glukosa darah

Laporan Praktikum
Biokimia
Hari/ tanggal
Waktu
PJP
Asisten
: Selasa/ 10 Desember 2013
: 13.00-14.40 WIB
: Puspa Julistia Puspita, S. Si, M. Sc.
: Resti Siti Muthmainah, S. Si.
Lusianawati, S. Si.
GLUKOSA DARAH
Kelompok 7
Ayu Septra Wulandari
Yaya Nugraha
Diana Agustini Raharja
J3L112029
J3L112089
J3L112168
PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIA
PROGAM DIPLOMA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Pendahuluan
Gula darah merupakan istilah yang mengacu kepada tingkat glukosa yang
ada di dalam darah. Glukosa dibentuk dari senyawa-senyawa glukogenik yang
mengalami glukogenesis. Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan akan glukosa
pada saat karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup dalam makanan.
Pasokan glukosa yang terus menerus diperlukan sebagai sumber energy,
khususnya bagi sistem saraf dan eritrosit. Glukosa juga diperlukan di dalam
jaringan adipose sebagai sumber gliseralida-gliserol dan glukosa juga mempunyai
peran dalam mempertahankan kadar intermediet pada siklus asam sitrat di seluruh
jaringan tubuh. Glukosa juga merupakan satu-satunya bahan bakar yang memasok
energi bagi otot rangka pada keadaan anaerob (Murray 2006).
Proses mempertahankan kadar glukosa yang stabil di dalam darah
merupakan salah satu mekanisme hemeostatis dan juga menjadi salah satu
mekanisme di hepar, jaringan ekstrahepatik, serta beberapa hormon. Hormon yang
mengatur kadar glukosa darah ialah insulin dan glukagon. Insulin merupakan
suatu hormon anabolik yang merangsang sintesis komponen makromolekuler sel
dan mengakibatkan terjadinya pengimpanan glukosa. Glukagon merupakan suatu
katabolik yang membatasi sintesis makromolekuler dan menyebabkan terjadinya
pengeluaran glukosa yang disimpan (Wirahadikusumah 1985). Peningkatan
glukosa dalam sirkulasi mengakibatkan peningkatan konsentrasi glukosa dalam
sirkulasi mengakibatkan peningkatan sekresi insulin serta pengurangan glukagon
dan sebaliknya (Winarno 1984).
Diabetes melitus merupakan suatu keadaan yang disebabkan oleh gagalnya
pengaturan gula darah.
Diabetes melitus merupakan penyakit kronik yang
disebabkan oleh ketidakmampuan organ pankreas untuk memproduksi hormon
insulin dalam jumlah yang cukup, tubuh tidak dapat menggunakan insulin yang
telah dihasilkan oleh pankreas secara efektif, ataupun dapat disebabkan oleh
gabungan dari kedua hal tersebut. Penderita diabetes melitus yang tidak terkontrol
akan terjadi peningkatan kadar glukosa darah yang disebut hiperglikemia.
Hiperglikemia yang berlangsung dalam waktu lama akan menyebabkan kerusakan
serius pada sistem tubuh, terutama pada saraf dan pembuluh darah (Dawn 2000).
Tipe diabetes melitus (DM) secara umum terbagi menjadi tiga jenis di
antaranya DM tipe 1, DM tipe 2, dan diabetes gestasional. DM tipe 1 disebabkan
oleh kurangnya produksi insulin oleh pankreas. DM tipe 2 disebabkan oleh
resistensi insulin sehingga penggunaan insulin oleh tubuh menjadi tidak efektif.
Diabetes gestasional merupakan hiperglikemia yang pertama kali ditemukan saat
kehamilan. Keadaan yang mana kadar glukosa darah yang lebih tinggi dari nilai
normal, namun belum cukup tinggi untuk didiagnosis sebgai diabetes melitus
disebut dengan pradiabetes. Toleransi glukosa terganggu (TGT) dan glukosa
darah puasa terganggu (GDPT) termasuk dalam keadaan pradiabetes. Keadaan
pradiabetes ini akan meningkatkan risiko seseorang untuk menderita DM tipe 2,
penyakit jantung atau stroke (Nogrady 1992).
