Pengertian, Ciri-ciri, Fungsi dan Prosesnya Pada Metabolisme - Biologi
Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme. Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu :
1. Anabolisme
2. Katabolisme
Sedangkan berdasarkan tempat berlangsungnya dibagi menjadi 3, yaitu metabolisme:
1. Karbohidrat
2. Lemak
3. Protein
Metabolisme
A. Pengertian Metabolisme
Metabolisme adalah suatu proses komplek perubahan makanan menjadi energi dan panas melalui proses fisika dan kimia, berupa proses pembentukan dan penguraian zat di dalam tubuh organisme untuk kelangsungan hidupnya. Metabolisme merupakan rangkaian reaksi kimia yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri dengan produk akhir, yang terjadi dalam sel.
Reaksi tersebut meliputi reaksi penyusunan energi (anabolisme) dan reaksi penggunaan energi (katabolisme). Dalam reaksi biokimia terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain, misalnya energi kimia dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat (ATP) diubah menjadi energi gerak untuk melakukan suatu aktivitas seperti bekerja, berlari, jalan, dan lain-lain.
Metabolisme merupakan segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam mahluk hidup, mulai dari mahluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan, sampai kepada manusia, mahluk yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Didalam proses ini mahluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya.
Anabolisme (Asimilasi)
merupakan proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.
Contoh : fotosintesis (asimilasi C)
Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa.
Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.
Katabolisme (Dissimilasi)
yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik tersebut.
Contoh:
Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.
B. Enzim
Enzim merupakan biokatalisator / katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Struktur enzim terdiri dari:
1. Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas(termolabil).
2. Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut KOENZIM.
Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.
Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan.
Sifat-sifat Enzim
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:
- Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
- Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
- Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim
- Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
- Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
- Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
- Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
- Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi, contoh aktivator enzim: ion Mg2+, Ca2+, zat organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.
C. ATP (Adenosin Tri Phosphat)
Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi.
Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik. Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah.
Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.
contoh respirasi dan fermentasi
D. Metabolisme Karbohidrat
Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O.
Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.
Semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida, proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa memasuki aliran darah dengan jalan transfer aktif, sedangkan fruktosa dengan jalan difusi. Para ahli sepakat bahwa karbohidrat hanya dapat diserap dalam bentuk disakarida.
Hal ini dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa dalam urine apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak. Akhimya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa sebelum diikut sertakan dalam proses metabolisme. Proses metabolisme karbohidrat yaitu sebagai berikut:
Glikolisis
Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H), sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi.
Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol).
Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara lengkap: Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada tahap penggunaan energi adalah 2 ATP. Sementara itu, energy yang dihasilkan pada tahap pelepasan energi adalah 4 ATP dan 2 NADH. Dengan demikian, selisih energi atau hasil akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH.
Proses pembentukan ATP inilah yang disebut fosforilasi. Pada tahapan glikolisis tersebut, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul organic dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkatsubstrat.
Fosforilasi Glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif
Tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus Krebs.
Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari sitosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 (piruvat dipecah menjadi CO2 dan molekul berkarbon 2). Pada tahap 2, NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+.
Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2NADH.
dekarboksilasi oksidatif
Siklus Krebs
Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang mempunyai gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat.
Asetil koenzim-A hasil dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs, membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi.
Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs:
1.Asetil Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat (4 atom C) sehingga dihasilkan asam sitrat (6 atom C).
2. Sitrat menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas H2O dan menerima H2O kembali.
3. Isositrat melepaskan CO2 sehingga terbentuk – ketoglutarat (5 atom C).
4. – ketoglutarat melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau penerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C).
5. Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).
6. Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2.
7. Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga membentuk malat (4 atom C).
8. Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH. satu siklus Krebs tersebut hanya untuk satu molekul piruvat saja.
Sementara itu, hasil glikolisis menghasilkan 2 molekul piruvat (untuk 1 molekul glukosa). Oleh karena itu, hasil akhir total dari siklus Krebs tersebut adalah 2 kalinya. Dengan demikian, diperoleh hasil sebanyak 6 NADH, 2FADH2 dan 2ATP (ingat: jumlah ini untuk katabolisme setiap 1 molekul glukosa).
