PENCERNAAN
- Penjelasan
pencernaan
Pencernaan merupakan pemecahan makanan menjadi molekul
yang cukup kecil untuk di serap ke dalam sistem sirkulasi. Pencernaan mekanik
memecah partikel makanan menjadi lebih kecil. Pencernaan kimia melibatkan
pemecahan ikatan kovalen pada molekul organik menggunakan enzim pencernaan.
Pencernaan makanan terjadi di dalam saluran cerna yang
panjangnya 8-9 meter pada orang dewasa. Saluran cerna dimulai dari mulut,
melalui esofagus, lambung, usus halus, usus besar, rektum, dan berakhir di
anus. Saluran cerna dapat dikatakan berada “di luar” tubuh. Zat-zat gizi yang
berasal dari makanan harus melewati dinding saluran cerna agar dapat diabsorpsi
ke dalam aliran darah.
Saluran cerna merupakan sistem yang sangat kompleks
yang melakukan berbagai fungsi faali
yaitu
§
Menerima, menghaluskan, dan
transportasi bahan-bahan yang dimakan
§
Sekresi enzim cerna, asam, mukus,
empedu, dan bahan lain.
§
Pencernaan bahan-bahan yang dimakan.
§
Absorpsi dan transportasi produk
hasil cerna.
§
Transpor, penyimpanan dan ekskresi
produk-produk sisa.
Pencernaan
dilakukan melalui perubahan secara mekanis dan kimiawi,yaitu :
a)
Secara
mekanis, makanan dihancurkan melalui proses mengunyah dan
proses peristaltik.
·
Proses mengunyah memperluas
permukaan makanan sehingga enzim pencernaan dapat bekerja lebih baik.
·
Proses perisaltik yaitu proses
mengaduk dan mendorong makanan yang dimungkinkan oleh gerakan kontraksi dan
relaksasi dinding saluran cerna sehingga makanan terdorong ke bawah, menambah
penghancuran makanan dalam bentuk lebih kecil dan mengaduknya dengan sekresi
pencernaan.
b)
Secara
kimiawi, makanan dihancurkan oleh enzim–enzim pencernaan.
Enzim–enzim ini dikluarkan melalui air ludah ke mulut, melalui cairan lambung
ke dalam lambung dan melalui cairan usus halus ke dalam usus halus. Di samping
itu cairan empedu yang dikeluarkan oleh kantong empedu membantu pencernaan dan
absorpsi di dalam sel-sel usus halus. Asam klorida di dalam lambung juga
membantu pencernaan.
- Anatomi saluran cerna
a)
Mulut
Proses pencernaan dimulai dari mulut. Saat terjadi
proses pengunyahan makanan, gigi memecah makanan menjadi bagian–bagian yang
lebih kecil, dan makanan tersebut bercampur dengan air ludah untuk mempermudah
proses penelanan. Saat ditelan, makanan melewati epiglotis, suatu katup yang
mencegah makanan masuk melalui trakea menuju paru–paru. Makanan yang ditelan
disebut dengan bolus.
b)
Esofagus ke
lambung
Dari mulut, bolus melalui pipa esofagus masuk ke
lambung. Dinding lambung mengeluarkan sekresi untuk keperluan pencernaan
makanan. Pada pintu lambung ada sfingter kardiak yang menutup setelah bolus
masuk, sehingga makanan tidak kembali masuk ke esofagus. Bolus dalam lambung
bercampur dengan cairan lambung dan digiling halus menjadi cairan yang
dinamakan kimus (chyme). Lambung
kemudian sedikit demi sedikit menyalurkan kimus melalui sfingter pilorus ke
dalam usus halus, setelah sfingter pilorus menutup.
c)
Usus halus
Pada bagian atas usus halus, kimus melewati lubang
saluran empedu. Cairan empedu dapat menetes dari dua alat, yaitu kantong empedu
dan pankreas. Kimus kemudian melalui empat bagian yaitu :
·
Usus halus,
·
Duodenum (usus dua belas jari),
·
Jejunum (bagian usus halus sesudah
duodenum sampai ke ileum),
·
Ileum (ujung usus halus), yang
panjangnya kurang lebih 6 meter.
Sebagian
besar pencernaan diselesaikan di doudenum, jejunum dan ileum terutama berfungsi
mengabsorpsi zat–zat gizi.
d)
Usus besar
Kimus melalui sfingter lain, yaitu katup ileosekal
yang berada pada awal usus besar di bagian kanan perut. Kimus kemudian melewati
lubang lain yang menuju ke apendiks (usus buntu) dan berjalan melalui usus
besar naik (ascending colon), ke usus besar melintang (transverse colon) dan ke
usus besar turun (descending colon) ke dalam rektum.
e)
Rektum
Saat kimus melalui usus besar dan menuju ke rektum,
air dikeluarkan dari kimus sehingga terdapat sisa yang semi-padat. Otot–otot
rektum menahan sisa makanan ini hingga saatnya untuk dikeluarkan dari tubuh.
Pada saat itu, otot rektum mengendor dan sisa makanan keluar melalui sfingter
terakhir, yaitu terbukanya anus.
- Proses pencernaan
a)
Peristaltik
Bolus dari ujung esofagus bergerak dengan gerakan
peristaltik, yaitu gerakan bergelombang yang disebabkan oleh kontraksi otot
pada dinding saluran cerna yang mendorong makanan di sepanjang saluran cerna.
Gerakan–gerakan ini dilakukan oleh otot–otot yang melingkar dan yang memanjang.
Saat otot melingkar berkontraksi, otot memanjang akan relaksasi, dan saluran
mengecil. Sedangkan, pada kondisi yang berlawanan, saluran akan membesar.
b)
Proses di
dalam lambung
Lambung memiliki dinding paling tebal dan otot paling
kuat dibandingkan dengan bagian pencernaan lainnya. Lambung juga memiliki
lapisan otot diagonal yang secara bergantian melakukan kontraksi dan relaksasi.