Tujuan
Percobaan dilakukan untuk menentukan kadar glukosa darah dengan metode
Follin Wu.
Metode
Bahan-bahan yang digunakan, yaitu akuades, Na-wolframat 10%, H2SO4
0,67 N, kertas saring, fosfomolibdat, darah ayam, standar glukosa, dan kupritartrat.
Alat-alat yang digunakan, yaitu spektrofotometer, penangas air, dan alat-alat gelas.
Kadar glukosa darah. Sebanyak 1 mL darah dipipet ke dalam erlenmeyer
kecil, kemudian ke dalam erlenmeyer ditambahkan 7 mL akuades, 1 mL Nawolframat 10%, dan tetes demi tetes 1 mL H2SO4 0,67 N. Campuran di dalam
erlenmeyer dicampurkan baik baik dan didiamkan selama 10 menit dengan kertas
saring dan 3 buah tabung disiapkan. Tabung pertama diisi dengan 1 mL filtrat
sampel dan 1 mL kupritartrat. Tabung kedua diisi dengan 1 mL standar glukosa
dan 1 mL kupritartrat. Tabung ketiga diisi dengan 1 mL akuades dan 1 mL
kupritartrat. Ketiga tabung tersebut dipanaskan dalam air mendidih selama 8
menit, didinginkan, kemudian diencerkan dengan 7 mL akuades. Fosfomolibdat
sebanyak 1 mL ditambahkan pada setiap tabung. Intensitas warnanya ditentukan
dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 660 nm. Kadar glukosa darah
dihitung dalam mg/dL.
Hasil
Berikut ini hasil yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan pada
penentuan kadar glukosa darah.
Tabel 1 Data hasil penentuan kadar glukosa darah
Larutan
Absorpsi
Kadar glukosa darah (mg/dL)
Blanko
0,000
Standar
0,005
Sampel 1
0,002
40
Sampel 2
0,005
100
Contoh perhitungan pada sampel 1.
Pembahasan
Metode yang digunakan pada percobaan dalam perhitungan glukosa darah
bergantung pada kemampuan glukosa untuk mereduksi larutan tembaga alkali.
Pereaksi yang mengandung asam fosfomolibdat dapat membentuk kompleks
bewarna biru akibat adanya kombinasi tembaga tereduksi. Metode yang
digunakan dalam penentuan kadar glukosa darah pada percobaan ialah metode
Follin Wu yang pertama kali diperkenalkan oleh Follin dan Wu pada tahun 1919.
Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk membuat filtrat darah bebas
protein dengan pengendapan protein.
Percobaan yang dilakukan menggunakan beberapa pelarut dan pereaksi.
Larutan yang digunakan di antaranya ialah kupritartrat, fosfomolibdat, standar
glukosa, H2SO4, Na-wolframat, dan akuades. Fungsi penambahan akuades ialah
mengencerkan darah sehingga albumin dalam darah akan larut oleh akuades.
Albumin merupakan protein yang dapat larut dalam air serta dapat terkoagulasi
oleh panas. Albumin terdapat dalam serum darah dan putih telur. Penambahan Nawolframat berfungsi agar darah terbebas dari protein dengan cara mengendapkan
albumin yang terlarut dalam air. H2SO4 berfungsi sebagai katalisator untuk
mempercepat reaksi pengendapan albumin oleh Na-wolframat. Fungsi pemanasan
selama 8 menit bertujuan mempercepat reaksi (Poedjiadi 1994).
Ketika dilakukannya penambahan kupritartrat, ion kupri akan direduksi oleh
gula menjadi kupro dan mengendap sebagai Cu2O dan dengan penambahan
pereaksi fosfomolibdat, kupro oksida akan larut kembali. Larutan akan
membentuk warna biru tua yang disebabkan oleh adanya oksida Mo dengan reaksi
dapat dilihat pada gambar 1.
Kupritartrat + glukosa
Cu2O (endapan)
Cu2O (endapan) + fosfomolibdat
oksida Mo (biru tua)
Gambar 1 Reaksi yang terjadi pada metode Follin Wu
Serapan dari warna larutan merupakan ukuran dari banyaknya gula yang ada di
dalam filtrat (Murray 2006). Fosfomolibdat yang akan ditambahkan pada sampel
bersifat sangat reaktif sehingga penambahannya pada sampel yaitu ketika hendak
dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer.