Transfer Elektron
Sebelum masuk rantai tanspor elektron yang berada dalam mitokondria, 8 pasang atom H yang dibebaskan selama berlangsungnya siklus Krebs akan ditangkap oleh NAD dan FAD menjadi NADH dan FADH. Pada saat masuk ke rantai transpor elektron, molekul tersebut mengalami rangkaian reaksi oksidasi-reduksi (Redoks) yang terjadi secara berantai dengan melibatkan beberapa zat perantara untuk menghasilkan ATP dan H2O.
Beberapa zat perantara dalam reaksi redoks, antara lain flavoprotein, koenzim A dan Q serta sitokrom yaitu sitokrom a, a3, b, c, dan c1. Semua zat perantara itu berfungsi sebagai pembawa hidrogen/pembawa elektron (electron carriers) untuk 1 molekul NADH2 yang masuk ke rantai transpor elektron dapat dihasilkan 3 molekul ATP sedangkan dari 1 molekul FADH2 dapat dihasilkan 2 molekul ATP.
Molekul pertama yang menerima elektron berupa . avoprotein, dinamakan avin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dipindahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S), ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3, dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah molekul H2O (air).
Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2 masing-masing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil siklus Krebs masing-masing menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jadi, sistem transportasi elektron menghasilkan 34 ATP.
transfer elektron
Setiap molekul glukosa akan menghasilkan 36 ATP dalam respirasi. Hasil ini berbeda dengan respirasi pada organism prokariotik. Telah diketahui bahwa oksidasi NADH atau NADPH2 dan FADH2 terjadi dalam membran mitokondria, namun ada NADH yang dibentuk di sitoplasma (dalam proses glikolisis). Pada organism eukariotik, untuk memasukkan setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria diperlukan 1 ATP.
Sementara itu, pada organisme prokariotik, karena tidak memiliki sistem membran dalam maka tidak diperlukan ATP lagi untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria sehingga 2 NADH menghasilkan 6 ATP. Akibatnya total hasil bersih ATP yang dihasilkan respirasi aerob pada organisme prokariotik, yaitu 38 ATP.
Glikogenesis
Kelebihan glukosa dalam tubuh akan disimpan dalam hati dan otot (glikogen) ini disebut glikogenesis. Glukosa yang berlebih ini akan mengalami fosforilasi menjadi glukosa-6-phospat. Di otot reakssi ini dikatalis oleh enzim heksokinase sedangkan di hati dikatalis oleh glukokinase.
Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glokogenin. Setelah rantai glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 1 ke 4 (panjang minimal 6 residu glukosa pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 1 ke 6 sehingga membuat titik cabang pad molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambaah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.
Glikogenolisis
Proses perubahan glikogen menjadi glukosa. atau kebalikan dari glikogenesis.
Proses pembentukan glukosa dari senyawa prekursor karbohidrat pada jaringan hewan (hati), tumbuhan (biji) dan mikroorganisme Pada hewan prekursor penting dalam glukoneogenesis :piruvat, gliserol dan asam Amino
Reaksi glukoneogenesis berlangsung di semua organisme dengan pola yang sama, perbedaan terjadi pada beberapa senyawa metabolit dan sistem pengaturannya. Perbedaan utama glikolisis dan glukoneogenesis:
- Glikolisis : glukosa menjadi piruvat
- Glukoneogenesis : piruvat menjadi glukosa
Pengaturan glikolisis dan glukoneogenesis adalah secara berlawanan. Asetil KoA akan menghambat secara allosterik pembentukan piruvat menjadi asetil Ko A, tetapi meningkatkan piruvat menjadi oksaloasetat.
Glikoneogenesis
Kelebihan glukosa pada organisme akan diubah menjadi glikogen (pada hewan), amilum, sukrosa dan polisakarida yang lain (pada tumbuhan) Glukosa akan diubah menjadi glukosa nukleotida yakni glukosa-UDP (uridin difosfat) yang dikatalisis oleh glikogen sintetase untuk pembentukan ikatan a1 menjadi 4, untuk pembentukan ikatan 1 menjadi 6 oleh glikosil (1 menjadi 6) transferase atau amilo (1 menjadi 4) menjadi (1 menjadi 6) transglikosilase Glukosa-UDP juga merupakan substrat bagi sintesis sukrosa sedangkan glukosa-ADP merupakan substrat bagi sintesis amilum.
