reaksi-reaksi biokimia sebagai sumber glukosa

REAKSI-REAKSI BIOKIMIA SEBAGAI
SUMBER GLUKOSA DARAH
Dr. MUTIARA INDAH SARI
NIP: 132 296 973
2007
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
DAFTAR ISI
I.
PENDAHULUAN.................................................................................................1
II.
SUMBER GLUKOSA DARAH.............................................................................2
III.
PERAN HORMON DALAM PENGATURAN GLUKOSA DARAH………….........8
IV.
RANGKUMAN…………………..………………………….. ……………………....10
DAFTAR KEPUSTAKAAN.........................................................................................11
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
I.
PENDAHULUAN
Glukosa yang berada di darah lazim disebut sebagai kadar glukosa darah
(KGD). Konsentrasi glukosa darah yang normal berkisar pada nilai 100 mg/dl sampai
110 mg/dl. KGD sering dipergunakan sebagai parameter keberhasilan metabolisme di
dalam tubuh, dimana akibat kondisi tertentu sehubungan dengan konsentrasi glukosa di
darah tubuh dapat mengalami keadaan yang disebut hipoglikemia yaitu kondisi
penurunan kadar glukosa darah.
Kondisi ini terjadi karena glukosa di darah untuk dapat masuk ke dalam sel-sel
tubuh memerlukan hormon insulin. Kelebihan insulin akan menyebabkan penurunan
konsentrasi glukosa di darah. Pada keadaan yang ekstrim dapat menyebabkan
keadaan koma hipoglikemia ( jika KGD turun di bawah 20 mg/dl). Ini terjadi karena
pasokan glukosa ke sel otak terganggu atau kurang karena sel otak sumber energinya
hanya glukosa.
Untuk mempertahankan KGD, di dalam tubuh dapat berlangsung beberapa
proses
yaitu: pencernaan dan absorpsi makanan mengandung karbohidrat, proses
glukoneogenesis,
dan
glikogenolisis
di
hepar
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
dan
parenkim
ginjal.
II.
SUMBER GLUKOSA DARAH
II.1.
Katabolisme dan Absorpsi Karbohidrat Dalam Saluran Pencernaan.
Karbohidrat dalam diet umumnya terdapat dalam bentuk zat pati, laktosa,
sukrosa dan selulosa. Di rongga mulut, enzim α amilase saliva bekerja pada zat pati
secara acak menghasilkan maltosa, beberapa glukosa, unit-unit moekul pati yang kecil /
dekstrin. Memasuki lambung, karena tingkat keasaman yang tinggi ( HCl) kerja α
amilase terhenti. Di usus halus, pH makanan menjadi alkali oleh sekresi dari saluran
pancreas. Pencernaan dekstrin pati dilanjutkan oleh kerja enzim α amilase pankreas
yang sama dengan enzim dari saliva.
Bila kerja α amilase menghidrolisis zat pati
sempurna, lumen usus halus akan mengandung glukosa, maltosa, isomaltosa, serta
laktosa dan sukrosa dari diet. Selulosa yang dimakan adalah polisakarida yang pada
manusia tidak ada enzim yang menghidrolisisnya dengan demikian tidak dicerna.
Selanjutnya disakarida tadi (maltosa, isomaltosa, laktosa ) dihidrolisis pada brush
border yang terdapat pada mukosa usus halus.
Hidrolisis ini oleh kerja enzim disakaridase spesifik menghasilkan monosakarida.
Monosakarida yang dihasilkan (glukosa, fruktosa, galaktosa) bersama glukosa dari
lumen akan masuk ke sistem portal lalu ditransport ke hepar.
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
II.2.
GLIKOGENOLISIS
Deretan reaksi hidrolisis glikogen menjadi glukosa, kembali menjadi sumber
energi. Merupakan proses katabolisme cadangan sumber energi. Enzim utama :
Glikogen fosforilase, memecah ikatan 1-4 glikogen. Selanjutnya enzim transferase akan
memindahkan 3 residu glukosil dari cabang terluar ke cabang lain. Pemindahan ini
menyebabkan titik cabang 1-6 terpapar. Ikatan 1-6 akan diputus oleh debranching
enzyme ( amilo [1-6]glukosidase ).
Transferase dan Debranching enzyme akan mengubah struktur bercabang glikogen
menjadi lurus membuka jalan untuk pemecahan selanjutnya oleh fosforilase
menghasilkan glukosa 1 phosphat
Glikogen + P1
(n residu)
Glukosa 1 Phosphat + Glikogen
(n-1 residu)
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
Glukosa 1 phosphat secepatnya dirobah menjadi glukosa 6 phosphat.