Uji glukosa darah pada percobaan yang dilakukan menggunakan metode
spektrofotometri pula. Spektrofotometri merupakan salah satu cara yang dapat
digunakan dalam penentuan kadar glukosa dalam darah. Metode analisis
spektrofotometri didasarkan pada absorpsi radiasi elektromagnet. Cahaya terdiri
dari radiasi gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda akan
menimbulkan cahaya yang berbeda pula sedangkan campuran cahaya dengan
perbedaan panjang gelombang ini akan menyusun cahaya putih. Cahaya putih
meliputi seluruh spektrum tampak pada panjang gelombang 400-760 nm.
Spektrofotometri terjadi jika perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah
ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron tidak diikuti oleh
perubahan arah spin, hal ini dikenal dengan sebutan tereksitasi. Prinsip kerja
spektrofotometri
berdasarkan
hukum
Lambert Beer,
yaitu
jika
cahaya
monokromatis melalui suatu media maka sebagian cahaya tersebut akan diserap
dan sebagian lainnnnya akan dipantulkan maupun dipancarkan. Serapan dari
warna larutan diukur pada panjang gelombang 660 nm, karena glukosa memiliki
panjang gelombang maksimum pada 660 nm. Pemilihan panjang gelombang
maksimum ini bertujuan agar diperoleh konsentrasi glukosa darah lebih tepat dan
teliti, karena jika pengukuran tidak melalui panjang gelombang maksimum maka
akan menyebabkan kesalahan respon pada alat cukup besar jika terjadi sedikit
perubahan yang tidak diinginkan pada pengukuran.
Glukosa darah berasal dari beberapa sumber di antaranya ialah dari
karbohidrat makanan, senyawa glikogenik melalui glikoneogenesis, serta dari
glikogen hati oleh glikogenesis. Sistem penjaga kadar glukosa dalam darah pada
ternah ruminansia melalui proses glikolisis, glikoneogenesis, dan sebagainya
sehingga konsentrasi glukosa darah akan relatif konstan (Poedjiadi 1994). Sampel
darah yang digunakan pada percobaan ialah darah yang berasal dari darah ayam.
Kadar gula darah normal pada ternak ruminansia bervariasi, yaitu antara 40-60
mg/100 mL dan 35-55 mg/100 mL (Poedjiadi 1994). Berdasarkan tabel 1 dapat
diketahui bahwa kadar glukosa darah ayam pada sampel 1 sebesar 40 mg/dL dan
100 mg/dL. Kadar glukosa darah ayam sebesar 40 mg/dL setara dengan 40
mg/100 mL, sehingga sampel 1 menunjukkan kadar gula darah ayam dalam
kondisi normal. Sampel 2 sebesar 100 mg/dL yang setara dengan 100 mg/100 mL,
sehingga sampel 2 menunjukkan kadar gula darah ayam dalam kondisi di atas
normal. Sampling dilakukan pada darah ayam yang sama sehingga kemungkinan
adanya kesalahan dalam pengukuran dapat terjadi. Jika kadar glukosa darah yang
diperoleh sedikit di atas normal dapat dikatakan bahwa kondisi ayam tersebut
sebelum pengambilan darah ialah setelah memakan pakan. Jika kadar glukosa
darah yang diperoleh sedikit di bawah normal dapat dikatakan bahwa kondisi
ayam tersebut sebelum pengambilan darah ialah sebelum memakan pakan.
Kadar gula darah normal di dalam tubuh manusia berkisar antara 70 hingga
120 mg/dL sebelum makan dan setelah makan berada di kisaran di bawah 140
mg/dL. Beragamnya kisaran gula darah normal dipengaruhi oleh usia, genetis, dan
perbedaan pola makan. Gula darah meningkat setelah mengkonsumsi makanan
ataupun minuman yang bukan air mineral. Kadar glukosa yang tinggi disebut
dengan hiperglikemia. Apabila kadar glukosa yang diperoleh sangat tinggi jauh
dari normal merupakan tanda dari penyakit diabetes melitus. Gula darah yang
tinggi lambat laun dapat merusak mata, saraf, ginjal, atau jantung. Kadar yang
tinggi ini dapat disebabkan oleh efek samping protease inhibitor (PI). Kadar gula
darah yang sangat rendah dari normal disebut dengan hipoglikemia yang dapat
menyebabkan kelelahan hingga hilang kesadaran.