Saat ketiga otot tersebut menekan kimus ke bawah, sfingter pilorus tetap tertutup
rapat untuk mencegah kimus masuk ke doudenum. Hal ini berakibat kimus diaduk
dan ditekan ke bawah, mengenai sfingter pirolus, tetapi tetap berada di
lambung.
c)
Segmentasi
Alat pencernaan tidak saja mendorong, akan tetapi
secara periodik juga memeras isisnya sepanjang saluran, sehingga memungkinkan
getah pencernaan dan sel–sel dinding usus bersentuhan baik dengan saluran
cerna.
d)
Kontraksi
sfingter
Ada empat jenis otot sfingter yang membagi saluran
cerna ke dalam bagian-bagian utama. Otot-otot ini mencegah terjadinya arus
balik isi saluran cerna. Sfingter kardiak mencegah isi lambung kembali ke
esofagus. Sfingter pirolus mencegah isi usus kembali ke lambung dan menjaga
agar bolus tinggal cukup lama di dalam lambung untuk memungkinkan pencampuran
yang baik dengan getah lambung dan menjadikannya lebih halus. Pada ujung usus
halus ada sfingter ileosekal yang berfungsi mengosongkan isi usus halus ke
dalam usus besar.
- Contoh pencernaan
a) Karbohidrat
Pemecahan karbohidrat terdiri dari
polisakarida utama, seperti amilum, disakarida seperti sukrosa dan
laktosa (gula susu) dan monosakarida seperti glukosa dan fruktosa
(ditemukan pada banyak buah).
Selama proses pencernaan,
polisakarida dipecah menjadi rantai yang lebih pendek dan akhirnya menjadi
disakarida atau monosakarida. Disakarida dipecah menjadi monosakarida.
Pencernaan karbohidrat dimulai pada
bagian rongga mulut dengan mencerna sebagian pati dengan amilase ludah.
Pencernaan karbohidrat berlanjut di usus oleh amilase penkreas. Beberapa jenis
enzim disakarida yang dihasilkan oleh mikrovili dari epitel usus mencerna disakarida
menjadi monodsakarida. Monosakarida seperti glukosa dan galaktosa diserap oleh
sel epitel usus dengan kotransport yang dipicu oleh gradien konsentrasi ion
sodium.
Monosakarida seperti fruktosa
diserap dengan difusi terfasilitasi. Monosakarida dipindahkan oleh difusi
terfasilitasi menuju kapiler dari vili usus dan dibawa oleh sistem porta
hepatika ke hati, dimana gula nonglukosa diubah menjadi glukosa. Glukosa masuk ke dalam sel tubuh dengan
difusi terfasilitasi. Rata-rata pengangkutan glukosa kedalam semua tipe sel
sepenuhnya disebabkan oleh insulin dan dapat meningkat 10 kali lipat pada suatu
ketika.
b) Lemak
lemak adalah molekul yang tidak
larut dalam air atau hanya sedikit sekali larut dalam air. Termasuk di dalamnya
adalah trigliserida, fosfolipid, kolesterol, steroid dan vitamin larut lemak.
Trigliserida juga disebut triasilgliserol, yag terdiri dari 3 molekul asam
lemak dan satu molekul gliserol yang bersama membentuk ikatan kovalen.
Langkah pertama proses pencernaan
lemak adalah emulsifikasi, yang merupakan transformasi tetes lemak yang besar
menuju tetes lemak yang cukkup kecil. Enzim yang memecah lipid (lipase
pankreas) adalah larut dalam lemak dan dapat mencerna lemak hanya dengan
bekerja dalam permukaan dari tetes lipid tersebut.
Proses Emulsifikasi meningkatkan
bagian muka lipid yang terbuka bagi enzim pencernaan untuk menurunkan ukuran
tetes lemak. Emulsifikasi direkomendasikan oleh garam empedu yang disekresikan
oleh hati dan disimpan dalam kantung empedu. Lipase mencerna molekul lemak. Lipase dikeluarkan atau
disekresikan dalam jumlah yang sangant banyak. Jumlah yang kecil lipase lidah
disekresikan dalam rongga mulut, lipase tertelan bersama makanan dan mencerna
lipid dalam jumlah yang kecil di perut.
Perut juga menghasilkan lipase
lambung dalam jumlah yang sangat sedikit. Produk utama pencernaan lipase adalah
asam lemak bebas dan monogliserida. Kolesterol dan phospolipid juga bagian dari
hasil pencernaan lipid. Satu lipid
dicerna di usus, garam empedu terkumpul disekitar tetes lemak kecil untuk
membentuk micel. Bagian ujung hidrofobik dari garam empedu berada di luar asam
lemak bebas, kolesterol, dan mogliserida pada bagian tengah dari micel. Ujung hirofobik berada di sisi luar
dalam dari lingkugan air. Ketika micel bersentuhan dengan sel epitel usus
halus, kandungan dari micel masuk ke plasma membran epitel sel dengan
difusi sederhana.
c) Protein
Pencernaan protein dimulai dalam
lambung, tempat pepsin memecah sejumlah hubungan peptida. Seperti banyak enzim
yang berhubungan dalam pencernaan protein, pepsin disekresikan dalam bentuk
prekursor tidak aktif (proenzim) dan diaktifasi di dalam tractus
gastrointestinalis (Lambung). Prekursor pepsin disebut pepsinogen dan
diaktifasi oleh asam hihdroklorida lambung (HCl). Mukosa lambung manusia
mengandung sejumlah pepsinogen berhubungan yang dapat dibagi dalam 2 gugusan
yang berbeda secara imunohistokimiawi, pepsinogen I dan pepsinogen II.
Pepsinogen I hanya ditemnukan di
daerah pangkreas asam, sedangkan pepsinogen II selain ditemukan di pankreas
asam juga ditemukan di pilorus. Pepsin menghidrolisis ikatan antara asam amino
aromatik seperti fenilalanin atau tirosin dan asam amino kedua, sehingga produk
pencernaan protein adalah polipeptida yang ukurannya sangat berfariasi.
