buku v 17 - doc-pak.undip.ac.id

S U N A R N O

FISIOLOGI hewan

FISIOLOGI HEWAN

FISIOLOGI HEWAN

SUNARNO

MADINA2016

Hak Cipta 2016, pada penulis

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh isi bukuini dengan cara apapun,Termasuk dengan cara penggunaan mesinfotokopi, tanpa izin sah dari penerbit

Cetakan 2016-1

2016.01 MDMDr. Sunarno, S.Si., M.SiFISIOLOGI HEWAN

Hak Penerbit pada CV Madina, Semarang

Desain cover dan layout oleh Saifur Rijal

Dicetak di Pinter Berkah Berjaya

CV MADINAKantor Pusat� � : Jl. Bulusan XI/5� � � Perum Korpri Tembalang SemarangTel/Fax� � : (024) 76482660Email� � � : [email protected]

Segala puji bagi Allah Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah

memberikan bimbingan dan hidayah sehingga Buku Fisiologi dapat

diselesaikan. Buku ini memuat materi tentang metabolisme

karbohidrat, metabolisme lemak, metabolisme protein, dan siklus

Kreb dengan pembahasan yang komprehenship. Semoga buku ini

dapat digunakan untuk melengkapi referensi yang sudah ada dan

sebagai acuan bagi mahasiswa yang ingin mengembangkan keilmuan

bidang Fisiologi.

Kritik dan saran sangat penulis harapkan untuk perbaikan buku

ini. Akhirnya penulis berharap semoga buku ini dapat bermanfaat

sebesar-besarnya bagi pembaca sekalian.

Tahun 2016

Penulis

KATA PENGANTAR

Halaman JudulKata PengantarDaftar Isi

BAB I. Metabolisme Karbohidrat 1.1 Sistem Energi 1.2 Penggunaan dan Jalur Energi Pakan 1.3 Karbohidrat 1.4 Fungsi Karbohidrat 1.5 Karbohidrat Sebagai Sumber Energi Paling Penting Bagi Tubuh 1.6 Klasifikasi dan Sumber Karbohidrat 1.7 Jalur Pemrosesan Karbohidrat Di Dalam Tubuh 1.8 Pencernaan Karbohidrat 1.9 Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat 1.10 Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat pada Ruminansia 1.11 Kontrol Metabolisme Karbohidrat 1.12 Defisiensi Karbohidrat 1.13 Hubungan Konsumsi Karbohidrat dengan Karier Dentis

DAFTAR ISI

vvi

1245

68

222424

315356

58

1.14 Soal – Soal Latihan

BAB II. Metabolisme Lemak 2.1 Pengertian Lemak 2.2 Klasifikasi dan Nomenklatur Asam Lemak 2.3 Asam Lemak Esensial 2.4 Lemak Netral 2.5 Sifat Fisik Lemak dan Reaksi Trigliserida 2.6 Fungsi Lipid 2.7 Lemak Majemuk dan Lipid Turunan 2.8 Aktivitas Vitamin D 2.9 Pencernaan, Absorbsi, Transportasi, dan Metabolisme Lemak 2.10 Jalur Pengangkutan Lemak Dalam Darah 2.11 Oksidasi Asam Lemak 2.12 Transport Asam Lemak Ke Dalam Matriks Mitokondria 2.13 Oksidasi Asam Lemak Jenuh: Asetil CoA, NADH, FADH Terbentuk Pada Setiap Kali2

Oksidasi 2.14 Oksidasi Sempurna Asam Palmitat 2.15 Oksidasi Asam Lemak Tak Jenuh 2.16 Oksidasi Lemak Dengan Nomor Atom Karbon Ganjil 2.17 Proses Ketogenesis 2.18 Asetoasetat adalah Merupakan Salah Satu Bahan Bakar Yang Utama Dalam Jaringan 2.19 Biosintesis Asam Lemak 2.20 Metabolisme Lemak Pada Hewan Ruminansia 2.21 Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Produksi Volatile Fat Acid Dalam Rumen 2.22 Kelainan Lemak dan Diagnosis Kelainan Lemak 2.23 Klasifikasi Klinis Hiperlipidemia 2.24 Gejala Hiperlipidemia 2.25 Patofisiologi Penyakit Jantung Koroner 2.26 Soal – Soal Latihan

viiidaftar isi

58

6167697071727276

767982

83

88899091

9294

95103107

108109110111113

BAB III. Metabolisme Protein 3.1 Pengertian Protein 3.2 Pencernaan Protein 3.3 Absorbsi dan Transportasi Asam-Asam Amino 3.4 Metabolisme Protein dan Asam-Asam Amino 3.5 Katabolisme Asam Amino yang Mengandung Nitrogen 3.6 Metabolisme Protein pada Hewan Poligastrik (Ruminansia) 3.7 Jalur Metabolisme Amonia 3.8 Soal-Soal Latihan

BAB IV. Siklus Kreb 4.1 Pengertian Siklus Kreb 4.2 Reaksi Siklus Kreb 4.3 Pembentukan dan Oksidasi pada Isositrat 4.4 Pembentukan dan Penguraian α-Ketoglutarat menjadi 4.5 Pembentukan GTP 4.6 Oksidasi Suksinat menjadi Oksaloasetat 4.7 Koenzim pada Siklus Kreb 4.8 Regulasi pada Siklus Kreb 4.9 Prekursor pada Asetil KoA 4.10 Senyawa Intermidiet pada Siklus Kreb dan Reaksi Anaplerotik 4.11 Soal-Soal Latihan

Daftar PustakaGlosarium

115121124125130

136

144145

147152153

154154155156161164168

171

173179

fisiologi hewanix

1.1 Sistem Energi

Setiap gerak molekul selalu membutuhkan energi. Energi

diperoleh melalui makanan. Energi diperlukan secara berkelanjutan

untuk mendukung proses-proses yang terjadi di dalam tubuh supaya

makhluk hidup tetap mampu bertahan hidup. Energi dikaitkan dengan

kemampuan makhluk hidup untuk melakukan kerja. Energi tidak

dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun energi dapat berubah

bentuk. Beberapa bentuk energi, antara lain energi kimia, mekanik,

cahaya dan lain-lain. Energi yang dihasilkan dari proses pemecahan

makanan digunakan untuk menghasilkan senyawa kimia yang

dikenal dengan nama adenosin triphosfat (ATP) melalui proses

respirasi seluler, kebalikan dari proses fotosintesis. Energi yang

dihasilkan dapat disimpan sebagai cadangan sumber energi di dalam

sel-sel otot. Energi yang dihasilkan saat hidrolisis ATP merupakan

sumber energi yang dapat digunakan oleh s el-sel otot untuk

melakukan kerja.

METABOLISME KARBOHIDRAT

1

1.2 Penggunaan dan Jalur Energi Pakan

Energi tersimpan di dalam karbohidrat, lemak, dan protein dari

bahan makanan. Semua bahan tersebut mengandung karbon (C) dan

hidrogen (H) dalam bentuk yang dapat dioksidasi menjadi

karbondioksida (CO ) dan molekul air (H O) yang menunjukan 2 2

energi potensial untuk hewan. Jumlah energi panas yang diproduksi

ketika pakan dioksidasi secara sempurna oleh oksigen dapat diukur

dengan alat ”bomb calorimeter” dan disebut Energi Bruto (EB) dari

pakan. Prinsip dari pengukuran EB pakan adalah konversi energi

dalam pakan (karbohidrat, lemak, protein) menjadi energi panas

dengan cara oksidasi zat makanan tersebut melalui pembakaran.

Bomb calorimeter dapat digunakan untuk mengukur energi bruto dari

pakan secara utuh (whole food) atau dari bagian-bagian pakan

(misalnya glukosa, pati, selulosa), jaringan hewan dan ekskreta

(feses, urin). Nilai energi bruto dari suatu bahan pakan tergantung dari

proporsi karbohidrat, lemak, dan protein yang dikandung bahan

pakan tersebut. Air dan mineral tidak menyumbang energi pakan

tersebut. Nilai energi bruto tidak menunjukkan apakah energi tersebut

tersedia untuk hewan atau tidak tersedia, tergantung dari kecernaan

bahan pakan tersebut.

Persentase EB yang dapat dimanfaatkan oleh tubuh hewan dan

digunakan untuk mendukung proses metabolisme tergantung pada

Gambar 1. Perubahan adenosin triphosfat (ATP) menjadi adenosin diphosfat (ADP) dan fosfat bukan organik (Pi) dan energi

fisiologi hewan2

kemampuan hewan untuk mencerna bahan pakan. Pencernaan

mencerminkan proses fisika dan kimia yang terjadi dalam saluran

pencernaan dan menyebabkan terjadinya degradasi senyawa kimia

kompleks pakan menjadi molekul kecil yang diabsorbsi dan

digunakan oleh sel-sel tubuh hewan.

Energi yang dapat diabsorbsi disebut Energi Dapat Dicerna

(EDD). Pada hewan non ruminansia, kehilangan energi dapat terjadi

melalui urin, yaitu limbah yang mengandung nitrogen dan senyawa

lain yang tidak dioksidasi oleh tubuh hewan. Untuk hewan

ruminansia selain melalui urin, kehilangan energi terjadi melalui

pembentukan gas methan. EDD dikurangi energi yang hilang melalui

urin (non-ruminansia) atau urin dan methan (ruminansia) disebut

Energi Metabolis (EM) pakan. Selama proses metabolisme zat

makanan, terjadi kehilangan energi yang disebut Heat Increament.

Sisa energi dari pakan yang tersedia bagi hewan digunakan untuk

keperluan hidup pokok (maintenance) dan produksi dan disebut

sebagai energi netto (EN).

Gambar 2. Jalur energi pakan dalam tubuh hewan

3metabolisme karbohidrat

Energi pakan yang dikonsumsi hewan dapat digunakan dalam 3

cara: (1) energi yang tersedia digunakan untuk aktivitas; (2) energi

dikonversi menjadi panas; dan (3) energi disimpan dalam jaringan

tubuh. Kelebihan energi pakan yang dikonsumsi setelah kebutuhan

pertumbuhan normal dan metabolisme tubuh terpenuhi biasanya akan

disimpan sebagai lemak. Kelebihan energi tersebut tidak dapat

dibuang oleh tubuh hewan.

1.3 Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom

karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan pada umumnya unsur

hidrogen akan berikatan dengan oksigen untuk menghasilkan H O. 2

Secara kimia karbohidrat adalah turunan dari aldehida atau keton dari -polihidrida alkohol (mempunyai gugus hidroksil atau OH lebih dari

satu). Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa

asam amino dan sebagian dari gliserol lemak melalui jalur

glukoneogenesis. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh

dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber

bahan makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat dalam bentuk glikogen, hanya dijumpai

pada otot dan hepar, sedangkan karbohidrat dalam bentuk laktosa

dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di

bentuk dari hasil reaksi CO dan H O melalui proses fotosintesis di 2 2

dalam sel-sel tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil)

dengan bantuan cahaya matahari. Matahari merupakan sumber dari

seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak

akan dijumpai. Reaksi fotosintesis yang menghasilkan karbohidrat

4 fisiologi hewan

adalah sebagai berikut:

Proses fotosintesis, klorofil pada tumbuh-tumbuhan akan

menyerap dan menggunakan energi cahaya matahari untuk

membentuk karbohidrat dengan bahan utama CO dari udara dan 2

molekul air (H O) yang berasal dari tanah. Energi kimia yang 2

terbentuk akan disimpan di dalam daun, batang, umbi, buah dan biji-

bijian.

1.4 Fungsi Karbohidrat

Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan

karakteristik bahan makanan, seperti rasa, warna dan tekstur.

Fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah:

a. Fungsi utamanya sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat

menghasilkan 4 kalori) bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh.

Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi energi

untuk aktifitas tubuh, dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk

glikogen di hepar dan di otot. Ada beberapa jaringan tubuh

seperti sistem saraf dan eritrosit, hanya dapat menggunakan

energi yang berasal dari karbohidrat saja.

b. Melindungi protein agar tidak teroksidasi.

c. Kebutuhan tubuh akan energi merupakan prioritas pertama;

bila karbohidrat yang di konsumsi tidak mencukupi untuk

kebutuhan energi tubuh dan jika tidak cukup terdapat lemak di

6 CO + 6 H O C H O + 6O2 2 6 6 212Cahaya Matahari

Chlorophil

Gambar 3. Proses fotosintesis pada tumbuhan


dalam makanan atau cadangan lemak yang disimpan di dalam

tubuh, maka protein akan menggantikan fungsi karbohidrat

sebagai penghasil energi. Dengan demikian protein akan

meninggalkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun.

Apabila keadaan ini berlangsung terus menerus, maka keadaan

kekurangan energi dan protein tidak dapat dihindari lagi.

d. Membantu metabolisme lemak dan protein dengan demikian

dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang

berlebihan.

e. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik

tertentu.

f. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di

dalam tubuh. Laktosa misalnya berfungsi membantu

penyerapan kalsium, ribosa merupakan komponen penting

penyusun asam nukleat.

g. Selain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat

dicerna, mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk

pencernaan dan memperlancar defekasi.

1.5 Karbohidrat Sebagai Sumber Energi Paling Penting Bagi

Tubuh

Karbohidrat atau hidrat arang adalah suatu zat gizi yang

mempunyai fungsi utama sebagi sumber energi. Karbohidrat untuk

setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak

menghasilkan energi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak

dikonsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok. Alasan

fisiologis mengapa karbohidrat begitu penting untuk dikonsumsi

6 fisiologi hewan

adalah bahwa karbohidrat merupakan penyedia sumber energi

pertama kali bagi tubuh melalui pembentukan oksaloasetat sehingga

proses oksidasi-fosforilasi yang melibatkan transport elektron

dengan pembentukan senyawa intermidiet dapat terjadi secara

bertahap dan silih berganti.

Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar

70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa

mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi

hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan

yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan

sumber bahan makanan seperti lemak maupun protein. Sumber

karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung,

kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di

alam. Contoh bahan makanan sumber karbohidrat (kandungan

karbohidrat per 100 gram bahan) dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 1. Sumber karbohidrat hewani dan nabati


1.6 Klasifikasi dan Sumber Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber energi bagi sebagian besar

makhluk hidup, terutama hewan tingkat tinggi. Karbohidrat berasal

dari tumbuh-tumbuhan, merupakan hasil fotosintesis yang

melibatkan klorofil, cahaya matahari, karbondioksida dan molekul

air. Hasil dari proses fotosintesis menghasilkan karbohidrat atau gula

sederhana (C H O ), yaitu glukosa.6 12 6

Secara umum, karbohidrat dikelompokkan menjadi,

monosakarida (gula sederhana), disakarida (dua molekul

monosakarida), oligosakarida (tiga sampai 6 molekul monosakarida,

dan polisakarida (lebih dari 6 molekul monosakarida) dan mixed

polisakarida. Monosakarida, disakarida dan oligosakarida biasanya

disebut kelompok sugar, sedangkan polisakarida yang terdiri dari

homoglukan (arabinan, xilan, glukan, fruktan, galaktan, mannan dan

glukosamin) dan heteroglukan (pektin, hemiselulosa, gum, musilago

asam, asam hialuronik dan kondroitin) disebut kelompok 'non sugar'.

Dalam ilmu Gizi, penggolongan karbohidrat yang paling

sering dipakai adalah berdasarkan jumlah molekulnya. Karbohidrat

yang paling sederhana adalah monosakarida yang memiliki 5-6

karbon, terdiri dari heksosa (mengandung 6 buah karbon): glukosa,

fruktosa, galaktosa dan pentosa (mengandung 5 buah karbon) :

ribosa, arabinosa, xilosa. Karbohidrat disakarida terdiri atas sukrosa,

maltosa dan laktosa. Karbohidrat yang lebih komplek adalah

polisakarida, yang amilum, dekstrin, glikogen dan selulosa.

Kelompok karbohidrat; monosakarida (gula sederhana),

disakarida (dua molekul monosakarida), oligosakarida (tiga sampai 6

molekul monosakarida, dan polisakarida (lebih dari 6 molekul

8 fisiologi hewan

monosakarida) dan mixed polisakarida, dijelaskan sebagai berikut:

a. Monosakarida

Karbohidrat yang paling sederhana (simple sugar) merupakan

bahan baku metabolisme yang siap digunakan sebagai sumber energi

bagi tubuh. Monosakarida larut di dalam air dan rasanya manis,

sehingga secara umum disebut juga gula. Penamaan kimianya

selalu berakhiran osa. Dalam Ilmu Gizi hanya ada tiga jenis

monosakarida yang penting yaitu, glukosa, fruktosa dan

galaktosa. Gula aldosa dan ketosa mempunyai rumus molekul yang

sama tetapi berbeda struktur molekulnya. Salah satu gula sederhana

yang siap digunakan oleh sel-sel tubuh adalah glukosa dalam bentuk

D-glukosa. Glukosa merupakan hasil akhir dari pencernaan pati,

sukrosa, maltosa atau laktosa. Tingkat kemanisan glukosa separuh

dari sukrosa.

Gambar 4. Jenis monosakarida

Gambar 5. Struktur molekul L-glukosa dan D-glukosa

O

C

C

C

C

C

CH

H

H

OH

H

H

OH

HO

H

HO

HO

1

2

3

4

5

6

2

O

C

C

C

C

C

CH

H

OH

H

OH

OH

OH

H

HO

H

H

2

L-Glucose D-Glucose


Glukosa dan fruktosa merupakan karbohidrat jenis

monosakarida. Dua jenis karbohidrat ini terdapat melimpah sebagai

monosakarida bebas dan berperan sebagai sumber energi penting

bagi tubuh. Glukosa adalah molekul sederhana yang bersifat mudah

larut dalam air dan mudah diserap oleh sel-sel epitel usus dan

ditarnsport secara langsung ke seluruh sel-sel tubuh sebagai sumber

energi. Glukosa dapat mengalami polimerisasi membentuk

polisakarida. Glukosa banyak dijumpai di alam, terutama pada buah-

buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam

tubuh glukosa berasal dari hasil akhir pencemaan amilum, sukrosa,

maltosa dan laktosa. Glukosa terdapat di dalam aliran darah

(disebut kadar gula darah) dan berfungsi sebagai sumber energi bagi

seluruh sel-sel dan jaringan tubuh. Terdapat kekhususan pada

sistem saraf pusat, yaitu sel-sel saraf hanya dapat menggunakan

glukosa sebagai sumber energi dan tidak mampu melakukan

penyimpanan. Kadar gula darah dalam tubuh sekitar 80-120 mg%.

Kadar gula darah dapat meningkat melebihi normal dan kondisi ini

disebut hiperglikemia dan banyak dijumpai pada penderita diabetes

mellitus (DM).

Tabel 2. Derajat rasa manis karbohidrat monosakarida dan disakarida

10 fisiologi hewan

Gula alkohol terdapat di alam dan dapat dibuat secara sintetis

dengan menggunakan sarbitol, manitol, dulkito atau inositol. Sarbitol

terdapat dalam beberapa jenis buah dan dapat dibuat dari glukosa

dengan enzim aldosa reduktase dengan mengubah gugus aldehida

dari glukosa menjadi alkohol (CH OH). Sarbitol banyak digunakan 2

dalam minuman dan kue, khusus untuk penderita diabetes melitus

(DM). Tingkat kemanisannya hanya 60% dibanding sukrosa,

diabsorpsi lebih lambat dan di sel-sel hepar diubah menjadi glukosa.

Sorbitol tidak mudah dimetabolisme oleh bakteri, tidak menimbulkan

karies gigi, dan dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat

permen karet. Manitol dan dulkitol adalah gula alkohol yang dibuat

dari monoskarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat dalam

nenas, asparagus, ubi jalar, wortel. Manitol juga dapat diperoleh dari

ekstrak rumput laut. Inositol adalah alkohol siklik yang menyerupai

glukosa, terutama bentuk esternya. Inositol dengan asam pitat

menghambat absorbsi kalsium (Ca) dan zat besi (Fe).

Fruktosa disebut juga sebagai gula buah atau levulosa

mempunyai rumus bangun sama dengan glukosa tetapi memiliki

struktur molekul yang berbeda. Karbohidrat ini merupakan gula

sederhana jenis monosakarida yang paling manis, banyak dijumpai

pada mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di

dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa. Gula

sederhana yang lain adalah galaktosa, manosa dan pentosa, ribosa

atau dioksiribosa. Galaktosa tidak terdapat di alam bebas dan hanya

terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.


b. Disakarida

Disakarida dibentuk dari dua unit monosakarida yang saling

berikatan satu sama lain dengan ikatan glikosida (glycocide). Ikatan

terjadi antara atom carbon nomor 1 dengan atom C nomor 4 dengan melepas H O. Disakarida dengan unit monosakarida yang saling 2

berikatan tersebut dapat dipecah kembali menjadi 2 monosakarida

melalui proses hidrolisis. Disakarida dibagi menjadi sukrosa

(sakarosa), maltosa, laktosa, dan trehalosa. Sumber disakarida, antara

lain tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula, nira (50%

mengandung sukrosa) dan lain-lain.

Sukrosa adalah gula yang sering digunakan untuk kebutuhan

sehari-hari, sehingga lebih sering disebut gula meja (table sugar) atau

gula pasir dan disebut juga invert sugar. Sukrosa atau sakarosa

merupakan gula bit atau gula tebu yang banyak terdapat dalam buah,

sayur dan madu. Apabila gula ini dicerna atau dihidrolisis akan

menghasilkan satu unit glukosa dan satu unit fruktosa.

Maltosa mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang

terdiri dari dua molekul glukosa. Maltosa atau gula malt tidak

terdapat di alam bebas dan merupakan hasil pemecahan pati.

Pencernaan atau hidrolisis dari gula maltosa juga akan menghasilkan

2 unit glukosa. Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan

amilum dan lebih mudah dicema, rasanya lebih enak dan nikmat.

Dengan iodium amilum akan berubah menjadi warna biru.

Laktosa atau gula susu merupakan disakarida yang terdapat

dalam susu yang mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang

terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa

kurang larut di dalam air. Laktosa hanya terdapat pada susu sehingga

12 fisiologi hewan

disebut juga gula susu, seperti susu sapi (4-5%) dan air susu ibu (4-

7%). Laktosa yang mengalami proses fermentasi oleh sejumlah

mikroorganisme termasuk Streptococcus lactis akan dikonversi

menjadi asam laktat, misalnya dalam memproduksi yakult melalui

peran Laktobacillus casei sirota atau memproduksi yogurt melalui

peran Steptococcus thermophilus dan Lactobactillus bulgaricus.

Laktosa dapat menimbulkan intolerance (laktosa intolerance)

disebabkan kekurangan enzim laktase sehingga kemampuan untuk

mencerna laktosa berkurang. Kelainan ini dapat dijumpai pada bayi,

anak dan orang dewasa, baik untuk sementara (temporer) maupun

secara tetap (permanen). Gejala yang sering dijumpai adalah

diare, kembung, flatus dan kejang perut. Defisiensi laktase pada

bayi dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan, karena bayi sering

diare. Terapi diet dapat dilakukan dengan pemberian formula rendah

laktosa seperti Almiron, Isomil, Prosobee dan Nutramigen, dan AI

110 bebas laktosa. Formula rendah laktosa tidak boleh diberikan

terlalu lama (maksimum tiga bulan), karena laktosa diperlukan untuk

pertumbuhan sel-sel otak. Setelah tiga bulan, laktosa diberikan

secara bertahap sesuai dengan pertumbuhan anak.

Kadar laktosa dalam susu sapi adalah 6,8 g per 100 ml, dalam

ASI 4,8 g. Orang kulit berwarna tidak tahan terhadap susu sapi karena

sifat negatif dari enzim laktase sehingga menimbulkan kondisi

”lactosa-intolerance”. Oleh karena itu laktosa tidak bisa dicerna dan

tetap tinggal dalam saluran pencernaan dan mempengaruhi

mikroorganisme yang tumbuh, sehingga mengakibatkan munculnya

mual, kembung, kejang perut dan diare. Trihalosa merupakan

disakarida yang terdiri dari 2 unit molekul glukosa seperti halnya


maltosa.

c. Oligosakarida

Oligosakarida terdiri atas polimer 2-10 monosakarida yang

terdiri unit-unit glukosa dan fruktosa yang dihubungi dengan ikatan

glikosida (α, β). Contoh gula oligosakarida adalah rafinosa,

stakinosa, fruktan dan verbaskosa. Oligosakarida banyak terdapat

dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan dan tidak dapat

dipecah oleh enzim-enzim pencernaan melainkan dengan proses

fermentasi. Fruktan sebagai oligosakarida banyak terdapat dalam

tanaman serealia, bawang merah, bawang putih dan asparagus.

Fruktan terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terikat dengan 1

molekul glukosa. Karbohidrat jenis ini tidak dapat dicerna dan

difermentasi.

d. Polisakarida Pati

Polisakarida merupakan senyawa karbohidrat kompleks,

dapat mengandung lebih dari 60.000 molekul monosakarida yang

tersusun membentuk rantai lurus ataupun bercabang. Polisakarida

rasanya tawar (tidak manis), tidak seperti monosakarida dan

disakarida. Contoh polisakarida adalah; amilum (pati) dekstrin dan

glikogen. Polisakarida, diklasifikasikan sebagai: heteropolisakarida

dan homopolisakarida. Terdapat sebagai struktur dasar dari sel,

hampir diseluruh jaringan, di mukus, beberapa hormon, enzim-

enz im, bahan-bahan darah , dan za t -za t kekeba lan .

Homopolisakarida: glikogen, tersedia di jaringan hewan yang

menyerupai pati tanaman dan merupakan simpanan energi jangka

pendek. Hanya hepar dan ginjal yang dapat melepaskan glukosa

14 fisiologi hewan

untuk masuk ke darah. Glikogen hepar adalah glukosa terpenting.

Proses pembentukan glikogen disebut glikogenesis (glycogen

synthetase). Proses pemecahan glikogen disebut glikogenolisis

(glycogen phosphorylase).

Pati merupakan simpanan karbohidrat yang terdapat pada

tumbuh-tumbuhan dan merupakan sumber karbohidrat utama bagi

manusia. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati

berbeda satu sama lainnya bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk

butiran pati mempunyai karateristik tersendiri dalam hal daya larut,

daya mengentalkan dan rasa. Ada 2 jenis pati, yaitu amilosa dan

amilopektin. Amilosa mempunyai rantai panjang unit glukosa yang

tidak bercabang; sedangkan amilopektin adalah polimer yang

susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa. Pada

setiap cabang dan rantai glukosa terikat melalui ikatan tertentu, yang

kemudian dapat dipecah dalam proses pencernaan. Beras banyak

mengandung amilosa, sedangkan beras ketan mengandung banyak

amilopektin. Pencernaan pati secara umum akan menghasilkan

dekstrin, maltosa dan glukosa sebagai produk akhir.

Pati (amilum) merupakan sumber energi utama bagi orang

dewasa di seluruh penduduk dunia, terutama di negara sedang

berkembang oleh karena di konsumsi sebagai bahan makanan

pokok. Disamping itu bahan pangan kaya akan amilum juga

mengandung protein, vitamin, serat dan beberapa zat gizi penting

lainnya. Amilum merupakan karbohidrat dalam bentuk cadangan

bagi tumbuh-tumbuhan dalam bentuk granul yang dijumpai pada

umbi dan akarnya. Umbi-umbian, serealia dan biji-bijian merupakan

sumber amilum yang berlimpah ruah oleh karena mudah didapat


untuk di konsumsi. Jagung, beras dan gandum kandungan amilumnya

lebih dari 70%, sedangkan pada kacang-kacangan sekitar 40%.