Hiperglikemia timbul karena penyerapan glukosa ke dalam sel terhambat
serta metabolismenya terganggu. Kira-kira 50% glukosa pada keadaan normal
yang masuk ke dalam tubuh mengalami metabolisme sempurna manjadi CO2 dan
H2O pada jaringan adiposa melalui proses glikolisis, 15% menjadi glukagon pada
jaringan hepar melalui proses glikogenesis dan kira-kira 30-40% diubah menjadi
lemak pada jaringan adiposa. Proses pencernaan karbohidrat pada kondisi normal
dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2 Skema pencernaan karbohidrat secara normal.
Karbohidrat dicerna menjadi glukosa sehingga kadar glukosa darah
meningkat. Insulin berperan dalam menjaga kadar glukosa darah tetap normal
dengan cara mentransfer glukosa darah ke dalam sel-sel yang membutuhkan.
glukosa darah tidak dapat digunakan secara langsung menjadi energi, tetapi harus
ditransfer terlebih dahulu ke dalam sel. Glukosa di dalam sel dapat diubah
menjadi energi melalui proses oksidasi (respirasi) yang dapat dilihat pada gambar
3.
Gambar 3 Proses oksidasi glukosa menjadi energi di dalam sel
Jika tidak segera diubah menjadi energi, glukosa darah akan diubah menjadi
glikogen dan lemak untuk disimpan sebagai energi cadangan. Proses pencernaan
karbohidrat pada kondisi terkena DM dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4 Skema perjalanan karbohidrat kondisi DM
Asupan karbohidrat dalam tubuh dapat meningkatkan kadar glukosa darah.
Defisiensi insulin menyebabkan gangguan saat glukosa darah ditransfer ke dalam
sel sehingga walaupun kadarnya berlimpah dalam darah, glukosa darah tidak
dapat diubah menjadi energi. Gangguan saat glukosa diubah menjadi glikogen dan
lemak. Glukosa yang tidak dapat diubah menjadi energi dan glikogen beserta
lemak, menyebabkan kadar glukosa darah tetap tinggi. Kondisi ini menyebabkan
glukosa akan dibuang melalui ginjal ke dalam urin sehingga urin mengandung
glukosa (glikosuria). Hal ini merupakan salah satu gejala DM. Glukosa terutama
diabsorbsi di usus halus. Hiperglikemia tidak berbahaya, kecuali bila terjadi
dengan hebat sekali sehingga darah menjadi hiperosmotik terhadap cairan intrasel.
Efek samping yang berbahaya justru akibat timbulnya glukosuria, karena
glukosuria bersifat diuretik osmotik, sehingga banyak cairan yang keluar disertai
hilangnya berbagai macam elektrolit. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya
dehidrasi dan hilangnya elektrolit pada penderita diabetes yang tidak diobati,
sehingga badan berusaha mengatasinya dengan banyak minum (polidipsia).
Polifagia timbul karena perangsangan pusat nafsu makan di hipotalamus akibat
kurangnya pemakaian glukosa di kelenjar itu.
Apabila kadar gula darah naik, maka insulin akan disekresikan, setelah itu
hepar akan terangsang dan menyebabkan terjadinya penyimpanan glukosa oleh
sebagai glikogen di hati, apabila kelebihan maka akan disimpan dalam bentuk
lemak. Begitu pula sebaliknya, apabila kadar gula dalam darah turun maka
glukagon akan disekresikan, lalu tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik
dengan meningkatkan kadar gula darah dengan pembongkaran glikogen,
pembongkaran lemak (glikogenolisis) dan seluruh sel yang memerlukan glukosa
dipaksa untuk menghemat pemakaian glukosa.