Di hepar dan ginjal , Glukosa 6 phosphatase mengeluarkan phosphat dari Glukosa 6
phosphat → difusi glukosa dari sel ke darah → kenaikan KGD
Pemecahan Glikogen Menghasilkan Glukosa
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI SINTESIS DAN PEMECAHAN GLIKOGEN
Enzim glikogen fosforilase dan glikogen sintase merupakan enzim utama
mengendalikan metabolisme glikogen.Rangkaian reaksi yang berlangsung meliputi
mekanisme allosterik maupun modifikasi kovalen akibat fosforilasi dan defosforilasi
protein enzim yang reversibel.Modifikasi kovalen banyak disebabkan oleh kerja cAMP,
dimana banyak hormon bekerja melalui senyawa antara ini.Fosforilase di otot dapat
diaktifkan oleh hormon epineprin melalui bantuan kerja cAMP
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
Pengaktifan cAMP di sitosol ini akan mengaktifkan Protein Kinase A.Di otot, kadar Ca2+
sitosol yang meningkat , langsung mengaktifkan fosforilase kinase.Kalmodulin, sub unit
δ nya merupakan sensor Ca2+ yang dapat merangsang berbagai enzim
kontraksi otot dan hormon-hormon yang
memobilisasi Ca2+ akan meningkatkan
pemecahan glikogen.
II.3.
Glukoneogenesis
Di saat karbohidrat tidak tersedia dengan cukup di dalam makanan, maka
senyawa nonkarbohidrat dengan jalur glukoneogenesis akan menghasilkan glukosa.
Glukoneogenesis merupakan istilah yang di gunakan untuk mencakup semua
mekanisme dan lintasan yang bertanggung jawab untuk mengubah senyawa
nonkarbohidrat menjadi glukosa. Asam amino glikogenik, asam laktat, dan gliserol
adalah tiga kelompok
substrat untuk proses ini. Dapat berlangsung setiap saat di
dalam tubuh untuk membersihkan laktat yang terbentuk dari proses glikolisis anaerob.
Glukoneogenesis dari asam amino akan berlangsung pada keadaan dimana tubuh
kekurangan / kehabisan zat hidrat arang ataupun lipid sebagai sumber energi maka.
Pada hewan memamah biak senyawa propionat merupakan sumber utama glukosa
melalui lintasan ini .
Tempat berlangsungnya Glukoneogenesis terutama di sel-sel ginjal dan hepar
(sedikit di otot dan otak).Reaksi – reaksi pada proses ini meliputi reaksi glikolisis yang
reversibel, siklus kreb, dan beberapa reaksi khusus untuk tambahan. Harus diingat
bahwa rangkaian reaksi glukoneogenesis walau menggunakan lintasan yang sama
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
dengan glikolisis , bukan merupakan kebalikan dari reaksi glikolisis.Aktivitas keduanya
diatur secara timbal balik, satu jalan relatif tidak aktif saat jalan lain aktif.
Enzim
utama
dari
proses
ini
yang
mengkatalisis
reaksi
tambahan
pada
glukoneogenesis adalah:
1. Piruvat karboksilase
2. Fosfoenol piruvat karboksikinase
3. D Fruktosa 1,6 bifosfatase
4. D Glukosa 6 fosfatase
Reaksi oleh enzim-enzim ini dapat mengelakkan (menghindarkan) reaksi –reaksi
yang irreversibel pada glikolisis. Enzim Piruvat karboksilase aktivitasnya dirangsang
oleh asetil ko A dan dihambat oleh ADP. Enzim ini akan merubah piruvat menjadi
oksaloasetat.Selanjutnya fosfoenol piruvat karboksikinase akan merobah oksaloasetat
menjadi fosfoenol piruvat. Kedua reaksi ini berlangsung di dalam mitokhondria dari sel.
Pada reaksi yang dikatalisis enzim D Fruktosa 1,6 bifosfatase, senyawa fruktosa 6
fosfat akan dibentuk dari fruktosa 1,6 –bisfosfat. Enzim ini aktivitasnya dihambat oleh
AMP dan ADP .Reaksi ini berlangsung di bagian sitosol.
Tahap terakhir pembentukan glukosa tidak berlangsung di sitosol.
Glukosa 6 fosfat akan diangkut ke retikulum endoplasma oleh transpoter (T 1) dan disini
dihidrolisis oleh enzim glukosa 6 fosfatase . Hidrolisis ini menghasilkan glukosa dan Pi
yang kemudian diangkut kembali ke sitosol oleh sepasang pengangkut / transpoter (T2
dan T3).