Amilum tidak larut di dalam air dingin, tetapi larut di dalam air

panas membentuk cairan yang sangat pekat seperti pasta; fenomena

ini disebut "gelatinisasi".

Pati (amilum) dapat dipisahkan dengan air panas menjadi 2

fraksi, yaitu amilosa yang mempunyai sifat larut dengan air panas

serta mempunyai struktur rantai yang lurus dan amilopektin yang

mempunyai sifat tidak larut dengan air panas serta mempunyai

sruktur rantai yang bercabang. Peranan perbandingan amilosa

dan amilopektin terlihat pada serelia; contohnya beras. Semakin

kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan

amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut. Pulut sedikit sekali

amilosanya (1-2%), beras mengandung amilosa >2%. Berdasarkan

kandungan amilosanya, beras (nasi) dapat dibagi menjadi 4 golongan:

1. amilosa tinggi 25-33%

2. amilosa menengah 20-25%

3. amilosa rendah 09-20%

4. amilosa sangat rendah < 9%

Secara umum penduduk di negara-negara Asean, khususnya

Flipina, Malaysia, Thailand dan Indonesia menyenangi nasi dengan

kandungan amilosa medium, sedangkan Jepang dan Korea

menyenangi nasi dengan amilosa rendah.

Dekstrin merupakan produk antara dari proses pencernaan pati

atau dihasilkan melalui hidrolisis pati secara parsial. Molekulnya

lebih sederhana, lebih mudah larut di dalam air, dengan yodium akan

berubah menjadi wama merah. Dekstrin biasanya digunakan untuk

16 fisiologi hewan

'tube feeding'. Cairan glukosa untuk infus merupakan campuran

dekstrin, maltosa, glukosa dan air. Campuran ini molaritasnya lebih

besar dari sukrosa dan glukosa, pengaruh osmolarnya lebih rendah

sehingga tidak mudah menimbulkan diare. Dekstrin maltosa

merupakan produk hidrolisis pati secara parsial yang memiliki sifat

tidak mudah terfermentasi namun mudah dicerna dan biasanya

digunakan untuk makanan bayi.

Glikogen merupakan polisakarida yang disimpan dalam tubuh,

terutama pada sel-sel hepar dan otot. Karbohidrat jenis ini terdiri dari

unit-unit glukosa dalam bentuk rantai lebih bercabang daripada

amilopektin dan lebih mudah dipecah. Tubuh manusia hanya

menyimpan 350 g glikogen; 2/3 di otot dan 1/3 di hepar. Glikogen

merupakan "pati hewani", terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di

dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) dan bila bereaksi dengan

yodium akan menghasilkan warna merah. Glikogen terdapat pada

otot hewan, manusia dan ikan. Glikogen di otot hanya digunakan

sebagai sumber energi otot tersebut, sedangkan glikogen yang di

hepar digunakan untuk keperluan semua bagian tubuh yang

membutuhkan. Kelebihan glukosa yang melebihi batas kemampuan

simpan (glikogen) akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam

jaringan lemak. Pada waktu hewan disembelih, terjadi kekejangan

(rigor mortis) dan kemudian glikogen dipecah menjadi asam laktat

selama post mortum. Glikogen disimpan di dalam hepar dan otot

sebagai cadangan energi, yang sewaktu-waktu dapat diubah

kembali menjadi glukosa bila dibutuhkan. Sumber glikogen terdapat

pada kecambah, serealia, susu dan sirup jagung (26%).


e. Polisakarida Non-Pati (Mixed Polysakaride)

Polisakarida non-pati (serat) terdiri atas 2 kelompok, yaitu serat

yang larut dalam air dan tidak laut dalam air. Serat yang larut dalam

air, contohnya: pektin, gum, mukilase, glukan dan alga; sedangkan

serat yang tidak larut dalam air adalah: selulosa, hemiselulosa, lignin,

selobiosa.

Selulosa hampir 50% berasal dari tumbuh-tumbuhan sebagai

bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulosa

berikatan erat secara fisik dan kimia dengan hemiselulosa dan lignin.

Selulosa tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia, oleh karena

tidak ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat

dicerna, selulosa berfungsi sebagai sumber serat yang dapat

memperbesar volume dari feses, sehingga akan memperlancar

defekasi. Dahulu serat digunakan sebagai indeks dalam menilai

kualitas makanan, semakin tinggi kandungan serat dalam

makanan maka nilai gizi makanan tersebut semakin buruk. Akan

tetapi pada dasawarsa terakhir ini, para ahli sepakat bahwa serat

(dietary fiber) merupakan komponen penyusun diet manusia yang

sangat penting. Tanpa adanya serat, mengakibatkan terjadinya

konstipasi (susah buang air besar), haemorhoid (ambeyen),

divertikulosis, kanker pada usus besar, appendisitis, diabetes

penyakit jantung koroner dan obesitas. Fungsi serat adalah:

1. Mencegah penyakit jantung koroner

Kolesterol telah lama diduga sebagai penyebab

terjadinya aterosklerosis yang akhirnya berakibat timbulnya

penyakit jantung koroner. Produk akhir metabolisme kolesterol

adalah asam empedu. Serat yang berasal dari makanan

18 fisiologi hewan

sesampainya di saluran pencernaan akan mengikat asam

empedu. Dalam keadaan terikat, asam empedu bersama-sama

serat dikeluarkan dalam bentuk feses. Dengan demikian

semakin banyak serat dimakan, maka semakin banyak lemak

dan kolesterol yang dikeluarkan.

Masyarakat yang mengkonsumsi makanan tinggi

serat (terutama serat dari seralia dan kacang-kacangan),

cenderung memiliki kadar kolesterol dalam darah yang

rendah serta angka kematian akibat penyakit jantung

koroner lebih rendah dibandingkan dengan orang Eropa yang

konsumsi serat relatif lebih sedikit. Penelitian lain

menunjukkan bahwa suku pedalaman Masai di Afrika yang

hidupnya berburu dan suku Venda di Afrika Selatan yang

hidupnya bercocok tanam, tidak ditemukan adanya penyakit

jantung koroner, walaupun mereka mengkonsurnsi lemak

hewan dalam jumlah yang tinggi, yaitu masing-masing 300

gram dan 126 gram per hari. Hal tersebut disebabkan mereka

makan jagung yang tidak digiling rata-rata 494 gram per hari,

yang kadar seratnya diperkirakan 5,7 gram. Dibandingkan

dengan orang Inggris yang rata-rata hanya mengkonsumsi

serat sebanyak 0,5 gram per hari.

2. Mencegah kanker pada usus besar

Kanker pada usus besar (kolon) diakibatkan masuknya benda-

benda asing ke dalam usus besar, benda-benda asing tersebut

akan diubah sifatnya menjadi karsinogenik. Adanya serat

kasar yang melalui kolon, mengakibatkan lingkungan mikroba

terganggu sehingga aktifitas mikroba tersebut berkurang.


3. Mencegah penyakit diabetes

Pemyataan ini didukung oleh suatu penelitian yang

dilakukan di Capetown, yang menunjukkan bahwa pada

penduduk yang mengkonsumsi serat rata-rata 6,5 gram per

hari ditemukan banyak kasus diabetes sebanyak 3,6 %, lebih

besar dibandingkan dengan penduduk yang makan serat rata-

rata 24,8 gram per hari dengan persentase kasus hanya 0,05%.

4. Mencegah penyakit divertikular

Konsumsi serat yang cukup akan menghasilkan feses yang

lembut sehingga dengan konstraksi otot yang rendah (<10

mmHg) feses dapat dikeluarkan dengan lancar. Apabila

konsumsi serat berkurang, maka volume kotoran menjadi kecil-

kecil dan keras (seperti feses kambing), sehingga untuk

membuangnya membutuhkan kontraksi otot yang lebih besar

(tekanan bisa mencapai >90 mm Hg). Apabila tekanan kuat

tersebut berlangsung berulang ulang setiap hari dalam jangka

waktu yang lama, maka otot- otot kolon menjadi lelah dan

lemah. Keadaan ini menyebabkan penyakit "divertikular",

yaitu penonjolan bagian luar usus berbentuk bisul yang

kadang- kadang disertai peradangan yang dapat

menimbulkan infeksi.

5. Mencegah kegemukan

Dengan adanya serat, maka penyerapan karbohidrat, lemak

dan protein menjadi berkurang. Jika hal ini dilakukan secara

teratur dan berkesinambungan, maka kegemukan dapat

dihindari. Serat mampu memberikan perasaan kenyang dalam

waktu yang cukup lama. Sumber serat yang baik adalah

20 fisiologi hewan

sayuran, buah-buahan, serealia dan kacang-kacangan.

Memakan sayuran dan buah-buahan dalam jumlah yang

banyak, mempunyai fungsi ganda, yaitu disamping sebagai

sumber serat juga merupakan sumber vitamin dan mineral,

yang semua itu sangat dibutuhkan untuk memelihara

kesehatan tubuh manusia. Produk makanan hewani, seperti

daging, ikan susu dan telur serta bahan-bahan olahannya,

umumnya mengandung serat dalam jumlah yang sedikit.

Sayuran yang banyak mengandung serat adalah, bayam,

kangkung, buncis, daun beluntas, daun singkong, kacang

panjang, daun katuk, daun kelor, sawi, kecipir, kol dan lain-lain.

Buah-buahan yang banyak mengandung tinggi serat adalah,

alpukat, belimbing, srikaya, cempedak, nangka, durian, jeruk,

kedondong, kemang, mangga, nenas dan sebagainya. Seralia

yang kaya serat adalah beras, jagung, jali dan jewawut. Beras

giling mernpunyai kadar serat dan vitamin (khususnya vitamin

B) lebih rendah dari beras tumbuk, karena itu memilih beras

sebaiknya jangan yang terlalu bersih (putih). Kacang-

kacangan yang banyak mengandung serat adalah kacang bogar,

kacang merah, kacang ijo, kedele, serta kacang-kacangan

lainnya.

Hewan ruminansia selulosa dicerna dalam saluran pencernaan

oleh enzim selulase menghasilkan selobiosa, lalu dihidrolisis menjadi

glukosa oleh selobiase. Enzim selulase dihasilkan oleh mikroba

rumen dan retikulum ruminansia. Hasil akhir dari pencernaan

selulosa adalah asam-asam lemak bebas (VFA) yang terdiri dari

asetat, propionat dan butirat, dengan hasil sampingan antara lain


berupa gas metan, dan CO yang akan digunakan dalam metabolisme 2

energi pada hewan ruminansia.

Lignin merupakan polimer yang mengandung protein sulit

dicerna. Lignin sangat tahan terhadap degradasi kimia dan enzimatik.

Lignin sering digunakan sebagai indikator di dalam eksperimen studi

kecernaan pada hewan ruminansia karena sifatnya yang tidak larut

tersebut. Lignin bukan karbohidrat, tetapi sangat berhubungan erat

dengan senyawa- senyawa kabohidrat. Kulit kayu, biji, bagian

serabut kasar, batang dan daun mengandung lignin yang berupa

substansi kompleks oleh adanya lignin dan polisakarida yang lain.

Kadar lignin akan bertambah dengan bertambahnya umur tanaman.

Adapun, selobiosa tidak terdapat bebas di alam, mempunyai ikatan β-

(1,4). Ikatan tersebut tidak dapat dipecah oleh enzim yang dihasilkan

oleh mamalia kecuali oleh enzim yang disintesis oleh

mikroorganisme retikulorumen.

1.7 Jalur Pemrosesaan Karbohidrat Di Dalam Tubuh

Dari sekian banyak jenis karbohidrat, polisakarida dan

disakarida merupakan jenis karbohidrat utama yang terdapat dalam

diet makanan. Polisakarida seperti kanji dan glikogen terdiri dari unit-

unit glukosa yang terikat dengan ikatan glikosida. Disakarida terdiri

dari sukrosa dan Iaktosa. Pencernaan karbohidrat bermula di dalam

mulut. Enzim ptialin atau amilase liur akan menghidrolisis kanji atau

glikogen menjadi dekstrin dan maltosa. Di dalam perut, amilase liur

menjadi tidak aktif karena pengaruh HCl yang disekresikan oleh sel-

sel lambung. Dekstrin dan maltosa selanjutnya akan masuk ke

duodenum usus halus, merangsang pankreas untuk memproduksi dan

22 fisiologi hewan

mensekresikan enzim yang bersifat alkalis, yaitu amilase.

Amilase pankreas ini lebih aktif daripada amilase liur. Oleh

peran amilase dekstrin dan maltosa akan dihidrolisis menghasilkan

disakarida dan sejumlah kecil monosakarida. Selanjutnya enzim-

enzim yang dihasilkan oleh sel-sel pada duodenum atau bagian

permukaan usus halus, seperti maltase, sukrase, laktase dan

isomaltase (disakaridase) akan menghidrolisis unit-unit disakarida

menjadi monosakarida. Monosakarida ini selanjutnya akan diserap

dengan sistem transport aktif melalui sel-sel epitel yang terdapat pada

bagian permukaan usus halus, terutama di bagian yeyunum dan

akhirnya akan masuk ke dalam aliran darah. Jika daya absorbsi sel-sel

epitel pada bagian yeyenum sudah mencapai ambang batas kapasitas,

maka absorbsi akan berlanjut pada bagian ileum. Monosakarida yang

telah terabsorbsi selanjutnya diangkut menuju ke hepar melalui

pembuluh portal. Sedangkan disakarida yang terabsorbsi akan di

bawa dari pembuluh portal menuju ke hepar dan masuk ke dalam

sirkulasi darah untuk diedarkan ke sel-sel di seluruh tubuh.