Seseorang yang mengalami hipoglikemia ini untuk mencukupi kadar gula
darah agar kembali ke normal, maka apabila glukosa tidak mencukupi, tubuh akan
merubah glikogen menjadi glukosa. Proses ini disebut glukoneogenesis, yaitu
pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat. Apabila simpanan glikogen
otot habis, maka tubuh akan menggunakan lemak dengan cara membongkanya.
Proses ini terjadi di hati. Apabila pembongkaran ini terjadi dengan proses anaerob,
asam laktat akan terbentuk secara otomatis. Penumpukan asam laktat yang
berlebihan, maka akan menyebabkan tubuh menjadi asam, hal ini bisa
menyebabkan terjadinya ketoasidosis. Ketoasidosis yang berkelanjutan maka akan
berakhir dengan shock, dan akhirnya koma, lalu terjadilah kematian. Setelah
semua lemak terbongkar dan itu tidak cukup untuk menyediakan glukosa bagi
tubuh, maka yang selanjutnya terjadi adalah pembongkaran protein.
Metode Follin Wu memiliki kelemahan, yaitu warna berangsur-angsur
memudar dibandingkan larutan standar glukosa dengan perlakuan yang sama,
sedangkan keuntungannya antara lain hanya membutuhkan dua pelarut, filtrat
yang terbentuk lebih netral, dan proses filtrasi lebih cepat. Penentuan kadar
glukosa darah dapat dilakukan dengan beberapa metode selain dengan metode
Follin Wu. Metode Follin Wu merupakan salah satu metode oksidasi-reduksi.
Metode oksidasi-reduksi lainnya juga dapat diterapkan dengan cara ion kupri
mereduksi glukosa dalam larutan alkali panas dan terbentuk ion kupro. Bila
kondisi reaksi dijaga, maka ion kupro yang terbentuk sebanding dengan glukosa
yang bereaksi dengan iodium dalam suasana asam dan kelebihan iodium di dalam
blangko dan sampel dititrasi dengan tisosulfat. Selisihnya dengan glukosa yang
ada dalam sampel.
Metode lainnya yaitu metode kondensasi dan metode enzimatik. Glukosa
(dan aldosa lain) dapat berkondensasi dengan macam-macam senyawa aromatik
dalam suasana asam panas membentuk produk-produk yang berwarna.
Hidroksimetilfurfural terbentuk dari glukosa dalam larutan asam kuat panas.
Gugus aldehida dari produk ini berkondensasi dengan suatu fenol untuk
menghasilkan senyawa hijau yang dapat diukur secara spektrofotometrik. Kadar
glukosa darah diukur dengan metode enzimatik (glukosa oksidase) menggunakan
alat glukometer. Prinsip kerja penggunaan alat ini yaitu oksigen dengan bantuan
enzim glukosa oksidase mengkatalis proses oksidasi glukosa menjadi asam
glukonat dan hidrogen peroksida. Enzim peroksidase dalam reaksi kedua
mengkatalisis reaksi oksidasi kromogen (akseptor oksigen yang tidak berwarna),
kemudian oleh hidrogen peroksidase membentuk suatu produk kromogen
teroksidasi berwarna biru yang diukur dengan glukometer. Tes strip pada
glukometer mengandung bahan kimia glukosa oksidase kurang lebih 0,8 IU,
garam naftalena, asam sulfat 42 µg, dan 3-metil-2-benzothiazolin hidrazon.
Simpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapaat disimpulkan bahwa
kadar glukosa darah ayam pada sampel pertama normal sebesar 40 mg/dL,
sedangkan pada sampel kedua di atas normal sebesar 100 mg/dL.
Daftar Pustaka
Dawn BM. 2000. Biokimia Kedokteran Dasar: Dasar-Dasar Kimiawi dan Biologis Biokimia. Jakarta: EGC.
Murray RK, DK Granner, VW Rodwell. 2006. Harper’s Illustrated Biochemistry
Amerika: The Mc Graw-Hill Companies, Inc. Ed. ke-27.
Nogrady T. 1992. Kimia Medisinal. Jilid ke-2. Bandung: ITB Press.
Poedjiadi A. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.
Winarno FG. 1984. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Wirahadikusumah M. 1985. Biokomia: Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Lipid. Bandung: ITB Press.