Suatu gelatinase yang mencairkan
gelatin juga ditemukan di dalam lambung. Kimosin suatu enzim lambung pembeku
susu yang disebut rennin ditemukan di lambung hewan muda, tetapi mungkin
tidak ada pada manusia.
Didalam usus halus, polipeptida dari
hasil pencernaan di lambung dicerna lebih anjut oleh enzim proteolitik kuat
pankreas dan mukosa usus. Tripsin, kemotripsin dan elastase bekerja pada
ikatan peptida interior dalam molekul peptida dan dinamai endopeptidase. Karboksipeptidase
dan aminopeptodase batas sikat sel mukosa merupakan eksopeptidase yang
menghirolisis asam amino pada ujung karboksi dan amino dari polipeptida.
Sejulmlah asam amino bebas
dibebaskan di dalam lumen usus, tetapi lainnya dibebaskan pada pemukaan sel oleh
aminopeptodase dan peptidase di dalam batas sikat sel mukosa. Beberapa di- dan
tripeptida ditransport secara aktif ke dalam sel usus dan dihidrolisis oleh
peptidase intersel bersama asam amino yang memasuki aliran darah. Sehingga
pencernaan protein hingga akhir menjadi asam amino timbul dalam 3 lokasi
yaitu lumen usus, batas sikat sel mukosa usus halus dan sitoplasma sel mukosa
usus halus.
d) Air
Sekitar 9 liter air masuk ke dalam
saluran pencernaan setiap hari, sekitar 92% diabsorbsi oleh usus halus, dan
lainnya 6-7% diserap di usus besar. Air dapat bergerak secara langsung menembus
dinding dari usus halus. Gradien osmotik secara langsung berkaitan terhadap
difusi ini. Ketika kim mencair, air diserap dengan osmosis melewati
dinding usus menuju darah. Ketika kim sangat padat dan sedikit
mengandung air, air dipindahkan dengan osmosis menuju lumen dari usus halus.
Nutrisi diserap oleh usus halus,
tekanan osmotik diturunkan sebagai akibatnya air bergerak dari usus menuju
sekitar cairan ekstraseluler. Air dalam cairan ekstraseluler kemudian dapat
masuk peredaran darah. Karena gradien osmotik dihasilkan sebagaimana nutrisis
diserap di usus halus, 92% dari air yang masuk usus halus dengan jalan rongga
mulut, perut atau secresi usus akan diserap.
- Gangguan kesehatan saluran
pencernaan
Sistem pencernaan yang tidak sesuai
atau tidak terkontrol dengan baik, dapat berdampak buruk pada kesehatan alat
pencernaan di dalam tubuh. Efeknya dapat mengakibatkan munculnya gangguan pada
sistem pencernaan tubuh. Beberapa gangguan-gangguan pencernaan yaitu :
1)
Gigi busuk
dan napas berbau
Salah satu munculnya napas berbau
ialah keadaan gigi yang kurang diperhatikan. Gigi yang membusuk dapat menjadi
faktor dari munculnya napas yang berbau. Pembusukan pada akar-akar gigi
mengakibatkan abses di dalam gusi dengan nanah yang busuk baunya, sehingga
napas yang keluarpun beraroma tidak sedap. Selain itu, bau busuk yang timbul
juga dapat disebabkan karena kuman-kuman pembusuk yang berada di dalam
lubang-lubang tak kasat mata yang berada di dalam gigi. Napas yang tidak sedap
juga dapat disebabkan karena lambung mengalami peradangan, sehingga makanan
kurang dicernakan dengan sempurna.
2)
Kesulitan
untuk menelan
Suatu tumor, seperti pada kelenjar
gondok yang mudah menjadi besar, atau gondok nadi pada aorta, ataupun kanker,
dapat mengganggu proses menelan yang normal. Gumpalan makanan sering menyumbat
saluran makanan sehingga harus dikeluarkan melalui sebuah pembuluh panjang yang
disebut oesophagoscope. Kesulitan menelan kadang-kadang terjadi sesudah
menderita penyakit tertentu seperti polio, diphtheria, syphilis, atau
bermacam-macam bentuk keracunan, ketagihan minuman keras, histeria, dan adanya
gangguan pikiran.
3)
Gangguan
pencernaan (Indigesto)
Orang yang menderita gangguan
pencernaan mengeluh karena menderita banyak penyakit, seperti perasaan mual,
nyeri ulu hati, sakit perut bagian atas, dan perut gembung, atau merasa
kepenuhan di dalam perut sesudah makan. Perasaan tidak enak ini sering timbul
karena makan terlalu cepat atau karena makanan tidak dikunyah dengan baik.
Kesulitan kadang-kadang disebabkan oleh kurangnya gigi. Gangguan-gangguan emosi
dan ketegangan pikiran yang hebat juga menjadi sebab-sebab yang biasa untuk
rasa perut gembung dan gangguan pencernaan.
4)
Gastritis
Gastritis adalah peradangan pada
selaput lendir lambung. Penyakit ini menyebabkan timbul keluhan-keluhan seperti
nyeri, hilang nafsu makan, mual, muntah-muntah, sakit kepala, dan pening.
Penyakit ini kadang-kadang terjadi sesudah penyakit campak, diphtheria, radang
paru-paru oleh virus, dan thypus abdominalis.
5)
Ulcus
Peptikum
Ulcus peptikum adalah penyakit
berbentuk borok atau erosi pada selaput lendir yang melapisi semua saluran
pencernaan. Penyakit ini lebih sering terjadi di dalam lambung, usus 12 jari,
maupun ujung bawah kerongkongan. Penyakit ini sering terjadi pada orang dengan
kandungan HCl di dalam lambungnya tinggi.