Di dalam hepar, monosakarida dapat digunakan untuk

menghasilkan energi, diubah menjadi glikogen untuk cadangan

energi, diubah menjadi karbohidrat bentuk lain atau gula-gula

pentosa. Selain itu dalam kondisi tertentu, monosakarida dapat

diubah menjadi lemak atau asam-asam amino melalui jalur

transaminasi di dalam siklus Kreb. Glukosa yang dimobilisasi dari

dalam sel-sel hepar masuk ke dalam sistem sirkulasi menuju sel-sel di

jaringan perifer untuk digunakan sebagai sumber energi.

Glukosa merupakan monosakarida tunggal yang digunakan

oleh tubuh untuk menghasilkan energi. Hepar mempunyai enzim


yang dapat mengubah monosakarida (galaktosa dan fruktosa)

menjadi glukosa. Glukosa dapat disimpan dalam hepar dan otot

dalam bentuk glikogen. Glikogen hepar dapat digunakan sewaktu-

waktu apabila kadar glukosa darah menurun. Berbeda dengan

glikogen hepar, glikogen otot tidak dapat digunakan sewaktu-waktu

karena glikogen otot tidak mudah masuk ke dalam darah, namun

demikian glikogen otot dapat digunakan mencukupi kebutuhan

energi di otot. Enzim hepar yang mampu mengubah monosakarida

adalah glukosa-6-phospatase yang dapat mengubah glikogen

menjadi glukosa, tetapi otot tidak mempunyai enzim ini. Oleh karena

itu, hepar memainkan peranan penting dalam metabolisme

karbohidrat dan sangat berperan dalam meregulasi kadar glukosa

dalam plasma darah.

1.8 Pencernaan Karbohidrat

Karbohidrat yang terdapat pada makanan dapat

dikelompokkan:

1. Karbohidrat yang tersedia (available carbohydrate), yaitu

karbohidrat yang dapat dicerna, diserap serta dimetabolisme

sebagai karbohidrat.

2. Karbohidrat yang tidak tersedia (unvailable carbohydrate),

yaitu karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisa oleh enzim –

enzim pencernaan manusia, sehingga tidak dapat diabsorpsi.

1.9 Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat

a. Pencernaan di Mulut

Pencernaan karbohidrat sudah dimulai sejak makanan masuk

24 fisiologi hewan

ke dalam mulut; makanan dikunyah agar dipecah menjadi bagian-

bagian kecil, sehingga jumlah permukaan makanan lebih luas kontak

dengan enzim-enzim pencernaan.

Di dalam mulut makanan bercampur dengan air ludah yang

mengandung enzim amilase (ptyalin). Enzim amilase bekerja

memecah karbohidrat rantai panjang seperti amilum dan dekstrin,

akan diurai menjadi molekul yang lebih sederhana, yaitu maltosa.

Sedangkan air ludah berguna untuk melicinkan makanan agar lebih

mudah ditelan. Hanya sebagian kecil amilum yang dapat dicerna

di dalam mulut, oleh karena makanan sebentar saja berada di

dalam rongga mulut. Oleh karena itu, sebaiknya makanan

dikunyah lebih lama, agar memberi kesempatan lebih banyak

pemecahan amilum di rongga mulut. Dengan proses mekanik,

makanan ditelan melalui kerongkongan dan selanjutnya akan

Gambar 6. Sistem pencernaan manusia


Bagian AtasUsus Besar

Ileumdari Usus

Kecil

Usus Buntu

Sekum

memasuki lambung.

b. Pencernaan dalam Lambung

Proses pemecahan amilum diteruskan di dalam lambung,

selama makanan belum bereaksi dengan asam lambung.

c. Pencernaan dalam Usus

Di usus halus, maltosa, sukrosa dan laktosa yang berasal

dari makanan maupun dari hasil penguraian karbohidrat

kompleks akan diubah menjadi monosakarida dengan bantuan

enzim-enzim yang terdapat di usus halus.

Gambar 7. Ekskresi pada lambung mamalia monogastrik

26 fisiologi hewan

Tampilan Perut Bagian Dalam

KlenjerLambung

Sel Mukosa

Sel Chief

Sel Parietal

Sel Chief

Sel Parietal

Pepsin(Enzim Aktif)

Pepsionogen

EpitelLambung

Getah Lambung

Partikel MakananSphincter Pylorus

d. Absorbsi Nutrisi

Semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida,

proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa

memasuki aliran darah dengan tranport aktif, sedangkan fruktosa

dengan jalan difusi.

Gambar 8. Usus halus mamalia monogastrik

Gambar 9. Pencernaan karbohidrat


Dinding Usus

Villi

Lipatan SirkularBesar

LapisanOtot

Vena yang membawadarah ke pembuluh portal

hati

Lumen

Sel-selEpitelium

KapilerDarah

Lacteal

Villi

Sel-selEpitelium

Mikrovili(Brush Border)

Karbohidrat diserap dalam bentuk disakarida. Hal ini

dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa

dalam urin apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak.

Akhirnya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa

sebelum diikutsertakan dalam proses metabolisme. Berdasarkan

urutan, yang paling cepat di absorpsi adalah galaktosa, glukosa

dan terakhir fruktosa.

e. Metabolisme Nutrisi

Setelah melalui dinding usus halus, glukosa akan menuju

ke hepar melalui vena portae. Sebagian karbohidrat ini diikat di

dalam hepar dan disimpan sebagai glikogen, sehingga kadar gula

darah dapat dipertahankan dalam batas-batas normal (80-120 mg%).

Karbohidrat yang terdapat dalam darah, praktis dalam bentuk

glukosa, oleh karena fruktosa dan galaktosa akan diubah terlebih

dahulu sebelum memasuki pembuluh darah. Apabila jumlah

karbohidrat yang dimakan melebihi kebutuhan tubuh, sebagian

besar (2/3) akan disimpan di dalam otot dan selebihnya di dalam

hepar sebagai glikogen. Kapasitas pembentukan glikogen ini sangat

terbatas (maksimum 350 gram), dan jika penimbunan dalam

bentuk glikogen ini telah mencapai batasnya, kelebihan

karbohidrat akan diubah menjadi lemak dan disimpan di jaringan

lemak. Bila tubuh memerlukan kembali energi tersebut, simpanan

glikogen akan digunakan terlebih dahulu, disusul mobilisasi

lemak. Jika dihitung dalam jumlah kalori, simpanan energi

bentuk lemak jauh melebihi jumlah simpanan dalam bentuk

glikogen.

28 fisiologi hewan

Sel-sel tubuh yang sangat aktif dan memerlukan banyak energi,

mendapatkan energi dari hasil pembakaran glukosa yang diambil

dari aliran darah. Kadar gula darah akan diisi kembali dari

cadangan glikogen yang ada di dalam hepar. Kalau energi yang

diperlukan lebih banyak lagi, timbunan lemak dari jaringan lemak

akan digunakan. Dalam jaringan lemak diubah ke dalam zat antara

yang dialirkan ke hepar. Disini zat antara itu diubah menjadi

glikogen, mengisi kembali cadangan glikogen yang telah

dipergunakan untuk meningkatkan kadar gula darah. Peristiwa

oksidasi glukosa di dalam jaringan-jaringan terjadi secara bertahap

dan pada tahap-tahap itulah energi dilepaskan sedikit demi sedikit,

untuk dapat digunakan selanjutnya.

Melalui suatu deretan proses-proses kimiawi, glukosa dan

glikogen diubah menjadi asam piruvat. Asam piruvat ini merupakan

zat antara yang sangat penting dalam metabolisme karbohidrat.

Asam piruvat dapat segera diolah lebih lanjut dalam suatu proses

pada "siklus Krebs". Dalam proses siklis ini dihasilkan CO dan H O 2 2

dan terlepas energi dalam bentuk persenyawaan yang mengandung

tenaga kimia yang besar yaitu ATP (Adenosin trifosfat). ATP ini

mudah sekali melepaskan energinya sambil berubah menjadi ADP

(Adenosindifosfat). Sebagian dari asam piruvat dapat diubah

menjadi "asam laktat". Asam laktat ini dapat keluar dari sel-sel

jaringan dan memasuki aliran darah menuju ke hepar.


Di dalam hepar asam laktat diubah kembali menjadi asam

piruvat dan selanjutnya menjadi glikogen, dengan demikian akan

menghasilkan energi. Hal ini hanya terdapat di dalam hepar, tidak

dapat berlangsung di dalam otot, meskipun di dalam otot terdapat

juga glikogen. Sumber glikogen hanya berasal dari glukosa dalam

darah. Metabolisme karbohidrat selain di pengaruhi oleh enzim-

enzim, juga diatur oleh hormon-hormon tertentu. Hormon insulin

yang dihasilkan oleh "pulau-pulau Langerhans" dalam pankreas

sangat memegang peranan penting. Insulin akan mempercepat

oksidasi glukosa di dalam jaringan, merangsang perubahan glukosa

menjadi glikogen di dalam sel-sel hepar maupun otot. Hal ini

terjadi apabila kadar glukosa di dalam darah meninggi.

Sebaliknya apabila kadar glukosa darah menurun, glikogen hepar

dimobilisasikan sehingga kadar glukosa darah akan naik kembali.

Gambar 10. Perubahan karbohidrat di dalam tubuh

30 fisiologi hewan

Insulin juga merangsang glukoneogenesis, yaitu mengubah lemak

atau protein menjadi glukosa.

Beberapa horrnon yang dihasilkan oleh hipofisis dan

kelenjar suprarenal merupakan pengatur-pengatur penting dari

metabolisme karbohidrat. Enzim sangat diperlukan pada proses-

proses kimiawi metabolisme zat-zat makanan. Vitamin-vitamin

secara tidak langsung berpengaruh pada metabolisme karbohidrat

ini. Tiamin (vitamin B1) diperlukan dalam proses dekarboksilase

karbohidrat. Kekurangan vitamin B1 akan menyebabkan

terhambatnya enzim-enzim dekarboksilase, sehingga asam piruvat

dan asam laktat tertimbun di dalam tubuh. Penyakit yang ditimbulkan

akibat defisiensi vitamin B1 itu dikenal sebagai penyakit beri-beri.

1.10 Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat pada

Ruminansia

a. Pencernaan Karbohidrat dalam Rumen

Terdapat perbedaan mendasar antara ruminansia dan

monogastrik dalam metabolisme karbohidrat, yaitu: jalur

metabolisme dan produk akhir yang dihasilkan. Tanaman makanan

hewan mengandung: 20-30% BK selulosa, 14-20% BK hemiselulosa,

dan kurang dari 10% BK pektin dimana 2-12% BK adalah lignin.

Gambar 11. Kegiatan ruminansi pada hewan ruminansia


Ruminansia mempunyai mikroorganisme di dalam

retikulorumen yang mensekresikan enzim-enzim sehingga dapat

mencerna makanan yang masuk. Bagian terbesar karbohidrat terdiri

dari: yang mudah larut (gula dan pati) dan yang sukar larut (selulosa

dan hemiselulosa, misal hijauan dan limbah serat). Keduanya ini

difermentasikan oleh mikroba rumen membentuk asam lemak bebas

(volatil fat acid) atau VFA di dalam rumen dan retikulum. Pemecahan

karbohidrat menjadi VFA terjadi di rumen terdiri dari 2 tahap: 1).

hidrolisis ekstraseluler dari karbohidrat kompleks (selulosa,

hemiselulosa, pektin) menjadi oligosakarida rantai pendek terutama

disakarida (selobiosa, maltosa, pentosa) dan gula-gula sederhana.

Pemecahan oligosakarida dan gula-gula sederhana menjadi

VFA oleh aktivitas enzim intraseluler. Komposisi VFA terbanyak di

dalam cairan rumen adalah: asam asetat, propionat dan butirat,

sedangkan yang dalam jumlah kecil: asam format, isobutirat, valerat,

isovalerat dan kaproat. Pemecahan protein oleh bakteri juga

menghasilkan asam lemak berantai cabang yang terdapat dalam

jumlah kecil tersebut. Dalam pencernaan ini dihasilkan pula produk

ikutan berupa beberapa gas: metan (CH ), CO2 dan H2; yang 4

d i k e l u a r k a n d a r i t u b u h m e l a l u i p r o s e s e r u k t a s i

(belching/bersendawa). Sejumlah kecil karbohidrat yang dicerna dan

sebagian dari polimer karbohidrat yang lolos dari fermentasi mikroba

di perut depan akan masuk ke usus halus, dicerna dan diserap. Asam

lemak bebas (VFA) yang dominan (asam asetat, propionat, dan

butirat) akan diserap melalui dinding rumen, masuk ke dalam

sirkulasi darah dan di transportasikan ke jaringan tubuh hewan.

32 fisiologi hewan

Senyawa-senyawa tersebut selanjutnya akan mengalami proses

metabolisme:

1. Katabolisme, yang mensuplai energi, dan

2. Biosintesis misalnya: biosintesis lemak susu dari asam asetat

dan butirat; biosintesis glukosa dari asam propionat di dalam jaringan

tubuh hewan.

Metabolisme dijaringan melibatkan sistem enzim, sehingga

Gambar 12. Sistem pencernaan pada hewan ruminansia

Gambar 13. Lambung hewan ruminansia


produk akhir metabolisme dapat dimanfaatkan. Ruminansia dapat

mensintesis glukosa dari asam propionat di dalam rumen, dan

fungsinya sebagai energi (monogastrik: glukosa adalah sumber

energi utama) maka glukosa di jaringan menjadi terbatas (di dalam

darah: 40-70 mg%, sedang monogastrik 100 mg%). namun pada

hewan baru lahir (pre-ruminan) sama dengan monogastrik, glukosa

dalam darah: 100-120 mg%.

b. Pencernaan Karbohidrat di dalam Usus Ruminansia

Karbohidrat tercerna (pati, selulosa dan hemi selulosa) dan

polisakarida seluler dari mikroba yang lolos dari fermentasi rumen,

akan masuk ke dalam usus sebagai digesta, jumlahnya 10-20% dari

karbohidrat yang dicerna. Jumlah selulosa atau pati yang tahan dari

degradasi rumen dipengaruhi oleh pakan itu sendiri atau prosesing.