E. Metabolisme Lemak
Lemak merupakan sumber nutrisi yang disimpan dari tubuh dan berasal dari makanan yang dikonsumsi. Zat gizi ini menyumbangkan 60 % dari total energi yang dibutuhkan pada saat beristirahat dan juga dibutuhkan dalam jumlah lebih besar saat berolahraga.
Ketika mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak, maka akan terjadi penyimpanan dalam tubuh. Selain itu jika terdapat kelebihan konsumsi protein dan karbohidrat, maka kedua zat ini akan dikonversi menjadi lemak.
Namun, reaksi ini tidak terjadi sebaliknya, lemak tidak dapat diubah kembali menjadi protein dan karbohidrat. Lemak, disebut juga lipid, adalah suatu zat yang kaya akan energi, berfungsi sebagai sumber energi yang utama untuk proses metabolisme tubuh.
Lemak yang beredar di dalam tubuh diperoleh dari dua sumber yaitu dari makanan dan hasil produksi organ hati, yang bisa disimpan di dalam sel-sel lemak sebagai cadangan energi.
Metabolisme Lemak Ada 3 fase:
1. Oksidasi: proses mengubah asam lemak menjadi asetil Co-A
2. Siklus Kreb: proses merubah asetil Co-A menjadi H
3. Fosforilasi Oksidatif: proses mereaksikan H + O menjadi H2O + ATP
Metabolisme Lemak:
- Di mulut, lemak mulai mengalami tahapan pencernaan, terjadi penyesuaian suhu tertentu pada saat lemak dikunyah di mulut.
- Pada lambung, lemak mengalami proses pencernaan dengan bantuan asam dan enzim menjadi bentuk yang lebih sederhana.
- Selanjutnya lemak akan memasuki hati, empedu, dan masuk ke dalam usus kecil.
- Dari kantung empedu lemak akan bergabung dengan bile yang merupakan senyawa yang penting untuk proses pencernaan pada usus kecil. Selanjutnya hasil pemecahan tersebut akan diubah oleh enzim lipase pankreas menjadi asam lemak dan gliserol
- Kelebihan lemak kemudian disimpan dalam tubuh, dan sebagai akan bergabung dengan senyawa lain seperti fiber yang akan di keluarkan melewat usus besar.
Jalur Pengangkutan Lemak dalam Darah
Lemak dalam darah diangkut dengan dua cara, yaitu melalui jalur eksogen dan jalur endogen.
Jalur eksogen
Trigliserida & kolesterol yang berasal dari makanan dalam usus dikemas dalam bentuk partikel besar lipoprotein, yang disebut Kilomikron. Kilomikron ini akan membawanya ke dalam aliran darah. Kemudian trigliserid dalam kilomikron tadi mengalami penguraian oleh enzim lipoprotein lipase, sehingga terbentuk asam lemak bebas dan kilomikron remnan. Asam lemak bebas akan menembus jaringan lemak atau sel otot untuk diubah menjadi trigliserida kembali sebagai cadangan energi. Sedangkan kilomikron remnant akan dimetabolisme dalam hati sehingga menghasilkan kolesterol bebas.
Sebagian kolesterol yang mencapai organ hati diubah menjadi asam empedu, yang akan dikeluarkan ke dalam usus, berfungsi seperti detergen & membantu proses penyerapan lemak dari makanan. Sebagian lagi dari kolesterol dikeluarkan melalui saluran empedu tanpa dimetabolisme menjadi asam empedu kemudian organ hati akan mendistribusikan kolesterol ke jaringan tubuh lainnya melalui jalur endogen. Pada akhirnya, kilomikron yang tersisa (yang lemaknya telah diambil), dibuang dari aliran darah oleh hati. Kolesterol juga dapat diproduksi oleh hati dengan bantuan enzim yang disebut HMG Koenzim-A Reduktase, kemudian dikirimkan ke dalam aliran darah.
Jalur endogen
Pembentukan trigliserida dalam hati akan meningkat apabila makanan sehari-hari mengandung karbohidrat yang berlebihan. Hati mengubah karbohidrat menjadi asam lemak, kemudian membentuk trigliserida, trigliserida ini dibawa melalui aliran darah dalam bentuk Very Low Density Lipoprotein (VLDL). VLDL kemudian akan dimetabolisme oleh enzim lipoprotein lipase menjadi IDL (Intermediate Density Lipoprotein). Kemudian IDL melalui serangkaian proses akan berubah menjadi LDL (Low Density Lipoprotein) yang kaya akan kolesterol.