6)
Diare
Apabila kimus dari perut
mengalir ke usus terlalu cepat maka defekasi menjadi lebih sering dengan feses
yang mengandung banyak air. Keadaan seperti ini disebut diare. Penyebab diare
antara lain ansietas (stres), makanan tertentu, atau organisme perusak yang
melukai dinding usus. Diare dalam waktu lama menyebabkan hilangnya air dan
garam-garam mineral, sehingga terjadi dehidrasi.
7)
Konstipasi
(sembelit)
Sembelit terjadi jika
kimus masuk ke usus dengan sangat lambat. Akibatnya, air terlalu banyak diserap
usus, maka feses menjadi keras dan kering. Sembelit ini disebabkan karena
kurang mengkonsumsi makanan yang berupa tumbuhan berserat dan banyak mengkonsumsi
daging.
8)
Tukak lambung
Dinding lambung
diselubungi mukus yang di dalamnya juga terkandung enzim. Jika pertahanan mukus
rusak, enzim pencernaan akan memakan bagian-bagian kecil dari lapisan permukaan
lambung. Hasil dari kegiatan ini adalah terjadinya tukak lambung. Tukak lambung
menyebabkan berlubangnya dinding lambung sehingga isi lambung jatuh di rongga
perut. Sebagian besar tukak lambung ini disebabkan oleh infeksi bakteri jenis
tertentu.
ABSORBSI
- Anatomi sistem absorpsi
Absorpsi zat-zat gizi terutama terjadi pada permukaan
usus halus. Usus halus yang panjangnya kurang lebih enam meter dan diameter
kurang lebih 2,5 cm, mempunyai luas permukaan 200 m2. Usus halus
berbentuk lipatan-lipatan. Tiap lipatan memiliki ribuan jonjot- jonjot yang dinamakan
vili. Sebuah vili terdiri atas
ratusan sel yang masing-masing mempunyai bulu yang sangat halus, dinamakan
mikrovili. Di dalam celah-celah antar vili terdapat kripta-kripta berupa
kelenjar yang mengeluarkan getah-getah usus ke dalam saluran usus halus.
- Sistem absorpsi
Vili secara terus-menerus dalam keadaan bergerak. Tiap
vilus dilapisi oleh lapisan otot yang sangat tipis. Tiap molekul zat gizi yang
ukurannya cukup kecil untuk diserap, terjadi di dalam mikrovili dan diserap ke
dalam sel. Pada tiap vili terdapat pembuluh-pembuluh darah dan
pembuluh-pembuluh limfe yang berasal dari sistem peredaran darah dan sistem
limfe, yang merupakan sistem transportasi zat-zat gizi. Saluran
cerna bekerja secara selektif. Bahan yang dibutuhkan tubuh dipecah dalam bentuk
yang dapat diserap dan diangkut ke seluruh tubuh, dan bahan yang tidak
digunakan dikeluarkan dari tubuh.
- Cara absorpsi
Absorpsi merupakan proses yang sangat kompleks dan
menggunakan empat cara : pasif, fasilitatif, aktif, dan fagositotis. Absorpsi pasif
trejadi bila zat gizi diabsorpsi tanpa menggunakan alat angkut atau energi.
Absorpsi fasilitatif menggunakan alat angkut protein untuk memindahkan zat gizi
dari saluran cerna ke sel yang mengabsorpsi. Absorpsi aktif menggunakan alat
angkut protein dan energi.
- Contoh absorpsi
a)
Lemak
Di dalam retikulum endoplasma halus dari sel epitel
usus, asam lemak bebas bergabung dengan monogliserida membentuk trigliserida.
Sintesis protein di sel epitel berfungsi untuk mengemas trigliserida,
fosfolipid dan kolesterol membentuk kilomikron.
Pada dasarnya kilomikron mengemulsi lemak sebelum
masuk ke aliran darah. Proses ini menyerupai kegiatan lesitin dan asam lemak
usus halus dalam upaya mengemulsi lemak makanan selama proses pencernaan. Dalam
absorbsi trigliserida dan lipida besar lainnya (kolesterol) yang terbentuk
dalam usus halus dikemas untuk diabsorbsi secara aktif dan ditransportasi oleh
darah. Bahan bahan ini tergabung dengan protein yang khusus dan membentuk alat
angkut lipid yang dinamakan lipoprotein. Tubuh membentuk empat macam
lipoprotein, yaitu kilomikron, low density lipoprotein(LDL), very low density
lippoprotein(VLDL), dan high density lippoprotein (HDL).
Lipoprotein yang mengangkut lemak dari saluran cerna
ke dalam tubuh dinamakan kilomikron. Kilomikron diabsorbsi melalui dinding usus
halus ke dalam sistem limfe untuk kemudian melalui duktus torasikus di
sepanjang tulang belakang masuk ke dalam vena besar tengkuk dan seterusnya
masuk ke dalam aliran darah.
b)
Air dan Mineral
Semua pergerakan air melintasi bentangan saluran
pencernaan seperti sekresi kelenjar melibatkan aliran air pasif karena
adanya gradian konsentrasi. Air cenderung mengalir ke larutan yang
mempunyai konsentrasi solut yang lebih tinggi. Apabila 2 larutan
dipisahkan oleh membran semipermiabel, air cenderung berpindah ke konsentrasi
solut yang lebih tinggi. Sel-sel epithelial terus menerus mengabsorbsi
nutrien dan ion dan aktivitas ini secara perlahan-lahan menurunkan konsentrasi
solut di lumen. Dengan menurunnya konsentrasi solut, air berpindah ke
jaringan sekelilingnya mempertahankan keseimbangan osmotik. Setiap hari,
kira-kira 2 L air memasuki saluran pencernaan dalam bentuk makanan atau
minum. Sekresi saliva, lambung, usus, pankreas dan empedu menambah
jumlah sebanyak 7 L dan dari keseluruhan ini, hanya kira-kira 150 ml yang
hilang melalui feses.
c)
Vitamin
Vitamin merupakan komponen organik yang diperlukan
dalam jumlah yang sangat sedikit. Ada 2 kelompok utama vitamin :
Vitamin yang larut dalam lemak yaitu A,D,E, dan K dan vitamin yang larut dalam
air yaitu vitamin B, C. Semua vitamin yang larut dalam air mudah
diabsorbsi melalui difusi melintasi epithelium pencernaan kecuali vit B12 yang
tidak dapat diabsorbsi dalam jumlah yang normal kecuali berikatan dengan
faktor intrinsik glikoprotein yang dihasilkan oleh sel-sel parietal
lambung. Kombinasi ini kemudian diabsorbsi melalui transport aktif.