Misalnya pati dari jagung giling dapat dicerna ± 20% nya di usus

halus oleh enzim yang sama dengan monogastrik. Pencernaan pati di

usus halus menghasilkan energi yang dapat digunakan oleh induk

lebih efisien daripada didegradasi oleh mikroba rumen, dimana akan

hilang sebagai CH atau panas. Selulosa, hemiselulosa dan pati yang 4

lolos dari usus halus difermentasi di dalam sekum menjadi VFA, CO 2

dan CH dengan jalur yang sama dengan di dalam rumen. VFA yang 4

terbentuk di sekum ini di serap masuk ke dalam sirkulasi dan

digunakan di jaringan, hal yang sama terjadi di dalam rumen.

c. Energi yang Dihasilkan dari Pencernaan Karbohidrat

(Glukosa)

Dari dua tahap proses pencernaan karbohidrat didalam rumen,

34 fisiologi hewan

dihasilkan sumber energi berupa ATP seperti berikut :

Tahap1:

- Heksosa (senyawa-senyawa yang mempunyai atom karbon 6

buah) menghasilkan Piruvat + 4 (H) + 2 ATP

- Pentosa (senyawa-senyawa yang mempunyai atom karbon 5

buah) menghasilkan 1.67 Piruvat + 1.67 (H) + 1.67 ATP

Tahap 2:

- 2 Piruvat + 2H O ® 2 Asam Asetat + 2 CO2 + 2 H2 + 2 ATP2

- 2 Piruvat + 8 (H) ® 2 Asam Propionat + 2 H2O + 2 ATP

- 2 Piruvat + 4 (H) ® Asam butirat + 2 H2 + 2 CO2 + 2 ATP

Energi yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk hidup

pokok dan sintesis protein mikroba. Dengan cara demikian, mikroba

akan memperbanyak diri, sehingga pada gilirannya mikroba –

mikroba tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber protein yang

bernilai hayati tinggi.

Gambar 14. Proses digesti pada hewan ruminansia


Glukosa dicerna atau difermentasi di retikulorumen.

Glukoneogenesis terjadi di hepar (terutama) dan di ginjal (sedikit).

Glukosa ruminan: 40-60% berasal dari asam lemak propionat; ± 20%

dari protein (asam amino yang diserap dari saluran pencernaan);

sisanya dari VFA rantai cabang, asam laktat dan gliserol. Fungsi

Gambar 15. Perombakan karbohidrat menjadi asam piruva

Gambar 16. Ringkasan pencernaan karbohidrat pada hewan ruminansia

36 fisiologi hewan

metabolit glukosa pada ruminansia, meliputi:

a. Sumber utama energi di jaringan saraf terutama di otak dan sel-

sel darah merah.

b. Untuk metabolisme otot dan produksi glikogen (persendian

energi di otot, hepar).

c. Prekursor utama dari pembentukan laktosa dan gliserol

(komponen lemak susu) dan suplai nutrisi untuk janin pada

hewan yang sedang laktasi. Kebutuhan glukosa ini meningkat

pada akhir kebuntingan.

Untuk pembentukan NADPH yang diperlukan untuk sintesis

asam lemak rantai panjang. NADPH berasal dari oksidasi glukosa

melalui jalur pentosa-fosfat

d. Pembentukan Adenosin Triphosfat (ATP)

Adenosin triphos fat (ATP) dihasilkan melalui beberapa jalur

reaksi, yaitu:

(a) Sistem anaerobik alaktat (jalur glikolisis)

(b) Sistem anaerobik laktat (glikolisis anaerobik/pembentukan

asam laktat)

(c) Sistem aerobik (reaksi oksidasi yang memerlukan oksigen)

e. Jalur Reaksi Anaerobik Alaktat (Jalur Glikolisis Alaktat)

Sistem anaerobik alaktat dikenal dengan sistem fosfagen.

Sistem ini mampu menghasilkan energi dengan intensitas yang

tinggi. Melalui reaksi ini fosfat terurai dari fosfokreatin disertai

dengan lepasnya kreatin. Fosfokreatin disimpan dalam sel-sel otot.

Fosfat yang dihasilkan digunakan untuk membentuk molekul ATP.


f. Jalur Reaksi Anaerobik Laktat (Jalur Glikolisis Laktat)

Jalur reaksi ini menghasilkan energi dari proses katabolisme

molekul glukosa yang diperoleh dari karbohidrat tercerna atau

glikogen yang disimpan dalam sel-sel otot atau hepar.

Dalam reaksi ini tidak memerlukan oksigen untuk memecah

glukosa. Reaksi ini menghasilkan asam laktat sebagai akibat

rendahnya ketersediaan ATP dalam sel dan menghasilkan kondisi

kelelahan (fatigue), apabila kandungan asam laktat dalam darah yang

semakin meningkat.

g. Jalur Reaksi Siklus Kreb (Oksidasi-Fosforilasi)

Reaksi siklus Kreb diawali dengan terjadinya dekarboksilasi

piruvat menjadi asetil KoA dengan katalisasi enzim piruvat

dekarboksilase. Asetil KoA merupakan senyawa kunci yang

memegang peranan penting bagi siklus Kreb. Banyak enzim dengan

berbagai macam kofaktor yang terlibat dalam proses oksidasi-

fosforilasi dengan melibatkan rantai transport elektron. Hasil akhir

dari siklus Kreb adalah energi (FADH NADH dan GTP), CO dan 2, 2

H O.2

asam piruvat ketersediaan oksigen

oksigen tak adaatau tak cukup

oksigen adaataucukup

respirasianaerobik

respirasiaerobik

Gambar 17. Lintasan respirasi aerobik - anaerobik

38 fisiologi hewan

h. Jalur Metabolisme Karbohidrat

Glukosa diperlukan untuk menghasilkan adenosina trifosfat

(ATP). ATP merupakan energi utama yang dihasilkan oleh proses

yang berlangsung dalam sel dan energi ini tidak boleh keluar

melintasi membran sel. Setiap sel memiliki kemampuan untuk

menghasilkan ATP yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan

dirinya sendiri. Apabila ATP dihidrolisis menjadi ADP, maka akan

dibebaskan energi tinggi. Sebagian energi yang dihasilkan akan

digunakan untuk kontraksi otot, konduksi saraf, meregulasi suhu

tubuh, pengangkutan aktif dan proses-proses sintesis.

Langkah metabolisme glukosa dapat dijelaskan dengan urutan

reaksi sebagai berikut:

1. Langkah pertama adalah penggunaan glukosa. Energi

digunakan untuk memobilisasi glukosa masuk ke dalam sel

dengan pengaruh hormon insulin. Selanjunya glukosa akan

Gambar 18. Distribusi glukosa setelah diabsorbsi dari usus


dikatabolisme oleh enzim heksokinase menjadi glukosa 6-

fosfat dengan melibatkan hidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi.

Heksokinase

Glukosa + ATP Glukosa 6-Phospat +

ADP + Pi

Glukosa 6-fosfat merupakan senyawa perantara untuk berbagai

jalur metabolisme glukosa. Ada dua jalur utama proses

pemecahan glukosa-6-fosfat, yaitu: jalur glikolisis atau jalur

Embden-Meyerhof dan jalur pentosa fosfat atau jalur Shunt.

Glukosa-6-fosfat dapat diubah menjadi glikogen, proses ini

memerlukan sistem enzim yang rumit.

2. Langkah kedua adalah jalur glikolisis yang mengubah satu

molekul glukosa (6C) menjadi 2 molekul asam piruvat (3C).

Proses ini bersifat anaerob, yaitu tidak memerlukan oksigen

dan terjadi di dalam sitoplasma sel. Koenzim nikotinamida

adenina dinukleotida (NAD) merupakan molekul pembawa

yang menerima hidrogen yang dibebaskan selama glikolisis.

Jalur glikolisis menghasilkan dua molekul ATP untuk setiap

molekul glukosa. Proses glikolisis dapat ditulis sebagai berikut:

C H 0 + 2 NAD + 2ADP + Pi � � � � � � � � �2C H 0 + 6 12 6 3 4 3

2NADH + 2ATP2

Nasib asam piruvat tergantung pada ketersediaan oksigen dan

ATP. Jika ketersediaan oksigen dan ATP tidak memenuhi syarat

40 fisiologi hewan

maka piruvat akan diubah menjadi asam laktat. Dengan

ketersediaan oksigen yang optimal, piruvat akan mengalami

proses oksidasi-karboksilasi menghasilkan asetil (2C). Asetil

selanjutnya akan bereaksi dengan koenzim A dengan bantuan

ATP dan vitamin B membentuk asetil Coenzim A. Selanjutnya

asetil CoA akan masuk ke dalam siklus Kreb. Jalur siklus Kreb

terdiri dari proses-proses kimia yang terlibat dalam proses

oksidasi secara lengkap asetil CoA. Proses ini memerlukan

oksigen (aerob) dan berlangsung dalam organel mitokondria

sel. NAD bertindak sebagai penerima atom hidrogen

membentuk NADH . Dalam jalur ini elektron diangkut dalam 2

bentuk hidrogen (elektron + proton) dan bukan sebagai elektron

bebas.

3. Jalur terakhir dari proses oksidasi-fosforilasi yang melibatkan

rantai transport elektron akan menghasilkan energi (FADH , 2

NADH, GTP), karbondioksida (CO ) dan molekul air (H O)2 2

Gambar 19. Jalur metabolisme glukosa


Respirasi seluler adalah proses yang melibatkan sistem rantai

transport elektron dan proses oksidasi-fosforilasi. Hidrogen yang

berasal dari NADH akan memasuki sistem transport elektron, dengan 2

melibatkan enzim sitokrom oksidase (enzim yang mengandungi

besi). Rantai transport elektron terjadi dengan melibatkan proses

42

Gambar 20. Proses glikolisis

fisiologi hewan

reduksi dan oksidasi secara bertahap hingga akhirnya dihasilkan

molekul oksigen. Selama proses rantai transport elektron, energi

bebas elektron digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP

(oksidasi-fosforilasi). Sebanyak 36 ATP dihasilkan dari rantai

transport elektron. Satu molekul glukosa yang dioksidasi secara

lengkap menghasilkan total 38 ATP (2 ATP dihasilkan dalam jalur

glikolisis dan 36 ATP dalam proses rantai transport elektron dan

proses oksidasi-fosforilasi (C H O + 6O > 6CO + 6H 0 + Energi: 38 6 12 6 2 2 2

ATP). Kurang lebih 40% energi yang dihasilkan melalui proses

glikolisis dan proses rantai transport elektron dan proses oksidasi-

fosforilasi disimpan dalam bentuk ATP dan sisanya hilang selama

proses katabolisme berlangsung.

Jalur pentosa fosfat atau heksosa monofosfat Shunt adalah jalur

sekunder yang berlangsung juga pada semua jaringan tubuh, namun


Gambar 21. Sistem transport elektron dalam siklus asam sitrat (siklus kreb)

tidak menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Namun demikian, jalur

metabolisme ini merupakan jalur bagi mekanisme sintesis gula

ribosa, yaitu karbohidrat yang merupakan komponen dalam

nukleotida (DNA, RNA). Selain itu jalur Shunt ini juga menghasilkan

NADPH yang digunakan pembentukan lipid dan membantu menjaga

keutuhan (integrasi) membran sel darah merah.

i. Siklus Kreb

Siklus Kreb merupakan akhir dari jalur katabolisme glukosa,

lemak dan asam-asam amino. Glukosa, lemak dan asam-asam amino

di dalam siklus Kreb akan dioksidasi menghasilkan CO , H O dan 2 2

menghasilkan sejumlah besar energi dalam bentuk ATP. Beberapa

senyawa intermidiet dalam siklus Kreb dapat dikonversi menjadi

glukosa melalui proses yang disebut glukoneogenesis dan beberapa

dapat dikonversi menjadi asam-asam amino tertentu melalui proses

transaminasi. Energi yang dilepaskan dari makanan kurang lebih

90%, melalui jalur siklus Kreb.

Reaksi siklus Kreb terjadi di dalam mitokondria dengan

melibatkan proses oksidasi fosforilasi dan transport elektron yang

menghasilkan sejumlah energi. Reaksi oksidasi dalam siklus Kreb

sesungguhnya merupakan reaksi dehidrogenasi, dimana enzim akan

mengkatalisis proses pelepasan 2 atom hidrogen untuk kosubstrat

penerimanya, yaitu Nikotinamid Adenin Denukleotida (NAD) atau

Flavin Adenin Denukleotida (FAD). NADH dan FADH2 dalam

bentuk reduksi selanjutnya akan dioksidasi dengan oksigen melalui

rantai transport elektron. Selain itu siklus Kreb juga menghasilkan

banyak karbondioksida melalui reaksi dekarboksilasi.

44 fisiologi hewan

Siklus Kreb dimulai dengan kondensasi asetil KoA dengan

oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Asetil KoA dihasilkan dari

berbagai macam sumber, seperti asam-asam lemak, glukosa dan

asam-asam amino tertentu. Asam piruvat dihasilkan dari glukosa

melalui proses glikolisis dan selanjutnya dikonversi menjadi asetil

KoA. Asam piruvat merupakan penghubung proses glikolisis yang

terjadi dalam sitoplasma dengan siklus Kreb yang terjadi dalam

mitokondria.