Kira-kira ¾ dari kolesterol total dalam plasma normal manusia mengandung partikel LDL. LDL ini bertugas menghantarkan kolesterol ke dalam tubuh. Kolesterol yang tidak diperlukan akan dilepaskan ke dalam darah, dimana pertama-tama akan berikatan dengan HDL (High Density Lipoprotein). HDL bertugas membuang kelebihan kolesterol dari dalam tubuh. Itulah sebab munculnya istilah LDL-Kolesterol disebut lemak ¯jahat. dan HDLKolesterol disebut lemak baik.
Sehingga rasio keduanya harus seimbang. Kilomikron membawa lemak dari usus (berasal dari makanan) dan mengirim trigliserid ke sel-sel tubuh. VLDL membawa lemak dari hati dan mengirim trigliserid ke sel-sel tubuh. LDL yang berasal dari pemecahan IDL (sebelumnya berbentuk VLDL) merupakan pengirim kolesterol yang utama ke sel-sel tubuh. HDL membawa kelebihan kolesterol dari dalam sel untuk dibuang.
Pencernaan Lemak secara sederhana
- Makanan akan melewati kerongkongan menuju lambung, tempat penyerapan lemak berlangsung. Di sini, 10-20% lemak dari makanan dipecah.
- Lemak tersebut akan memasuki usus kecil, di mana tetes-tetes lemak besar diuraikan lebih lanjut oleh kontraksi usus (peristaltik) dan emulsifier (asam empedu dan lesitin) menjadi tetesan lemak yang lebih kecil.
- Sebagian besar lemak pada makanan berbentuk trigliserida
- Trigliserida terdiri dari rangka struktur gliserol dengan tiga asam lemak yang menempel dan menjadi bentuk molekuler seperti huruf besar E.
- Enzim lipase gastrointestinal memecah trigliserida yang terdapat di tetesan lemak kecil menjadi asam lemak bebas dan monogliserida, yang cukup kecil untuk memasuki sel-sel mukosa dinding usus.
- Untuk itu, molekulmolekul ini harus dapat larut dalam air.
- Asam empedu membungkus asam lemak bebas, monogliserida, vitamin yang larut dalam lemak, lesitin dan kolesterol untuk membentuk tetesan mikroskopik larut air yang disebut misel.
- Misel kemudian menuju dinding sel dinding usus, di mana asam lemak bebas dan monogliserida melewati membran dan memasuki sel.
- Misel sendiri tidak melewati membran. Setelah memasuki sel mukosa, asam lemak dan monogliserida bergabung lagi menjadi trigliserida.
- Proses pencernaan selesai dan lemak dapat diedarkan melalui sistem limfatik menuju sistem peredaran darah lalu ke seluruh tubuh untuk digunakan sebagai energi atau disimpan di sel lemak yang disebut dengan adiposity
Penyimpanan Lemak dalam Tubuh
Lemak yang disimpan dalam tubuh dibedakan menjadi dua jenis yaitu:
1. Lemak subkutan terdapat tepat dibawah jaringan kulit dan
2. Lemak visceral terdapat di dekat organ tubuh bagian dalam. Lemak visceral ini berfungsi untuk melindungi organ-organ tubuh bagian dalam.
Kedua jenis lemak tersebut dapat dikurangi dengan cara yang berbeda. Lemak visceral dapat dikontrol dengan menjaga pola makan lemak yang tidak berlebihan, sementara lemak yang terdapat langsung dibawah kulit dapat dikurangi dengan berolahraga. Kelebihan lemak ini biasanya akan menumpuk pada bagian tertentu pada tubuh seperti perut, pinggul, dan paha, namun yang paling jelas terlihat pada bagian perut. Faktor lain yang juga mempengaruhi penumpukan lemak tersebut adalah stress.
Stress dapat mempengaruhi selera makan dan dapat menyebabkan penumpukan lemak semakin meningkat, secara mudah mekanismenya dapat dijelaskan sebagai berikut: Stress merupakan stimulus yang dikirimkan ke otak dan kemudian otak akan mengirimkan sinyal ke tubuh untuk meningkatkan nafsu makan. Hasilnya, kecenderungan untuk mengonsumsi makanan akan mengalami peningkatan.
