkan energi yang lebih banyak pula. Setiap 1 gram lemak yang
teroksidasi menghasilkan energi sekitar 9,3 kilokalori. Selain sebagai sumber energi
terbesar, lemak juga berfungsi sebagai bantalan tubuh terhadap benturan fisik, isolator
terhadap udara dingin, serta pelarut vitamin ADEK. Lemak juga dapat memberikan
rasa kenyang yang tahan lama serta rasa enak pada makanan. Dalam proses
pencernaan, lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Bila keperluan
energi sudah mencukupi maka lemak akan disimpan di jaringan bawah kulit.1-3
Berdasarkan sifatnya, asam lemak dapat dibedakan menjadi asam lemak jenuh
dan asam lemak tidak jenuh. Asam lemak jenuh terdapat pada asam miristat, palmitat,
stearat, arahidat, dan lignoserat. Asam lemak tidak jenuh terdapat pada asam palmitat,
oleat, linoleat, linolenat, arachidonat, EPA dan DHA. Asam-asam lemak dapat
mengalami proses oksidasi,4 yang terbagi menjadi:
- Oksidasi beta asam lemak mitokondria, yang merupakan proses aerob untuk
mengoksidasi asam lemak rantai pendek. Senyawa awal proses ini adalah asil-
koA serta memerlukan NAD dan FAD sebagai koenzim serta karnitin sebagai
pengangkut asam lemak rantai panjang. Hasil reaksinya adalah asetil~S-koA
dan propionil-koA serta menghasilkan ATP melalui rantai pernapasan.4
- Oksidasi beta asam lemak peroksisom, bekerja pada asam lemak rantai
panjang. Proses ini tidak menghasilkan ATP, namun menghasilkan oktanoil-
koA serta asetil~S-koA.4
- Oksidasi alfa asam lemak, terdapat pada jaringan otak. Reaksi ini tidak
menghasilkan ATP.4
- Oksidasi omega asam lemak, terjadi di hati. Proses ini tidak menghasilkan
ATP, namun memerlukan NADPH serta menghasilkan asam dikarboksilat.4
- Oksidasi beta asam lemak tidak jenuh, yang menghasilkan produk yang sama
dengan oksidasi beta asam lemak jenuh, namun dengan jumlah ATP yang
11
berbeda.4
Tabel 1. Penggolongan Jenis Lemak
(Sumber: https://lh3.googleusercontent.com/)
Asam lemak juga dapat disintesis di dalam tubuh, terutama bila terdapat
kelebihan kalori. Sumber utama atom C untuk sintesis asam lemak berasal dari
karbohidrat makanan. Jalurnya mirip dengan glikolisis hingga menghasilkan asetil~S-
koA. Asetil~S-koA akan diubah menjadi malonil-koA dengan enzim regulatornya
yaitu asetil~S-koA karboksilase. Malonil-koA kemudian akan mengalami oksidasi
yang melibatkan kompleks multi-enzim (tersusun dari 7 macam enzim dan 1 protein
pembawa) secara bertahap hingga akhirnya terbentuk asam palmitat.4
Protein
Protein terbentuk dari unsur-unsur organik yang hampir sama dengan
karbohidrat dan lemak, yaitu karbon, hidrogen, oksigen, ditambah nitrogen. Beberapa
protein juga mengandung unsur mineral seperti sulfur, fosfor, dan besi. Molekul
protein tersusun dari satuan-satuan dasar kimia yaitu asam amino. Dalam molekul
protein, asam-asam amino ini saling berhubungan melalui ikatan peptida (-CONH-).
Satu molekul protein terdiri dari 12-18 asam amino hingga ratusan asam amino. Asam
amino terbagi menjadi asam amino esensial dan asam amino non-esensial. Asam
amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibentuk sendiri oleh tubuh,
sehingga butuh asupan dari makanan. Asam amino non-esensial dapat dibentuk
sendiri oleh tubuh.1-3
12
Tabel 2. Asam Amino Esensial dan Non-Esensial
Menurut sumbernya, protein dibagi menjadi 2 golongan yaitu protein hewani
dan protein nabati. Protein hewani merupakan protein sempurna karena mengandung
asam amino esensial. Protein ini dapat diperoleh dari daging, ikan, susu dan telur.