Piruvat dehidrogenase adalah enzim komplek yang terdapat

dalam organel mitokondria dan merupakan salah satu sistem

multienzim dengan berbagai macam kofaktor yang berperan dalam

konversi asam piruvat menjadi asetil KoA. Enzim-enzim yang lain

adalah piruvat dekarboksilase, dihidrolipoil dehidrogenase dan

dihidrolipoil transasetilse. Adapun kofaktor-kofaktornya, antara lain

Koenzim A, TPP, Mg2+, NAD, FAD dan asam lipoid. Berikut reaksi

konversi asam piruvat menjadi asetil KoA yang dikatalisis oleh enzim

piruvat dehidrogenase:


Gambar 22. Proses dekarboksilasi piruvat

Gambar 24. Transport elektron dalam siklus kreb

Gambar 23. Tahap awal oksidasi piruvat

46 fisiologi hewan

Produk bersih dekarboksilasi dan dehidrogenasi adalah

konversi piruvat menjadi asetil CoA, dimana terjadi konversi NAD + +menjadi NADH dan H . Konversi piruvat menjadi asetil KoA

merupakan reaksi yang bersifat irreversibel yang menghasilkan

energi karena terjadi reoksidasi NADH oleh transport elektron yang

menghasilkan 3 molekul ATP. Dalam siklus terdapat beberapa enzim

yang terlibat dalam siklus tersebut, antara lain:

1. Enzim sitrat sintetase: enzim yang mengkatalisis pembentukan

sitrat dari asetil CoA dan oksaloasetat. Enzim ini diregulasi

secara negatif oleh ATP.

2. Sitrat kemudian mengalami isomerisasi menjadi isositrat oleh

enzim akonitase melalui penambahan gugus OH.

3. Isositrat dehidrogenase: enzim yang mengkonversi perubahan

isositrat menjadi α ketoglutarat melalui proses dekarboksilasi

dan dehidrogenasi. Molekul CO dilepaskan dan NAD 2

direduksi menjadi NADH. Reaksi ini dimodulasi secara positif

oleh ADP dan diregulasi secara negatif oleh NADH (NADH

yang diproduksi pertama kali dalam siklus Kreb).

4. Alfa ketoglutarat dehidrogenase: enzim yang mengkonversi

perubahan α ketoglutarat menjadi suksinil CoA melalui proses

karboksilasi dan dehidrogenasi dengan melibatkan sistem

multienzim dengan berbagai macam kofaktor.

Gambar 25. Proses oksidasi alfa ketoglutara


Dalam reaksi ini akan terjadi kehilangan 1 molekul CO dan 2

NAD dikonversi menjadi NADH. Dua NADH dihasilkan dalam

siklus Kreb.

Dengan demikian sudah 3 molekul CO yang hilang, yang 2

dimulai dari piruvat, antara lain pada saat proses yang melibatkan

enzim:

a. Piruvat dehidrogenase (penghubung glikolisis dengan siklus

Kreb)

b. Isositrat dehidrogenase

c. α ketoglutarat dehidrogenase

Suksinil CoA mempunyai ikatan thioester berenergi tinggi.

Hidrolisis ikatan ini oleh thiokinase atau sintetase akan melepaskan

cukup energi yang dibutuhkan untuk konversi GDP menjadi senyawa

berenergi tinggi, yaitu GTP (mirip ATP) oleh substrat selama

phosporilasi. Suksinat dehidrogenase: enzim yang mereduksi FAD

Gambar 26. Respirasi aerobik dalam organel mitokondria

48 fisiologi hewan

menjadi FADH2 (2 ATP dibentuk oleh oksidasi-fosforilasi dengan

bantuan rantai transport elektron (electron transport chain/ETC) dan

mengkonversi suksinat menjadi fumarat. Fumarase, yaitu enzim yang

menambahkan molekul H O dan mengkonversi fumarat (4C) menjadi 2

malat (4C). Malat dehidrogenase, yaitu enzim yang mereduksi NAD

menjadi NADH (setara 3 molekul ATP) dan mengkonversi malat

menjadi oksaloasetat. Konversi malat menjadi oksaloasetat

melengkapi siklus Kreb.

Sehingga selama siklus Kreb dihasilkan 3 molekul NADH hasil

reduksi dari molekul NAD, 1 FAD menjadi FADH , dan 1 GDP 2

menjadi GTP (12 molekul ATP). NADH dan FADH adalah pembawa 2

elektron berenergi tinggi. Elektron berenergi tinggi dalam NADH dan

Gambar 27. Rantai transport elektron


RuangAntar Membran

MembranMitokondriaBagian Dalam

MatrikMitokondria

Rantai Transport Elektron Sintesi ATP

FADH dilewatkan setahap demi setahap ketingkat energi yang lebih 2

rendah dan akhirnya diterima oksigen (O ). Oksidasi 1 molekul asetil 2

CoA dalam siklus Kreb akan menghasilkan total energi 12 molekul

ATP, dengan rincian sebagai berikut:

a. 3 molekul ATP dalam reaksi yang melibatkan isositrat

dehidrogenase

b. 3 molekul ATP dalam reaksi yang melibatkan α ketoglutarat

dehidrogense

c. 1 molekul GTP (ATP) dalam reaksi yang melibatkan suksinil

CoA sintetase

d. 2 molekul ATP dalam reaksi yang melibatkan suksinat

dehidrogenase

e. 3 molekul ATP dalam reaksi yang melibatkan malat

dehidrogenase

Beradasarkan perhitungan katabolisme 1 molekul glukosa akan

dihasilkan 1 molekul asetil CoA. Karena setiap asetil CoA

menghasilkan 12 molekul ATP, sehingga total ATP selama siklus

Kreb adalah 24 molekul ATP.�� Oksidasi lengkap glukosa akan menghasilkan karbondioksida

(CO ) dan molekul air (H O). Proses ini terjadi melalui kombinasi 2 2

reaksi berurutan jalur glikolisis dan siklus Kreb.

C H O + O � 6CO + 6 H O + Energi6 12 6 2 2 2

Rincian jumlah ATP yang dihasilkan pada jalur glikolisis dan siklus

Kreb:

50 fisiologi hewan

a. Transport atom hidrogen dari NADH (oksidasi – fosforilasi)� =�6 ATP

2, 3 fosfoliserat menjadi 2,1,3 – bifosfogliserat

2 NAD� � � 2NADH

b. 2,1,3 – bifosfogliserat menjadi 2,3 – fosfogliserat = 2 ATP

c. 2 fosfoenol piruvat� � piruvat = 2 ATP

d. 2 Piruvat menjadi 2 asetil CoA� = 6 ATP

2 NAD 2NADH

e. 2 Asetil CoA menjadi CO dan H O�� = 24 ATP2 2

Total� � � � � � = 40 ATP

2 ATP digunakan pada saat gilkolisis, sehingga total menjadi = 38 ATP

Gambar 28. Total ATP pada reaksi glikolisis dan siklus Kreb


j. Reaksi Anaplerotik

- Asetil Coa + Oksaloasetat� � � Sitrat

(2C) (4C) (6C)

- Asetik CoA dihasilkan melalui oksidasi asam lemak dan

katabolisme asam amino yang merupakan turunan piruvat

hasil proses glikolisis.

- Jumlah asetil CoA dan oksaloasetat selalu mengarah pada

proses keseimbangan dengan membentuk sitrat.

- Keseimbangan tersebut penting agar pembentukan senyawa

intermidiet dapat berlanjut secara bertahap dalam siklus Kreb

hingga akhirnya terbentuk kembali oksaloasetat (replenish

oxaloacetat).

- Oksaloasetat, fumarat, suksinil CoA dan α ketoglutarat dapat

dibentuk dari asam-asam amino tertentu melalui jalur

transaminasi

Asam-asam amino (kerangka karbon 4)

Oksaloasetat atau senyawa intermidier lain dalam siklus Kreb

k. Reaksi Bersambung Anaplerotik

Mekanisme yang paling penting untuk menjamin suplai

oksaloasetat dalam siklus Kreb adalah karboksilasi piruvat oleh

enzim piruvat karboksilase melalui pembentukan asetil CoA. Satu

molekul ATP digunakan dalam reaksi ini. Enzim piruvat karboksilase

meregulasi secara positif perubahan piruvat menjadi asetil CoA.

52 fisiologi hewan

1.11 Kontrol Metabolisme Karbohidrat

Aktivitas makan pada hewan mamalia dan unggas dikontrol

oleh pusat di hipothalamus yang terletak di bagian cerebrum otak.

Pada awalnya teori ini bermula dari dua aktivitas organ pusat.

Pertama adalah pusat makan (lateral hipothalamus) yang

menyebabkan hewan memulai aktivitas makan sampai dibatasi oleh

pusat yang kedua yaitu pusat kenyang (ventro medial hipothalamus)

yang menerima signal dari tubuh sebagai hasil dari konsumsi

makanan. Dengan demikian hewan akan terus makan sampai

mendapat signal untuk berhenti dari pusat kenyang. Namun demikian

yang berperan dalam pengaturan makan tidak hanya hipothalamus

saja, melainkan ada bagian lain dari CNS yang berperan.

Hipotalamus mengatur proses pencernaan karbohidrat yang

berlangsung dalam saluran pencernaan, penyerapan serta transportasi

glukosa ke seluruh jaringan tubuh yang membutuhkan. Berdasarkan

teori khemostatik, peningkatan konsentrasi substansi tertentu

memberikan sinyal untuk berhenti makan, sebaliknya jika

konsentrasi rendah menyebabkan hewan akan mulai makan. Glukosa

Gambar 29. Bagian-bagian otak


merupakan indikator yang menentukan kenyang atau lapar bagi

hewan. Jika konsentrasi glukosa darah rendah dan disuntik dengan

insulin maka hewan akan merasa lapar. Sebaliknya setelah makan

konsentrasi glukosa akan meningkat dan hewan akan berhenti makan.

Mekanisme pengaturan gula darah diilustrasikan pada Gambar 30.

Insulin dan glukagon meregulasi produksi glukosa ruminansia

dan mengontrol homeostasis kadar glukosa dalam darah. Insulin

diproduksi oleh sel-sel β pulau Langerhans pankreas yang berfungsi

menurunkan produksi glukosa dari propionat dan prekursor glukosa

lainnya. Walaupun mempunyai peran yang berbeda, glukagon dan

insulin secara sinergi mendukung proses glukogenesis dari prekursor

glukosa dan meregulasi pelepasan glukosa hasil metabolisme

glikogen di sel hepar ke sirkulasi darah.

Reseptor glukosa diduga terletak di hipothalamus.

Hipotalamus dapat memonitor kadar glukosa baik di pembuluh vena

maupun arteri. Penelitian yang lain menunjukan bahwa reseptor

tersebut terdapat pada saluran pencernaan dan hepar. Sebagai bukti

bahwa jika glukosa disuntikan di usus atau di sistem portal hepatik

menyebabkan menurunnya intake pakan yang lebih besar

dibandingkan jika disuntikan di sirkulasi periperal.

Dugaan lain yang mengatur komunikasi saluran pencernaan

dan otak adalah hormon peptida cholecystokinin. Hormon ini

dikeluarkan jika asam amino dan asam-asam lemak mencapai

duodenum, dan ini merupakan kerja hipothalamus.

Tanpa bantuan hormon, kadar gula darah akan mengalami

fluktuasi yang besar. Kadar gula darah akan segera meningkat

sesudah makan, dan sebaliknya bila tidak ada asupan makanan

54 fisiologi hewan

pada periode tertentu, kadar gula darah akan turun sangat rendah.

Untuk mencegah terjadinya fluktuasi yang membahayakan ini, tubuh

akan meregulasi glukosa darah dengan menggunakan hormon insulin

dan glukagon. Hormon insulin disekresikan oleh sel-sel β pankreas

apabila kadar gula darah meninggi (hiperglikemia), yang biasanya

terjadi sesudah rnakan, seperti nasi, roti, gula, dan lain sebagainya.

Peninggian kadar gula darah ini, akan merangsang sekresi insulin

dari sel-sel β di pulau Langerhans pankreas. Sekresi Insulin ini

berlangsung dalam dua fase, pada fase pertama kadar insulin

melonjak tinggi seketika. Hal ini terjadi 10 menit sesudah kenaikan

kadar gula darah, dan dimungkinkan karena ada simpanan insulin

dalam granula. Kemudian terjadi fase ke dua yang bersifat lambat,

berlangsung selama lebih dari 10 menit sampai 2 jam. Dalam jam

pertama sesudah makan, gula darah meningkat sampai 160,11

mg%, dan kemudian menurun lagi berkat pengaruh insulin, sehingga

2 jam sesudah makan kadar gula darah normal kembali, yakni 120

mg%. Insulin akan merangsang pengambilan glukosa oleh jaringan

dan kemudian memecahnya menjadi energi, menyimpannya dalam

bentuk glikogen dan mengubahnya menjadi lemak. Dengan proses

tersebut diatas, kadar gula darah akan menurun dan kembali

normal 2 sampai 2 ½ jam sesudah makan.

Sebaliknya bila kadar gula darah rendah, hormon glukagon

yang dihasilkan sel-sel α pulau Langerhans pankreas akan

menstimulasi sintesa glukosa dari asam amino, menyebabkan

terlepasnya glikogen dari hepar, yang akan rneninggikan kadar

gula darah. Jadi, aktifitas hormon insulin dan glukagon berlawanan

satu sama lain. Ada juga hormon lain yang dapat membantu


meninggikan kadar gula darah, salah satu yang paling penting

adalah epinefrin (adrenalin) yang merangsang pembebasan

glukosa dari glikogen. Hormon epinefrin ini akan disekresikan

pada situasi dimana tubuh dalam keadaan stress ataupun dalarn

keadaan bahaya. Peningkatannya akan menaikkan kadar gula

darah, yang akan membantu tubuh untuk berkelahi atau berlari

mengambil langkah seribu.