Vitamin yang larut dalam lemak diabsorbsi dari misel bersama dengan asam lemak
dan monogliserida. Vitamin K yang dihasilkan oleh kolon diabsorbsi
bersama lipid lain yang dilepaskan melalui kerja bakteri
SISTEM EKSKRESI
- Pengertian
Ekskresi
Sistem ekskresi adalah proses pengeluaran
zat-zat sisa hasil metabolisme yang sudah tidak digunakan lagi oleh tubuh.
Sedangkan kebalikan dari sistem ini adalah sistem sekresi yaitu proses
pengeluaran zat-zat yang berguna bagi tubuh. Alat-alat ekskresi manusia berupa
ginjal, kulit, hati, paru-paru dan colon.
Hasil sistem ekskresi dapat dibedakan menjadi :
·
Zat cair yaitu berupa
keringat, urine dan cairan empedu.
·
Zat padat yaitu berupa
feces.
·
Gas berupa CO2.
·
Uap air berupa H2O.
- Organ ekskresi
manusia
a.
Ginjal
Di dalam tubuh kita ada sepasang ginjal, terletak
disebelah kiri dan kanan ruas tulang pinggang di dalam rongga perut. Letak
ginjal kiri lebih tinggi daripada ginjal kanan, karena di atas ginjal kanan
terdapat hati yang banyak mengambil ruang. Ginjal berfungsi menyaring darah.
Ginjal
terdiri atas tiga bagian yaitu:
·
Kulit Ginjal (korteks)
·
Sumsum ginjal (medula)
·
Rongga ginjal (pelris)
Pada bagian kulit ginjal terdapat alat penyaring darah
yang disebut nefron. Setiap nefron tersusun dari badan Malpighi dan
saluran panjang (tubula) yang bergelung. Badan Malpighi tersusun dari
glomerolus dan simpai Bowman. Glomerulus berupa anyaman pembuluh kapiler darah,
sedangkan simpai Bowman berupa cawan berdinding tebal yang mengelilingi
glomerulus. Sumsum ginjal merupakan tempat berkumpulnya pembuluh-pembuluh halus
dari simpai Bowman. Pembuluh-pembuluh halus tersebut mengalirkan urine ke
saluran yang lebih besar dan bermuara di rongga ginjal. Selanjutnya urine
dialirkan melalui saluran ginjal (ureter) dan ditampung di dalam kantong kemih.
Jika kantong kemih banyak mengandung urine, dinding kantong tertekan sehingga
otot melingkar pada pangkal kantong meregang. Akibatnya timbul rasa buang air
kecil. Selanjutnya urine dikeluarkan melalui saluran kemih (uretra).
Ginjal
memiliki beberapa fungsi, antara lain:
1)
Mengatur volume di dalam tubuh.
2)
Mengatur keseimbangan osmotik dan
mempertahankan keseimbangan ion dalam plasma.
3)
Mengatur keseimbangan asam basa
cairan tubuh.
4)
Mengekskresikan sisa-sisa hasil
metabolisme.
5)
Fungsi hormonal dan metabolisme.
Cara Kerja Ginjal
Darah yang banyak mengandung sisa metabolisme masuk ke
ginjal melalui pembuluh nadi ginjal. Cairan yang keluar dari pembuluh darah
masuk ke nefron. Air, gula, asam amino dan urea terpisah dari darah kemudian
menuju simpai Bowman. Proses ini disebut filtrasi. Dari sekitar 180 liter air
yang disaring oleh simpai Bowman setipa hari, hanyau liter yang diekskresikan sebagai
urine. Sebagian besar air diserap kembali di dalam pembuluh halus. Cairan dari
simpai Bowman menuju ke saluran pengumpul. Dalam perjalanan tersebut terjadi
penyerapan kembali glukosa dan bahan-bahan lain oleh aliran darah. Peristiwa
ini disebut reabsorpsi. Bahan-bahan seperti urea dan garam tidak direabsorpsi
bergabung dengan air menjadi urine.
Dalam keadaan normal, urine mengandung: air, urea dan
ammonia yang merupakan sisia perombakan protein. Garam mineral, terutama garam
dapur. Zat warna empedu yang memberi warna kuning pada urine. Zat yang
berlebihan dalam darah seperti vitamin, obat-obatan pada hormone. Jika dalam
urine terdapat protein, hal itu menunjukkan adanya kerusakan di dalam ginjal.
b.
Kulit
Melalui
kulit dikeluarkan zat sisa berupa keringat. Kulit terdiri atas tiga lapisan
yaitu:
1) Lapisan
kulit ari (epidermis)
Kulit ari tersusun dari dua lapisan yaitu lapisan
tanduk dan lapisan malpighi. Lapisan tanduk adalah bagian kulit yang
paling luar terdiri atas sel-sel mati dan dapat mengelupas. Lapisan Malpighi
terletak di bawah lapisan tanduk dan terdiri atas sel-sel hidup. Pada
lapisan Malpighi terdapat pigmen yang memberi warna pada kulit dan melindungi
kulit dari sinar matahari. Bila lapisan Malpighi tidak mengandung pigmen, orang
tersebut dinamakan albino.