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
Glukagon merangsang merangsang glukoneogenesis dengan merangsang
enzim – enzim tersebut terutama fosfoenol piruvat karboksikinase. Biosintesa enzimenzim tersebut juga dipengaruhi oleh Insulin dan hormon Glukokortikoid
Defek enzim glukoneogenesis menimbulkan hipoglikemi dan asidosis laktat.
Enam ikatan fosfat berenergi tinggi digunakan untuk pembentukan glukosa dalam
reaksi ini
Jalan Reaksi Glukoneogenesis
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
III.
PERAN HORMON DALAM MENGATUR KONSENTRASI GLUKOSA DARAH
Diatur oleh fungsi pulau–pulau Langerhans dari pankreas.Langerhans produksi
hormon glukagon, insulin dan somatostatin.Hormon glukagon disekresikan sebagai
respon terhadap hipoglikemi dan mengaktifkan glikogenolisis dengan mengaktifkan
enzim fosforilase serta glikoneogenesis dari asam amino dan laktat.
Ini menimbulkan efek hiperglikemia dan kerja hormon ini berlawanan dengan kerja
hormon insulin.
Hormon insulin disekresikan sebagai respon langsung terhadap hiperglikemi.
Pemberian insulin akan menyebabkan hipoglikemia seketika.Gangguan sekresi insulin
akan menyebabkan penyakit DM. Sekresi insulin dan glukagon dihambat oleh
somatostatin.
Epineprin dan norepineprin akan menghalangi pelepasan insulin.
Epineprin menimbulkan glikogenolisis pada sel hepar serta otot karena stimulasi enzim
fosforilase. Dalam otot karena tidak adanya enzim glukosa 6 fosfatase, glikogenolisis
terjadi dengan pembentukan laktat.
Hormon pertumbuhan, ACTH dan preparat hormon diabetogenik lain cenderung
menaikkan kadar glukosa darah, antagonis dengan kerja insulin.
Hormon pertumbuhan menurunkan pengambilan glukosa oleh jaringan tertentu
misalnya otot dengan memobilisasi asam lemak bebas dari jaringan adiposa .Asam
lemak ini akan menghalangi penggunaan glukosa, sehingga dapat meningkatkan kadar
glukosa darah
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
Hormon Glukokortikoid (kortisol) meningkatkan glukoneogenesis sehingga
meningkatkan glukosa darah melalui peningkatan katabolisme protein di jaringan,
peningkatan pengambilan asam amino oleh hepar, peningkatan aktivitas enzim
transaminase dan enzim lain yang berhubungan dengan glukoneogenesis di hepar.
Glukokortikoid menghambat penggunaan glukosa dalam jaringan ekstrahepatik.
Hormon thyroid juga dipandang sebagai hormon yang mempengaruhi glukosa darah.
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
IV.
RANGKUMAN
Konsentrasi glukosa dalam darah (KGD)perlu dipertahankan dalam keadaan
normal. KGD sering dipergunakan sebagai parameter keberhasilan metabolisme di
dalam tubuh. Penurunan kadar glukosa darah dari normal dapat menyebabkan
gangguan pada tubuh, dimana jika terjadi penurunan KGD yang ekstrim turun di bawah
20 mg/ dl dapat menyebabkan keadaan koma hipoglikemia
Proses metabolisme terhadap karbohidrat yang dapat meningkatkan kadar
glukosa darah adalah pencernaan dan absorpsi makanan mengandung karbohidrat,
glukoneogenesis,
dan
glikogenolisis
di
hepar
DAFTAR KEPUSTAKAAN
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007
dan
parenkim
ginjal.
Devlin T M, PhD. Text Book of Biochemistry with Clinical Correlations 5thed. WileyLiss, New York. 2002
Greenspan F S MD, Baxter J D MD. Basic and Clinical Endocrinology 4th ed.
Appletton & Lange, California. 1994
Mark D B, PhD, Marks A MD, Smith C M, PhD. Biokimia Kedokteran Dasar, Sebuah
Pendekatan Klinis. EGC, Jakarta.2000
Murray R K, et al. Harper’s Biochemistry 25thed. Appleton & Lange. America 2003
Stryer L. Biokimia. Edisi 4. EGC, Jakarta. 2000.
Mutiara Indah Sari : Reaksi-Reaksi Biokimia Sebagai Sumber Glukosa Darah, 2007