Kasus diabetes melitus dengan defesiensi insulin, glukosa tidak

dapat masuk ke dalam sel-sel, sehingga kadar gula darah meninggi,

namun timbunan glukosa tersebut tidak dapat dimanfaatkan

untuk menghasilkan energi untuk keperluan sel-sel yang

membutuhkannya. Glukosa yang tertumpuk itu dibuang melalui

ginjal ke dalam urine, sehingga terjadi glukosuria. Karena glukosa

tidak dapat dipergunakan sebagai penghasil energi, maka lemak dan

protein lebih banyak dipecah untuk menghasilkan energi yang

dibutuhkan, sehingga terjadi peningkatan glukoneogenesis.

Peningkatan pemecahan asam lemak akan menghasilkan benda-

benda keton (keton bodies), sehingga bila keton bodies ini meninggi

dalam darah (ketosis) akan mengakibatkan penurunan pH darah,

sehingga terjadi asidosis.

1.12 Defisiensi Karbohidrat

Manusia membutuhkan karbohidrat dalam jumlah tertentu

setiap harinya. Walaupun tubuh tidak membutuhkan dalam jumlah

yang khusus, kekurangan karbohidrat yang sangat parah akan

menimbulkan masalah. Diperlukan sekitar 2 gram karbohidrat per

kg berat badan sehari untuk mencegah terjadinya ketosis.

56 fisiologi hewan

Secara keseluruhan tubuh harus mempertahankan

keseimbangan tertentu dalam utilisasi karbohidrat, lemak dan

protein sebagai sumber energi. Jika asupan karbohidrat ditiadakan,

maka cadangan lemak dalam jaringan adiposa akan dimobilisasi

sedemikian cepatnya, sehingga tubuh tidak dapat mengoksidasi

karbohidrat seluruhnya menjadi CO dan H O. Sebagian dari hasil 2 2

pemecahan lemak itu akan diubah menjadi substansi yang disebut

dengan keton bodies. Walaupun tubuh dapat menggunakan keton

bodies ini sebagai penghasil energi dan dieksresikan melalui urine,

produksi dalam jumlah besar akan terjadi penumpukan keton

bodies di dalam darah dan mengakibatkan terjadinya ketosis. Hal ini

sangat berbahaya dan dapat terjadi pada penderita diabetes

mellitus yang tidak terkontrol. Jumlah asupan karbohidrat juga

mempengaruhi penggunaan protein sebagai penghasil energi. Jika

asupan karbohidrat rendah, tubuh akan memecah asam amino

untuk menghasilkan energi dan mensintesa glukosa tubuh,

sehingga jaringan yang membutuhkan gula ini akan mampu

menjalankan fungsinya. Oleh karena sebagian protein tubuh

digunakan untuk tujuan ini, maka sedikit karbohidrat dapat

menyebabkan pemecahan dari jaringan otot untuk menghasilkan

energi.

Gejala yang timbul akibat asupan karbohidrat yang rendah

adalah fatigue, dehidrasi, mual, nafsu makan berkurang, dan tekanan

darah kadang-kadang turun dengan mendadak sewaktu bangkit dari

posisi berbaring (hipotensi ortostatik). Asupan karbohidrat yang

adekuat, penting untuk mempertahankan cadangan glikogen yang

dibutuhkan pada aktifitas fisik jangka panjang. Peningkatan glikogen


otot dengan adanya proses penumpukan karbohidrat akan menambah

stamina 30-60 menit lebih lama.

1.13 Hubungan Konsumsi Karbohidrat dengan Karies Dentis

Hubungan antara konsumsi karbohidrat dengan terjadinya

karies dentis ada kaitannya dengan pembentukan plak pada

permukaan gigi. Plak terbentuk dari sisa-sisa makanan yang melekat

di sela-sela gigi. Plak ini akhirnya akan ditumbuhi bakteri yang dapat

mengubah pH rongga mulut menurun sampai dengan pH 4,5. Pada

keadaan demikian maka struktur email gigi akan terlarut (email

tidak larut pada pH 5,41). Konsumsi gula murni (permen, coklat,

karamel) sering, akan menyebabkan keasaman rongga mulut menjadi

permanen, sehingga semakin banyak email yang terlarut. Kerusakan

email yang parah, disebut dengan karies dentis. Dari berbagai

penelelitian sukrosa (gula bit dan gula tebu) mempunyai efek

kariogenik lebih tinggi dibandingkan dengan fruktosa, glukosa dan

maltosa. Sedangkan karbohidrat kompleks seperti amilum dan

dekstrin, efek kariogeniknya tidak ada sama sekali.

1.14 SOAL -SOAL LATIHAN

1. Jelaskan mengapa karbohidrat merupakan sumber energi

paling penting bagi tubuh, lebih penting dibanding lemak dan

protein ?

2. Melalui jalur anaerobik glukosa dapat dikonversi menjadi

gliserol yang merupakan penyusun komponen lemak, mengapa

demikian ?

3. Sebutkan beberapa enzim yang terlibat dalam proses glikolisis

58 fisiologi hewan

didalam sitosol, jelaskan fungsinya masing – masing !

4. Asam piruvat merupakan produk akhir proses glikolisis.

Sebutkan perbedaan kondisi fisiologis yang menyebabkan

piruvat mengalami konversi menjadi asam laktat dan

mengalami dekarboksilasi menjadi asetil CoA dengan bantuan

kofaktor enzim A ?

5. Sebutkan total ATP yang dihasilkan dari proses glikolisis dan

siklus Kreb ! Berikan penjelasan terhadap jawaban yang anda

berikan !

6. Jelaskan perbedaan kondisi fisiologis yang ditimbulkan

sebagai akibat asupan karbohidrat yang rendah dan asupan

kerbohidrat adekuat !

7. Perubahan asam piruvat menjadi asetil CoA menghasilkan

NADH yang setara dengan 3 molekul ATP, namun demikian

NADH belum dapat digunakan sebagai sumber energi,

mengapa demikian ?

8. Jelaskan kontrol kadar gula darah dalam kondisi normal

(homeostasis) dan kondisi patologis !

9. Jelaskan mekanisme insulin dalam menurunkan kadar gula

darah ?

10. Terakumulasinya glukosa dalam darah akan menyebabkan

suatu kondisi patologis yang disebut diabetes melitus.

Berkaitan dengan kondisi patologis ini terdapat 2 tipe diabetes,

yaitu diabetes melitus tergantung insulin (insulin dependent

diabetes melitus) dan diabetes melitus tidak tergantung insulin

(non – insulin dependent diabetes melitus). Berikan penjelasan

terhadap 2 kondisi tersebut !


2.1 Pengertian Lemak

Lemak disebut juga lipid, dua istilah yang berbeda namun pada

dasarnya memiliki esensi yang sama. Lipid bersifat lebih umum,

sedangkan lemak mempunyai arti yang lebih khusus. Lipid adalah

senyawa heterogen yang terdiri atas lemak dan minyak yang terdapat

pada makanan/tubuh manusia. Lipid mempunyai sifat tidak larut

dalam pelarut non-polar, seperti etanol, eter, kloroform, dan benzena.

Adapun lemak (triasil gliserol) merupakan senyawa biologis yang

terdiri atas tiga asam lemak utama yang masing-masing berikatan

dengan satu molekul gliserol. Lipid dan lemak dalam proses

metabolisme merupakan senyawa penting sebagai sumber energi

selain karbohidrat.

Selain sebagai sumber energi, lemak atau lipid juga berfungsi

untuk melindungi organ tubuh, berperan dalam pembentukan sel,

sebagai sumber asam lemak esensial, senyawa pengikat dan

pengangkut vitamin yang larut dalam lemak. Senyawa ini juga

METABOLISME LIPID

2

berfungsi sebagi prekursor hormon dan berperan dalam pensinyalan

sel, penghematan protein, memberi rasa kenyang, sebagai pelumas,

dan memelihara suhu tubuh. Lemak atau lipid merupakan komponen

utama membran sel dalam jaringan tubuh. Senyawa ini banyak

ditemukan dalam bentuk berasosiasi dengan air. Sel-sel hati memiliki

cadangan lipid yang berfungsi sebagai sumber energi dengan

kandungan energi dua kali lipat lebih besar dibanding glikogen dan

protein. Selama mengalami proses fisiologis, lipid akan mengalami

reduksi secara total untuk menghasilkan energi maksimal yang

digunakan untuk proses oksidasi. Lipid juga berperan penting dalam

menjamin ketersedian air selama kondisi hidrasi.

Lemak yang terdapat di dalam tubuh berasal dari makanan dan

hasil biosintesis oleh sel-sel hati. Berdasarkan sumbernya, lemak

dikelompokkan menjadi 3 macam:

a. Lemak sederhana

Lemak sederhana juga disebut lemak netral, terdiri dari

monogliserida, digliserida, dan trigliserida, ester sterol, ester

non-sterol, ester vitamin A dan D.

b. Lemak majemuk (compound lipids)

Jenis lemak yang termasuk dalam kelompok lemak majemuk

adalah fosfolipid dan lipoprotein

c. Lemak turunan (derived lipids)

- asam lemak (fatty acids)

- sterol (kolesterol, ergosterol, dan sebagainya)

- hormon steroid, vitamin D, garam empedu

- karotenoid dan vitamin. A, E, K

62 fisiologi hewan

Berdasarkan fungsi biologis, lemak dapat diklasifikasikan

sebagai berikut:

1. Lemak simpanan (trigliserida) dalam jaringan, merupakan

simpanan energi utama dalam tubuh dan sebagai sumber zat

gizi esensial

2. Lemak struktural (fosfolipid dan kolesterol) dalam jaringan

lunak dan otak, terdapat dengan konsentrasi yang tinggi

Secara klinis, dikenal berbagai macam lemak tubuh, seperti

kolesterol, trigliserida (lemak netral), lipoprotein, dan asam lemak.

a. Kolesterol

Kolesterol adalah jenis lemak yang paling banyak ditemukan.

Kolesterol merupakan komponen utama pada struktur membran sel

tubuh dan sel saraf. Kolesterol merupakan bahan perantara untuk

pembentukan sejumlah komponen penting, seperti vitamin D (untuk

membentuk dan mempertahankan tulang), hormon seks (estrogen,

testosteron, dan progesteron) dan asam empedu (untuk fungsi

pencernaan ). Kolesterol tubuh berasal dari hasil pembentukan di

dalam tubuh (sekitar 500 mg/hari) dan dari makanan yang dimakan.

Pembentukan kolesterol di dalam tubuh, terutama terjadi di hati (50%

total sintesis) dan sisanya di usus, kulit, dan semua jaringan yang

mempunyai sel-sel berinti. Berbagai macam makanan yang banyak

mengandung kolesterol, meliputi daging (sapi, unggas), ikan, dan

produk susu. Makanan yang berasal dari daging hewan biasanya

banyak mengandung kolesterol, namun makanan yang berasal dari

tumbuh-tumbuhan sedikit/tidak mengandung kolesterol.

63metabolisme lipid

b. Trigliserida

Trigliserida atau triasilgliserol merupakan cadangan energi

yang sangat besar, baik dalam bentuk tereduksi atau anhidrat.

Oksidasi sempurna trigliserida menghasilkan energi 9 kkal/gram,

lebih banyak dibanding energi yang dihasilkan karbohidrat dan

protein yang rata-rata hanya 4 kkal/gram. Trigliserida banyak

ditemukan dalam kondisi tereduksi dengan tingkat reduksi yang

tinggi. Selain itu, trigliserida bersifat non-polar, sehingga dominan

terdapat dalam bentuk anhidrat, sedangkan protein dan karbohidrat

bersifat lebih polar, sehingga mudah mengalami hidratasi. Satu gram

karbohidrat (glikogen) dapat mengikat kurang lebih 2 gram molekul

air, sedangkan trigliserida anhidrat mampu mengikat dan menyimpan

energi, enam kali lebih banyak dibanding glikogen yang terhidratasi.

Hal ini merupakan bukti bahwa trigliserida merupakan bentuk

simpanan energi yang lebih utama dibanding glikogen. Dalam tubuh,

sel adiposa merupakan sel yang memiliki fungsi khusus, yaitu sebagai

tempay untuk sintesis dan penyimpanan trigliserida serta

memobilisasi trigliserida menjadi molekul sumber energi yang akan

dipindahkan ke jaringan lain oleh darah.

Trigliserida dalam bentuk ester gliserol banyak terdapat di alam

(98-99%) , baik sebagai lemak atau minyak. Trigliserida disintesis

dari tiga asam lemak dan gliserol. Jika terdapat satu asam lemak yang

berikatan dengan gliserol, maka akan terbentuk monogliserida.

Trigliserida dalam tubuh mempunyai peran penting sebagai sumber

energi. Di dalam tubuh trigliserida disimpan dalam bentuk lemak.

Apabila sel membutuhkan sumber energi, enzim lipase dalam sel

adiposa akan memecah trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak,

64 fisiologi hewan

kemudian kedua senyawa ini masuk ke dalam pembuluh darah.

Setelah sampai pada sel target di dalam tubuh yang membutuhkan,

kedua senyawa tersebut digunakan untuk menghasilkan energi,

karbondioksida (CO ), dan air (H O). 2 2

c. Lipoprotein

Secara umum lemak tidak larut dalam air, sehingga secara

otomatis juga tidak larut dalam plasma darah. Agar lemak dapat

diangkut ke dalam peredaran darah, maka lemak harus dibuat larut,

yaitu dengan cara mengikatkannya pada protein yang larut dalam air.

Ikatan antara lemak (kolesterol, trigliserida, dan fosfolipid) dengan

protein membentuk lipoprotein (dari kata lipo = lemak dan protein).