2) Lapisan
kulit jangat
Kulit jangat berisi pembuluh darah, kelenjar keringat,
kelenjar minyak, kantong rambut, ujung saraf perasa panas, dingin, nyeri, dan
sentuhan. Akar rambut dan batang rambut berada dalam kantong rambut. Dekat akar
rambut terdapat otot polos yang berfungsi menegakkan rambut pada saat merasa
dingin atau merasa takut.
3) Jaringan
ikat bawah kulit
Jaringan ikat bawah kulit banyak mengandung lemak yang
berguna sebagai cadangan makanan, menahan panas tubuh, dan melindungi tubuh
bagian dalam terhadap benturan dari luar.
Selain
sebagai alat pengeluaran, kulit juga berfungsi sebagai:
·
Pelindung tubuh terhadap kuman dari
luar
·
Tempat menyimpan kelebihan lemak
·
Pengatur suhu tubuh
·
Tempat pembuatan vitamin D dan
provitamin D
·
Indera peraba
·
Pelindung
c. Hati
Hati terletak didalam rongga perut sebelah kanan di
bawah diafragma. Hati menghasilkan empedu yang kemudian ditampung dalam kentong
empedu dan disalurkan ke usus dua belas jari melalui saluran empedu. Empedu
berasal dari sel darah merah yang telah rusak dan dihancurkan dalam limpa.
Selain
sebagai alat ekskresi, hati berfungsi:
Mengatur kadar gula dalam darah
Menyimpan gula dalam bentuk glikogen
Menetralkan racun yang masuk ke
dalam tubuh
Sebagai tempat pembuatan protombin
dan fibrinogen
Sebagai tempat pengubah provitamin A
menjadi vitamin A
Sebagai tempat pembentukan urea
d. Paru-paru
Paru-paru adalah organ yang bertindak
sebagai alat pernapasan. Selain itu
paru-paru juga bertindak sebagai alat ekskresi
dengan mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Kedua
zat ini harus dikeluarkan supaya tidak mengganggu fungsi tubuh. Paru-paru terletak di dalam rongga dada dan
bagian bawahnya menempel pada diafragma.
Pada proses pernafasan dihasilkan zat sisa berupa
karbondioksida dan uap air yang akan keluar melalui lubang hidung, zat sisa itu
harus dikeluarkan karena dapat mengganggu fungsi tubuh.
Manusia memiliki sepasang paru-paru yang terletak di
rongga dada. Paru-paru berfungsi sebagai organ pernafasan yaitu menghirup
oksigen dan mengeluarkan CO2 + uap air. Uap air dan CO2 berdifusi di dalam
alveolus kemudian dikeluarkan melalui lubang hidung.
- Contoh Ekskresi
Proses pembentukan urin
Urin terbentuk pada nefron dengan cara menyaring
darah dan mengambil bahan-bahan yang masih dibutuhkan oleh tubuh.
Tahap pembentukan urin meliputi tahap filtrasi (penyaringan), reabsorpsi
(penyerapan kembali), dan augmentasi (pengeluaran zat).
Glomerulus menerima darah dari arteriola aferen
dan mengeluarkan melalui arteriola eferen. Darah di dalam glomerulus
berada dalam tekanan jantung. Dengan adanya tekanan ini air dan
molekul-molekul kecil di dalam darah (kecuali protein) disaring di
dalam glomerulus melalui dinding kapiler. Hasil filtrasi (saringan)
ini disebut filtrat glomerulus. Filtrat glomerulus (urin
primer) terkumpul di dalam kapsula bowman. Filtrat glomerulus masih
mengandung glukosa, asam amino, dan garam-garam.
Dari kapsul bowman, filtrat glomerulus masuk ke
tubulus proksimal. Di dalam tubulus proksimal berlangsung reabsorpsi
(penyerapan kembali) glukosa, asam amino, dan sejumlah besar ion-ion
anorganik seperti Na+, K+, Ca++, Cl–.
Penyerapan ini terjadi secara transfor aktif.
Bahan-bahan yang direabsorpsi tersebut kemudian dikembalikan ke
dalam darah. Hasil dari proses ini terbentuk berupa urin
sekunder (filtrat tubulus). Filtrat tubulus mengandung nitrogen,
urea. Filtrat tubulus kemudian masuk ke ansa henk, lalu masuk ke tubulus
distal.
Di dalam tubulus ini terjadi augmentasi atau
penambahan zat-zat sisa yang tidak dibutuhkan lagi oleh tubuh. Di bagian
ini terbentuk urin yang sesungguhnya. Di dalam urin ini terkandung
air, urea dan garam. Urin disalurkan ke rongga ginjal, kemudian ke kantung
kemih (vesika urinoria) melalui ureter. Apabila urin dalam kantung kemih
sudah penuh maka akan ada rasa ingin kencing. Urin keluar dari kantung
kemih dan keluar tubuh melalui uretra. Urin normal mengandung
air, urea, garam dapur, zat warna empedu (urin berwarna
kuning), obat-obatan atau hormon.
SISTEM
METABOLISME KARBOHIDRAT
- Pengertian
metabolisme
Metabolisme adalah pertukaran zat
antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara
suatu sel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya. Metabolisme
berasal dari kata Yunani “Metabole” ynisme hang berarti perubahan.
Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antaara satu sel atau secara
keseluruhan dengan lingkungannya. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting
adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan.
Sebelum sel melakukan pembelahan, maka protoplasma
akan aktif mengumpulkan serta mensintesa karbohidrat, protein, lemak dan banyak
lagi senyawa kompleks yang merupakan bagian dari protoplasma dan dinding sel.
Bahan dasar untuk sintesa senyawa organik tersebut adalah unsur-unsur organik
yang diserap oleh akar dan gula yang dibentuk dari karbon dioksida dan air pada
proses fotosintesa (asimilasi karbon).
Metabolisme adalah segala
proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai
makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti
manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai
senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.
Metabolisme meliputi proses sintesis
(anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel
hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang penting
dalam metabollisme adalah perenannya dalam penawar racun atau detoksifikasi.