Sementara itu, protein nabati merupakan protein tidak sempurna karena kandungan
asam amino esensialnya kurang lengkap. Jumlahnya kurang untuk memenuhi
kebutuhan tubuh, kecuali dari kacang-kacangan terutama kedelai. Protein nabati juga
dapat diperoleh dari padi-padian dan sayuran. Secara umum, protein berfungsi sebagai
zat pembangun dan pelindung tubuh. Fungsi protein lainnya yaitu:
- Mensintesis substansi-substansi penting seperti hormon, enzim, antibodi,
kromosom.
- Mendorong pertumbuhan, perbaikan dan pemeliharaan struktur tubuh.
- Sebagai biokatalisator yang memacu dan berpartisipasi dalam reaksi kimia
tubuh.
- Menyediakan energi tambahan.
Asam amino mengandung senyawa nitrogen yang diekskresi tubuh melalui
pembentukan urea dalam hati. Urea terbentuk melalui suatu siklus dengan senyawa
awal CO2 dan NH4+. Enzim regulatornya yaitu karbamoil-P-sintase-I yang
memerlukan 2 ATP serta 5 asam amino pembawa (ornitin, citrulin, aspartat, arginin-
suksinat dan arginin). Tahapan biosintesis urea yaitu:
- Transaminasi, memerlukan enzim transaminase dan vitamin B6. Proses ini
berperan pada katabolisme dan sintesis asam amino. Transaminase berperan
memindahkan gugus amino dari sebagai besar asam amino ke alanin atau
13
glutamin. Glutamin adalah satu-satunya asam amino yang dapat mengalami
deaminasi oksidatif dengan cepat untuk menghasilkan amonia.
- Deaminasi oksidatif, dengan enzimnya yaitu L-glutamat dehidrogenase,
berperan pada katabolisme dan sintesis asam amino.
- Transpor amonia, melalui darah. Amonia kemudian akan masuk ke siklus urea
untuk membentuk urea, yang dikeluarkan melalui urin.
Vitamin
Vitamin merupakan salah satu komponen gizi dasar selain karbohidrat,
protein, dan lemak. Vitamin diserap tubuh dengan mekanisme difusi sederhana.
Vitamin larut lemak, seperti vitamin A, D, E dan K diserap melalui transpor aktif
yang membawa lemak ke seluruh tubuh, sedangkan vitamin yang larut air (vitamin B
dan C) mempunyai beberapa variasi sistem transpor aktif.
Tabel 3. Macam-Macam Vitamin dan Sumbernya5
Mineral
14
Mineral yang masuk ke dalam tubuh tidak memerlukan proses pencernaan,
karena mineral hadir dalam bentuk yang mudah diproses oleh tubuh. Umumnya,
mineral diserap dengan mudah melalui dinding usus halus secara difusi pasif maupun
transpor aktif. Mineral yang terdapat dalam tubuh yaitu fosfor, magnesium, kalium,
zat besi, yodium, dan seng.
Tabel 5. Macam-Macam Mineral dan Sumbernya6
Growth Hormone
Growth hormone (GH) adalah hormon yang paling banyak dihasilkan oleh
hipofisis anterior, bahkan pada orang dewasa yang pertumbuhannya telah berhenti.
Hormon ini diregulasi oleh 2 hormon lainnya yang dihasilkan oleh hipotalamus, yaitu
Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH) dan Growth Hormone Inhibiting
Hormone (GHIH atau somatostatin). Sekresi berkelanjutan GH kadar tinggi setelah
masa pertumbuhan menunjukkan bahwa hormone ini memiliki pengaruh penting lain
di luar efek pada pertumbuhan . selain mendorong pertumbuhan, GH memiliki efek
metabolik penting dan meningkatkan sistem imun.1 Fungsi GH antara lain:
- Mendorong pertumbuhan ketebalan dan panjang tulang. Hormon ini
merangsang aktivitas osteoblas proliferasi tulang rawan epifisis. GH dapat
mendorong pemanjangan tulang panjang selama lempeng epifisis tetap berupa
tulang rawan atau terbuka. Pada akhir masa remaja, di bawah pengaruh
15
hormon seks lempeng ini mengalami penulangan sempurna sehingga tulang
tidak dapat memanjang meskipun terdapat GH.1
- Meningkatkan kadar asam lemak dalam darah dengan meningkatkan
penguraian lemak trigliserida yang tersimpan di jaringan adiposa.1
- Meningkatkan kadar glukosa darah dengan mengurangi penyerapan glukosa
otot.1
Terdapat rangsang-rangsang utama yang meningkatkan sekresi GH, sebagai
respons terhadap olahraga, stres, dan penurunan kadar gula darah. Manfaat
peningkatan GH pada situasi tersebut ketika kebutuhan energi melebihi cadangan
glukosa tubuh adalah penghematan glukosa untuk otak dan asam lemak disajikan