Fungsi lemak
Lemak merupakan nutrisi yang berfungsi sebagai:
- Sumber cadangan energi yang disimpan dalam tubuh
- Media untuk transportasi beberapa vitamin yg larut dalam lemak (vitamin A, D,E, dan K)
- Membantu menekan lasa rapar dengan mekanisme memperlambat pengosongan pada lambung sehingga rasa kenyang dapat bertahan lebih lama.
- Merupakan zat gizi yang menambah citarasa pada makanan
- pembentukan sel,
- sumber asam lemak esensial,
- menghemat protein,
- sebagai pelumas, dan
- memelihara suhu tubuh
F. Metabolisme Protein
Protein bersama karbohidrat dan lemak merupakan sumber energi bagi tubuh. Protein tersusun dari molekul-molekul yang disebut asam amino. Di dalam tubuh mamalia asam amino terbagi menjadi dua bagian yaitu asam amino esensial dan non esensial.
Asam amino esensial ialah asam amino yang tidak dapat disintesis oleh tubuh. Asam amino esensial dapat disintesis oleh tubuh namun tetap diperlukan asupan dari makanan untuk menjaga keseimbangan asam amino tersebut di dalam tubuh.
Metabolisme protein meliputi:
1.Degradasi protein (makanan dan protein intraseluler) menjadi asam amino
2. asam amino
3. Biosintesis asam amino
4. Biosintesis protein
Setiap asam amino didegradasi menjadi piruvat atau zat siklus asam sitrat lainnya dan dapat menjadi prekrusor sintesis glukosa di hepar yang disebut glikogenik atau glukoneogenik. Untuk beberapa asam amino seperti tirosin dan fenilalanin, hanya sebagian dari rantai karbonnya yang digunakan untuk mensintesis glukosa karena sisa rantai karbon di ubah menjadi asetil koa yang tidak dapat digunakan untuk sintesis glukosa.
Metabolisme protein menurut Suparyanto (2010) dalam Mulasari dan Tri (2013) yaitu:
Penggunaan Protein Untuk Energi
- Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak.
- Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses deaminasi atau transaminasi.
- Deaminasi merupakan proses pembuangan gugus amino dari asam amino sedangkan transaminasi adalah proses perubahan asam amino menjadi asam keto.
Pemecahan protein
- Transaminasi yaitu mengubah alanin dan alfa ketoglutarat menjadi piruvat dan glutamate.
- Diaminasi yaitu mengubah asam amino dan NAD+ menjadi asam keto dan NH3. NH3 merupakan racun bagi tubuh, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal. Maka harus diubah dulu menjadi urea (di hati) agar dapat dibuang oleh ginjal.
Ekskresi NH3
NH3 tidak dapat diekskresi oleh ginjal dan harus diubah dulu menjadi urea oleh hati. Jika hati ada kelainan (sakit) maka proses pengubahan NH3 akan terganggu dan akan terjadi penumpukan NH3 di dalam darah yang menyebabkan terjadinya uremia. NH3 bersifat meracuni otak yang dapat menyebabkan koma. Jika hati telah rusak maka disebut koma hepatikum.
Ekskresi NH3
Pemecahan protein
Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein menjadi zat yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs. Zat-zat yang dapat masuk adalah alfa ketoglutarat, suksinil Ko-A, fumarat, oksaloasetat, dan sitrat.
Pemecahan protein
Siklus krebs
Siklus ini merupakan proses perubahan asetil Co-A menjadi H dan CO2. Proses ini terjadi di mitokondria. Pengambilan asetil Co-A di sitoplasma dilakukan oleh oksaloasetat. Proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil Co-A di sitoplasma habis. Oksalo asetat berasal dari asam piruvat. Jika asupan nutrisi kekurangan karbohidrat maka juga akan kekurangan asam piruvat dan oksaloasetat.
Rantai respirasi
Hydrogen hasil utama dari siklus krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH. Hydrogen dari NADH ditransfer ke flavoprotein, quinon, sitokrom b, sitokrom c, sitokrom a3, terus direaksikan dengan O2 membentuk H2O dan energy.
Fosforilasi oksidatif
Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energy yang tinggi, energy tersebut ditangkap oleh ADP untuk menambah satu gugus fosfat menjadi ATP.
Keratin dan kreatinin
Keratin disintesa di hati dari metionin, glisin, dan arginin. Dalam otot rangka difosforilasi fosforilkreatin (simpanan energy). Fosforilkreatin dapat mejadi kreatinin dan gerak urine.