- Proses metabolisme
Proses metabolisme yang terjadi didalam sel merupakan
aktivitas yang sangat terkoordinasi, melibatkan kerjasama berbagai system enzim
yang mengkatalis reaksi-reaksi secara bertahap dan memerlukan pengaturan
metabolic untuk mengendalikan mekanisme reaaksinya.
Proses metabolisme bagi organisme hidup memiliki empat
fungsi spesifik, yaitu :
a) Untuk
memperoleh energi kimia dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan
yang kaya
energi yang berasal dari lingkungan.
b) Untuk
mengubah molekul zat-zat makanan (nutrisi) menjadi perkursor unit pembangun
bagi
biomolekul sel.
c) Untuk
menyusun unit-unit pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida,
polisakarida, dan komponen sel lain. Untuk membentuk dan merombak
biomolekul.
- Tahapan metabolisme karbohidrat
a.
Glikolisis
Glikolisis
adalah katabolisme glukosa yang berlangsung di dalam sitosol semua sel,
menjadi:
1) asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia
oksigen)
2) asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia
oksigen)
Glukosa
mengalami fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisir oleh enzim
heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans
pancreas. ATP diperlukan sebagai donor fosfat dan bereaksi sebagai kompleks
Mg-ATP. Satu fosfat berenergi tinggi digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
Mg2+
Glukosa + ATP à
glukosa 6-fosfat + ADP
Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat
dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase. Enzim ini hanya bekerja pada
anomer α-glukosa 6-fosfat.
α-D-glukosa 6-fosfat à α-D-fruktosa
6-fosfat
Fruktosa
6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim
fosfofruktokinase. ATP menjadi donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
α-D-fruktosa 6-fosfat +
ATP à D-fruktosa 1,6-bifosfat
Fruktosa
1,6-bifosfat dipecah menjadi gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton
fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6-bifosfat
aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat à D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat
Gliseraldehid
3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi
interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim
fosfotriosa isomerase.
D-gliseraldehid 3-fosfat à dihidroksiaseton
fosfat
Gliseraldehid
3-fosfat dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat dengan bantuan enzim
gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase. Dihidroksi aseton fosfat bisa diubah
menjadi gliseraldehid 3-fosfat maka juga dioksidasi menjadi
1,3-bifosfogliserat.
D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ +
Pi à 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
Atom-atom
hidrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang
terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga
fosfat berenergi tinggi. (+3P)
Karena
fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid
3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan
demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa).
Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat,
maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan
menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
Pada
1,3 bifosfogliserat, fosfat posisi 1 bereaksi dengan ADP menjadi ATP dibantu
enzim fosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah
3-fosfogliserat.
1,3-bifosfogliserat +
ADP à 3-fosfogliserat + ATP
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka
energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat
dengan bantuan enzim fosfogliserat mutase.
3-fosfogliserat à 2-fosfogliserat
2-fosfogliserat
diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Enolase
dihambat oleh fluoride. Enzim ini bergantung pada Mg2+ atau Mn2+.
2-fosfogliserat à fosfoenol
piruvat + H2O
Fosfat
pada PEP bereaksi dengan ADP menjadi ATP dengan bantuan enzim piruvat kinase.
Enol piruvat yang terbentuk dikonversi spontan menjadi keto piruvat.
Fosfoenol piruvat + ADP à piruvat + ATP
Karena
ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil
energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
Jika
tak tersedia oksigen (anaerob), tak terjadi reoksidasi NADH melalui pemindahan
unsur ekuivalen pereduksi. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat
dengan bantuan enzim laktat dehidrogenase.
Piruvat + NADH + H+ à L(+)-Laktat
+ NAD+
Dalam
keadaan aerob, piruvat masuk mitokondria, lalu dikonversi menjadi asetil-KoA,
selanjutnya dioksidasi dalam siklus asam sitrat menjadi CO2
|
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
|
|
hasil tingkat substrat
|
:
|
+ 4P
|
|
hasil oksidasi respirasi
|
:
|
+ 6P
|
|
jumlah
|
:
|
+10P
|
|
dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P
|
:
|
- 2P
|
|
|
|
+ 8P
|
|
Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai
berikut:
|
|
hasil tingkat substrat
|
:
|
+ 4P
|
|
hasil oksidasi respirasi
|
:
|
+ 0P
|
|
jumlah
|
:
|
+ 4P
|
|
dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P
|
:
|
- 2P
|
|
|
|
+ 2P
|
Oksidasi piruvat
Dalam
jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA,
yang terjadi di dalam mitokondria sel. Jalur ini merupakan penghubung antara
glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur ini juga merupakan konversi glukosa
menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat
menjadi karbohidrat.
Rangkaian
reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai
berikut:
·
Dengan
adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi
hidroksietil TDP terikat oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenase.
Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.
·
Hidroksietil
TDP bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu kelompok prostetik
dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya
TDP lepas.
·
Selanjutnya
dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA, dengan
hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.
·
Siklus
ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein yang
mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Flavoprotein
tereduksi dioksidasi oleh NAD+, sehingga memindahkan ekuivalen
pereduksi kepada rantai respirasi.
Piruvat + NAD+ +
KoA à Asetil KoA + NADH + H+ + CO2
Siklus asam sitrat
Siklus
asam sitrat juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s atau siklus asam
trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat
merupakan jalur akhir bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus
asam sitrat merupakan rangkaian reaksi katabolisme asetil KoA yang menghasilkan
energi dalam bentuk ATP.
Selama
proses oksidasi asetil KoA, terbentuk ekuivalen pereduksi berbentuk hidrogen
atau elektron. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi
(proses fosforilasi oksidatif) menghasilkan ATP. Pada keadaan tanpa oksigen
(anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus
tersebut.
Reaksi-reaksi
pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:
·
Kondensasi
asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir sitrat sintase.
Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O à Sitrat
+ KoA
·
Sitrat
dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase) yang
mengandung besi Fe2+. Konversi berlangsung dalam 2 tahap, yaitu:
dehidrasi menjadi sis-akonitat dan rehidrasi menjadi isositrat.
·
Isositrat
mengalami dehidrogenasi menjadi oksalosuksinat dibantu enzim isositrat
dehidrogenase, yang bergantung NAD+.
Isositrat + NAD+ à Oksalosuksinat à α–ketoglutarat
+ CO2 + NADH + H+
·
Kemudian
terjadi dekarboksilasi menjadi α–ketoglutarat yang juga dikatalisir oleh
enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+berperan
penting dalam reaksi dekarboksilasi.
·
α–ketoglutarat
mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi suksinil KoA dengan bantuan
kompleks α–ketoglutarat dehidrogenase, dengan kofaktor misalnya TDP,
lipoat, NAD+, FAD serta KoA.
α–ketoglutarat + NAD+ + KoA à Suksinil
KoA + CO2 + NADH + H+
·
Suksinil
KoA berubah menjadi suksinat dengan bantuan suksinat tiokinase (suksinil KoA
sintetase).
Suksinil KoA + Pi +
ADP à Suksinat + ATP + KoA
·
Suksinat
mengalami dehidrogenasi menjadi fumarat dengan peran suksinat dehidrogenase
yang mengandung FAD.
Suksinat + FAD à Fumarat
+ FADH2
·
Fumarat
mendapatkan penambahan air menjadi malat dengan bantuan enzim fumarase (fumarat
hidratase)
Fumarat + H2O à L-malat
·
Malat
mengalami hidrogensi menjadi oksaloasetat dengan katalisator malat
dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.
L-Malat + NAD+ à oksaloasetat
+ NADH + H+
Energi yang
dihasilkan dalam siklus asam sitrat
Pada
proses oksidasi asetil KoA, dihasilkan 3 molekul NADH dan 1 FADH2.
Sejumlah ekuivalen pereduksi dipindahkan ke rantai respirasi dalam membran
interna mitokondria. Ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat
berenergi tinggi (esterifikasi ADP menjadi ATP). FADH2 menghasilkan
2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi juga dihasilkan pada
tingkat siklus (tingkat substrat) saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.
Dengan
demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:
|
1.
|
Tiga
molekul NADH, menghasilkan
|
:
|
3
X 3P
|
=
|
9P
|
|
2.
|
Satu
molekul FADH2, menghasilkan
|
:
|
1
x 2P
|
=
|
2P
|
|
3.
|
Pada
tingkat substrat
|
=
|
1P
|
|
Jumlah
|
=
|
12P
|
Satu siklus Kreb’s
akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P= 12P.
Kalau
kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat
kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan
energi dengan rincian sebagai berikut:
|
1.
|
Glikolisis
|
|
|
=
|
8P
|
|
2.
|
Oksidasi piruvat
|
|
2 x 3P
|
=
|
6P
|
|
3.
|
Siklus Kreb’s
|
2 x 12P
|
=
|
24P
|
|
Jumlah
|
=
|
38P
|
b. Glikogenesis
Tahap
pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi
piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA
masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.
Proses
di atas terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir, mencerna
makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan, maka
dirangkai menjadi glikogen untuk cadangan makanan melalui proses glikogenesis.
Glikogen
merupakan simpanan karbohidrat dalam tubuh dan analog dengan amilum pada
tumbuhan. Glikogen terdapat didalam hati (sampai 6%) dan otot jarang melampaui
jumlah 1%. Tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka
besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali
lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer α-D-Glukosa yang
bercabang.
Glikogen
otot adalah sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri.
Sedangkan glikogen hati adalah simpanan sumber heksosa untuk dikirim keluar
guna mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya di antara waktu makan.
Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras. Tetapi
glikogen otot hanya terkuras setelah seseorang melakukan olahraga yang berat
dan lama.
Rangkaian proses
terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
1)
Glukosa
mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga
pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase
sedangkan di hati oleh glukokinase.
2)
Glukosa
6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan
katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami
fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible
yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.
Enz-P + Glukosa 6-fosfat à Enz + Glukosa 1,6-bifosfat à Enz-P + Glukosa 1-fosfat
3)
Selanjutnya
glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin
difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc
pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat à UDPGlc
+ PPi
4)
Hidrolisis
pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik
reaksi kea rah kanan persamaan reaksi
5)
Atom
C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan
glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal
glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh
enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut
glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer
selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai
glikogenin.
UDPGlc + (C6)n à UDP +
(C6)n+1
c.
Glikogen
Residu
glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 1à4 untuk membentuk rantai pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase.
Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen,
sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul
glikogenin.
Setelah
rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut
hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang
memindahkan bagian dari rantai 1à4
(panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untuk membentuk
rangkaian 1à6 sehingga membuat titik cabang pada molekul
tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1àglukosil dan pembentukan cabang selanjutnya.
Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak
reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis
maupun glikogenolisis.
setiap
penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim glikogen sintase.
Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen induknya
dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap
ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).
d.
Glikogenolisis
Jika
glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah
untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan
glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan
tetapi sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi
satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk
proses fosforolisis rangkaian 1à4
glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada
rantai paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang
lebih ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang 1à6.
(C6)n +
Pi à (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat
Glikogen
Glikogen
Glukan
transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari
satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 1à6 terpajan. Hidrolisis ikatan 1à6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang
(debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka
kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.
e.
Glukoneogenesis
Glukoneogenesis
terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh
adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia,
barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok
sebagai pembangun tubuh.
Jadi
bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari
senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.
Secara
ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan
sebagai berikut:
·
Lipid
terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak
dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus
Kreb’s. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.
·
Untuk
protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.