sebagai sumber energi alternatif otot. GH mengurangi pengendapan lemak dan
meningkatan protein otot. Selaini tu, peningkatan asam amino darah setelah diet
tinggi protein juga meningkatkan sekresi GH, yang selanjutnya mendorong
pemakaian asam amino untuk membentuk protein. Penurunan asam lemak darah juga
mendorong sekresi GH yang nantinya akan memobilisasi lemak sehingga kadar asam
lemak dapat dipertahankan secara konstan.1
Insulin
Insulin memiliki efek penting pada metabolisme karbohidrat. Hormon ini
dihasilkan sel beta pulau Langerhans pada pankreas, yang berfungsi menurunkan
kadar glukosa, asam lemak dan asam amino darah serta mendorong penyimpanan
bahan-bahan tersebut. Sewaktu molekul nutrien masuk ke dalam darah selama
keadaan absorptif, insulin mendorong penyerapan bahan-bahan ini oleh sel
danperubahannya masing-masing menjadi glikogen, trigliserida dan protein. Secara
singkat, insulin terutama menimbulkan efek dengan bekerja pada otot rangka inaktif,
hati, dan jaringan lemak. Hormon ini merangsang jalur-jalur biosintetik yang
menyebabkan peningkatan pemakaian glukosa, peningkatan penyimpanan karbohidrat
dan lemak, serta meningkatkan sintesis protein. Dengan demikian, hormon ini
menurunkan kadar glukosa, asam lemak dan asam amino darah. Sekresi insulin
meningkat pada keadaan absorpsi dan menyebabkan jalur-jalur metabolik bergerak ke
arah anabolisme.1
Fungsi hormon insulin dalam metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein
16
yaitu:
- Mempermudah transpor glukosa ke dalam sebagian besar sel.1
- Merangsang glikogenesis di otot rangka dan hati.1
- Menghambat glikogenolisis dan glukoneogenesis.1
- Meningkatkan pemasukan asam lemak dari darah ke sel jaringan lemak.1
- Mendorong reaksi-reaksi kimia yang menggunakan turunan asam lemak dan
glukosa untuk sintesis trigliserida.1
- Menghambat lipolisis dan mengurangi pembebasan asam lemak dari jaringan
lemak ke dalam darah.1
- Mendorong transpor aktif asam amino dari darah ke otot dan jaringan lain.1
- Meningkatkan pembentukan protein dalam sel dan menghambat penguraian
protein, sehingga timbul efek anabolik protein yang esensial bagi pertumbuhan
normal.1
Sekresi insulin dikontrol oleh sistem umpan balik negatif langsung antara sel
beta pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah yang mengalirinya. Peningkatan
kadar glukosa darah, misalnya saat penyerapan makanan, secara langsung
merangsang sel beta untuk membentuk dan mengeluarkan insulin. Sebaliknya,
penurunan glukosa darah di bawah normal, misalnya sewaktu puasa, secara langsung
menghambat sekresi insulin. Penurunan sekresi insulin juga dapat dirangsang oleh
persarafan simpatis melalui peningkatan kadar hormon epinefrin, yang dapat
menghambat sekresi insulin oleh sel beta pankreas.1
Glukagon
Glukagon merupakan hormon yang dihasilkan oleh sel alfa pulau Langerhans
pankreas. Glukagon mempengaruhi banyak proses metabolik yang juga dipengaruhi
insulin, namun dengan efek berlawanan. Tempat kerja utama glukagon adalah hati,
tempat hormon ini menimbulkan berbagai efek pada metabolisme karbohidrat, lemak
dan protein. Glukagon dan insulin bekerja berdampingan sebagai hormon endokrin
yang merupakan faktor utama dalam mengatur metabolisme bahan bakar.1 Fungsi
17
glukagon antara lain:
- Meningkatkan produksi dan pelepasan glukosa oleh hati.1
- Menurunkan glikogenesis dan meningkatkan glikogenolisis serta
glukoneogenesis.1
- Mendorong lipolisis dan menghambat sintesis trigliserida.1
- Meningkatkan ketogenesis hati dengan mendorong perubahan asam lemak
menjadi badan keton.1
- Menghambat sintesis protein dan mendorong penguraian protein di hati.1
Sekresi glukagon meningkat selama keadaan pasca-absorptif dan menurun
selama keadaan absorptif, berlawanan dengan sekresi insulin. Insulin cenderung
menyebabkan penyimpanan nutrien ketika kadarnya di darah tinggi, misalnya setelah
makan, sementara glukagon mendorong katabolisme simpanan nutrien di antara
waktu makan untuk menjaga kadar nutrien dalam darah, khususnya glukosa darah.
Seperti pada sekresi insulin, faktor utama yang mengatur sekresi glukagon adalah efek
langsung konsentrasi glukosa darah pada pankreas endokrin. Sel alfa pankreas akan
meningkatkan sekresi glukagon sebagai respons terhadap penurunan glukosa darah,
sehingga kadar glukosa darah akan kembali normal. Sebaliknya, peningkatan
konsentrasi glukosa darah, misalnya setelah makan, menghambat sekresi glukagon
sehingga kadar glukosa darah kembali normal.1
Makanan Bergizi
Menu makanan yang terbaik bagi balita maupun anak adalah menu yang
mengandung gizi tinggi. Makanan yang mengandung gizi cukup dan seimbang
diartikan sebagai makanan yang menyediakan semua zat gizi dan kalori yang
dibutuhkan untuk pertumbuhan manusia dan perkembangannya. Makanan yang
bergizi cukup dan seimbang dapat diperoleh dari menu 4 sehat 5 sempurna. Empat
sehat lima sempurna tersusun dari nasi, lauk pauk hewani dan nabati, sayuran, buah-
buahan, serta susu.7
Terdapat pula 13 pesan dasar pedoman umum gizi seimbang, yaitu:
18
1. Makanlah aneka ragam makanan.
2. Makanlah makanan untuk memenuhi kebutuhan energi.
3. Makanlah makanan sumber karbohidrat, setengah dari kebutuhan energi.
4. Batasi konsumsi lemak dan minyak sampai seperempat dari kecukupan energi.
5. Gunakan garam beryodium.
6. Makanlah makanan sumber zat gizi.
7. Berikan ASI saja kepada bayi sampai berumur minimal 4 bulan.
8. Biasakan makan pagi.
9. Minumlah air bersih, aman dan cukup jumlahnya.
10. Lakukan kegiatan fisik dan olahraga secara teratur.
11. Hindari minum minuman beralkohol.
12. Makanlah makanan yang aman bagi kesehatan.
13. Bacalah label pada makanan yang dikemas.
Menentukan jumlah kalori yang diperlukan oleh balita dan anak dapat dihitung
berdasarkan usia dan berat badan. Dengan demikian, kita dapat membuat menu dan
pola makan untuk anak tersebut sesuai dengan kebutuhannya. Dalam kasus ini, anak-
anak tersebut perlu diberi makan sehari 3x dengan standar 4 sehat 5 sempurna. Selain
itu, pemberian asupan vitamin dan mineral yang cukup dari makanan maupun
suplemen juga diharapkan dapat memperbaiki kekurangan gizi yang diderita oleh
anak-anak di daerah tersebut.
Kesimpulan
Gizi cukup merupakan kebutuhan dasar setiap manusia untuk dapat tumbuh
dan berkembang dengan normal. Gizi dasar terbagi menjadi 5, yaitu karbohidrat,
protein, lemak, vitamin dan mineral, yang dapat diperoleh melalui makanan. Makanan
yang masuk ke dalam tubuh akan diubah menjadi energi melalui serangkaian proses
metabolisme. Tidak hanya energi, tetapi zat-zat hasil penguraian bahan makanan juga
19
digunakan untuk proses pertumbuhan. Proses pertumbuhan selain dipengaruhi
makanan juga diatur oleh hormon, seperti GH, insulin dan glukagon. Kekurangan
makanan bergizi dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan
tubuh.
Daftar Pustaka
1. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Ed 6. Jakarta: EGC.
2012.p.701-3, 740-4, 781-9.
2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta:EGC. 2004.p.299-315.
3. Suhardjo, Kusharto CM. Prinsip-prinsip ilmu gizi. Yogyakarta: Kanisius.
2003.p.19-32.
4. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia Harper. Ed 27. Jakarta:
EGC. 2009.p.139-84, 204, 250-5.
5. Uliyah M, Hidayat AA. Ketrampilan dasar praktik klinik. Ed 2. Jakarta:
Salemba Medika. 2008.p.27-32.
6. Sumarjo D. Pengantar kimia. Jakarta: EGC. 2009.p.137.
7. Silalahi J. Makanan fungsional. Yogyakarta: Kanisius. 2006.p.13-4.
20