Dengan demikian, lipoprotein adalah molekul komplek yang

merupakan ikatan antara lipid dan protein yang berfungsi dalam

proses transpor dari jaringan ke jaringan yang bersifat spesifik target

atau spesifik protein reseptor sel. Selain itu, lipoprotein berfungsi

mengangkut lemak dari tempat pembentukannya menuju tempat

penggunaannya. Ada beberapa jenis lipoprotein, antara lain:

kilomikron, VLDL (very low density lypoprotein), IDL (intermediate

density lypoprotein), LDL (low density lipoprotein) dan HDL (high

density lipoprotein)

d. Asam Lemak

Asam lemak merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki

rantai panjang dengan gugus karboksilat pada ujungnya. Asam lemak

memiliki empat peran utama. Pertama, asam lemak merupakan unit

penyusun fosfolipid dan glikolipid. Molekul-molekul ampifatik ini

65metabolisme lipid

merupakan komponen penting bagi membran biologi, baik membran

sel atau membran organel. Kedua, banyak protein dimodifikasi oleh

ikatan kovalen asam lemak, yang menempatkan protein-protein

tersebut ke lokasi-lokasinya pada membran. Ketiga, asam lemak

merupakan molekul sumber energi. Asam lemak disimpan dalam

bentuk triasilgliserol, yang merupakan ester gliserol yang tidak

bermuatan. Triasilgliserol disebut juga lemak netral atau trigliserida.

Keempat, derivat asam lemak berperan sebagai hormon dan

messenger intraseluler.

Asam lemak jarang terdapat bebas dan biasanya banyak

teradapat dalam bentuk ikatan ester dan merupakan asam organik.

Karakteristik asam lemak adalah memiliki rantai hidrokarbon lurus,

disatu ujung mempunyai gugus karboksil (COOH) dan diujung lain

mempunyai gugus metil (CH ) serta mempunyai rantai dengan atom 3

karbon (C) berjumlah genap, antara 4-22 atom C. Berdasarkan jumlah

atom karbon, asam lemak dibedakan menjadi 4 macam:

1. Asam lemak rantai pendek (short chain fatty acids): atom

karbon kurang dari 6

2. Asam lemak rantai sedang (medium chain fatty acids): atom

karbon antara 8-12

3. Asam lemak rantai panjang (long chain fatty acids): atom

karbon antara 14-18

4. Asam lemak rantai sangat panjang (very long chain fatty acids):

atom karbon lebih dari 20

Lemak hewani dan sebagian minyak nabati mengandung asam

lemak rantai panjang. Ikan banyak mengandung asam lemak rantai

sangat panjang Titik cair asam lemak meningkat dengan bertambah

66 fisiologi hewan

panjangnya rantai karbon (C). Lemak memiliki beberapa ciri spesifik

sesuai dengan struktur molekul yang dimiliki. Rantai asam lemak

alifatik adalah hidrofobik. Lemak secara umum akan membentuk

agregat untuk meminimalisasi daerah pada gugus hidrofobik

terekspose oleh pelarut. Unit paling sederhana dari molekul lemak

dalam air adalah misel; yaitu gliserol yang bersifat polar (gugus

kepala yang terdapat pada bagian permukaan) dan gugus hidrofobik

yang terdapat pada bagian dalam. Dalam molekul air, lemak

mempunyai struktur yang multilapis (multilayer)

2.2 Klasifikasi dan Nomenklatur Asam Lemak

Nama asam lemak secara sistematis berasal dari nama

hidrokarbon induknya dengan mensubstitusikan oat untuk akhiran a

terakhir. Misalnya, asam lemak jenuh C disebut asam oktadekanoat 18

sebab hidrokarbon induknya adalah oktadekana. Suatu asam lemak

C dengan satu ikatan rangkap disebut asam okta desinoat, dengan 18

dua ikatan rangkap disebut okta dienoat, dengan tiga ikatan rangkap,

okta trinoat. Simbol 18:0 menyatakan suatu asam lemak C tanpa 18

ikatan rangkap, sedangkan 18:2 menandakan adanya dua ikatan

rangkap. Nomor atom karbon pada asam lemak dimulai dari ujung

karboksil.

H C – (CH ) – CH – CH – C – OH3 2 n 2 2

Atom karbon kedua dan ketiga sering disebut sebagai α dan β.

Gugus metil pada ujung distal rantai disebut karbon ω. Posisi ikatan

rangkap diperlihatkan oleh simbol Δ diikuti oleh nomor superskrip.

67metabolisme lipid

Misalnya sis-Δ 9 berarti terdapat ikatan rangkap sis antara atom

karbon 9 dan 10; trans-Δ ² berarti terdapat ikatan rangkap trans antara

atom karbon 2 dan 3. Sebaliknya posisi ikatan rangkap dapat

dinyatakan dengan cara menghitung dari ujung distal, dengan atom

karbon ω (karbon metil) sebagai atom karbon nomor 1. struktur asam

lemak ω-3 misalnya, diperlihatkan di sebelah kiri. Asam lemak

terionisasi pada pH fisiologis, jadi lebih tepat bila asam lemak disebut

menurut bentuk karboksilatnya : misalnya palmitat atau

heksadekanoat.

Asam lemak jenuh (saturated fatty acid) memiliki rantai

karbon (C) mengikat semua atom hidrogen (H). Asam lemak tidak

jenuh (unsaturated fatty acids) memiliki satu atau lebih atom C yang

mempunyai ikatan rangkap yang dapat diikat oleh tambahan atom H.

Asam lemak tidak jenuh terdiri atas:

1. Asam lemak tidak jenuh tunggal (mono unsaturated fatty

acids): yaitu mempunyai satu ikatan rangkap

2. Asam lemak tidak jenuh ganda (poly unsaturated fatty acids):

mempunyai dua atau lebih ikatan rangkap

Lipid hewan merupakan asam lemak jenuh, sebagai contoh

asam palmitat yang memiliki karbon 16 (C16) dan asam stearat yang

memiliki karbon 18 (C18). Komposisi susu, 10% adalah asam lemak

rantai pendek, misalnya asam butirat yang memiliki aton karbon 4

(C4). Titik cair asam lemak tidak jenuh lebih rendah daripada asam

lemak jenuh. Asam lemak tidak jenuh mencair pada suhu ruang.

Minyak nabati terdiri dari asam palmitat, stearat, oleat, linoleat,

kecuali minyak kelapa dan minyak kelapa sawit yang banyak terdiri

dari asam lemak rantai sedang yang memiliki atom karbon 8-14 (C8-

68 fisiologi hewan

C14). Asam lemak dapat dinyatakan dengan nomenklatur umum,

istilah kimia atau nomenklatur pendek, yaitu dengan cara jumlah

atom C diikuti oleh titik dua (:) dan jumlah ikatan rangkap, kemudian

diantara 2 kurung ditulis posisi ikatan rangkap I terhadap ujung metil

(CH ). Asam linoleat mempuny 18 atom C, mempunyai 2 ikatan 3

rangkap dan posisi ikatan rangkap di atom C ke 6 dari ujung metil

(CH ) ditulis 18:2 (n-6), sekarang sering ditulis 18:2(ω-6).3

2.3 Asam Lemak Esensial

Burr dan Burr, (1929) menjelaskan tentang keberadaan asam

lemak esensial yang tidak dapat disintesis oleh tubuh, dan asam lemak

ini harus didatangkan dari luar tubuh melalui intake bahan makanan.

Asam lemak esensial mempunyai peranan vital dalam mendukung

proses metabolisme untuk keberlangsungan makhluk hidup. Contoh

asam lemak esensial adalah asam. linoleat (18:2 ω-6) dan asam

linolenat (18:3 ω-3). Kedua asam lemak ini dibutuhkan untuk

Gambar 30. Contoh nomenklatur asam lemak

69metabolisme lipid

pertumbuhan dan fungsi normal semua jaringan. Turunan asam

lemak dari kedua asam lemak esensial tersebut, yaitu asam

arachidonat (20: 4 ω-6) dari asam linoleat dan eikosapentaenoat

(20:5 ω-3) dan dokosaheksaenoat atau DHA (22:6 ω-3) berasal dari

asam linolenat. Asam lemak omega-3 mempunyai peranan penting

dalam ilmu gizi, seperti alpha-asam linolenat (C 18:3 ω-3) serta

turunannya, yaitu asam eikosapentaenoat (C 20:5 ω-3)/EPA dan asam

dokosaheksaenoat (C 22:6 ω-3)/DHA. Plankton laut banyak

mengandung asam lemak ω-3. Ikan dapat merubah asam linolenat

menjadi EPA dan DHA; ω-3 dpt mengimbangi kerja asam

arachidonat yang dapat menyebabkan trombosis dan artritis bila

produksi metabolitnya bertumpuk; membersihkan plasma dari

lipoprotein khilomikron dan very low density lipoprotein (VLDL)

menurunkan produksi trigliserida dan apolipoprotein β di dalam hati

yang merupakan bagian utama lipid dan protein dalam VLDL;

dihubungkan dengan pencegahan penyakit jantung koroner dan

arthritis.

2.4 Lemak Netral

Lemak netral adalah lemak yang padat pada suhu kamar dan

berubah menjadi minyak pada saat mencair. Sebagian besar lemak di

alam dalam bentuk trigliserida. Trigliserida adalah ester gliserol,

yaitu alkohol trihidrat dan asam lemak dan lebih tepat disebut

'triasilgliserol'; bila ke tiga asam didalam triglisrida adalah asam

lemak yang sama maka disebut trigliserida sederhana.

70 fisiologi hewan

2.5 Sifat Fisik Lemak dan Reaksi Trigliserida

Trigliserida mempunyai berat jenis lebih rendah daripada air.

Sifat trigliserida ditentukan oleh proporsi dan struktur kimia asam

lemak yang membentuknya. Titik cair dan tingkat kepadatannya

tergantung pada panjang rantai dan tingkat kejenuhannya. Semakin

banyak rantai pendek dan ikatan tidak jenuh semakin lunak lemak

tersebut. Sebaliknya, semakin banyak asam lemak jenuh rantai

panjang, seperti asam palmitat (C16:0) dan asam stearat (C18:0)

maka lemak hewan akan semakin padat. Safonifikasi adalah proses

hidrolisis dengan menggunakan bahan alkali, seperti sabun (foam),

dapat mengganggu jantung. Hidrogenasi adalah proses hidrolisis

lemak tak jenuh menjadi asam lemak jenuh dan proses ini biasanya

digunakan dalam kegiatan komersial, misalnya perubahan minyak

menjadi margarin dan shortening (padat).

Gambar 31. Struktur molekul trigliserida (ester gliserol)

Gambar 32. Proses hidrogenasi asam lemak tidak jenuh

71metabolisme lipid

Proses ketengikan terjadi apabila molekul oksigen terikat pada

ikatan rangkap, sehingga membentuk peroksida aktif, seperti

butylated hydroxy anisole (BHA) dan butylated hydroxy toluene

(BHT) memperpanjang masa simpan lemak.

2.6 Fungsi Lipid

Setiap satu gram lemak menghasilkan energi 9 kilokalori,

dalam bentuk cadangan energi 50% di subkutan; 45% sekeliling

rongga perut, dan 5% intramuskuler. Sumber asam lemak esensial,

seperti asam lemak linoleat dan linolenat Alat angkut vitamin yang

larut dalam lemak: vitamin A, D, E, K. Lipid sebagai cadangan energi

yang digunakan setelah karbohidrat dan sebelum protein Lipid

memiliki fungsi:

1. Memberi rasa kenyang dan kelezatan, dengan memperlambat

sekresi asam lambung dan memperlambat pengosongan

lambung

2. Sebagai pelumas: pelumas dan membantu pengeluaran sisa

pencernaan

3. Memelihara suhu tubuh: mengisolasi tubuh dan mencegah

kehilangan panas

4. Pelindung organ: menyelubungi organ-organ tubuh, seperti

jantung, hati dan ginjal

2.7 Lemak Majemuk dan Lipid Turunan

Fosfolipid terdapat di setiap sel hidup dan fosfolipid dibentuk

dalam sel-sel hati. Fosfolipid merupakan trigliserida dengan posisi

karbon ketiga ditempati oleh gugus fosfat dan gugus basa yang

72 fisiologi hewan

mengandung nitrogen. Gugus basa menentukan nama fosfolipid,

contoh fosfatidilkolin (lesitin); fosfatidilserin mempunyai gugus

serin sebagai gugus basa, fosfatidil etinolamin, fosfatidil inositol dan

lain-lain.

Fungsi fospolid adalah membentuk membran sel dan sebagai

alat angkut protein dalam darah. Fosfolipid mempunyai sifat khusus,

yaitu polar, nonpolar dan amfilitik. Gugus fosfat bermuatan negatif (-

), basa bermuatan (+) dan polar bersifat menarik air (hidrofilik);

gugus asam bersifat tidak bermuatan, nonpolar tidak dapat menarik

air (hidropobik), tetapi menarik lemak. Di membran sel, fosfolipid

membentuk dua lapisan, yaitu rantai asam lemak menghadap ke

dalam sel dan gugus polar pada permukaan luar. Sifat amfilitik punya

peran biologis dalam membran sel, sehingga sel mempunyai daya

tarik yang sama terhadap zat yang larut dalam air dan zat yang larut

dalam lemak.

Nomenklatur Umum Istilah Khusus N.Pendek Sumber

Asam lemak jenuh rantai pendek o Butirat Butanoat 4:0 Mentega

o Kaproat Heksanoat 6:0 Mentega

Asam lemak jenuh rantai sedang

o Kaprilat Oktanoat 8:0 Minyak kelapa

o Kaprat Dekanoat 10:0 Kelapa sawit Asam lemak jenuh rantai panjang

o Laurat Dodekanoat 12:0 Minyak kelapa

o Miristat Tetradekanoat 14:0 Mentega, M. kelapa

o Palmitat Heksadekanoat 16:0 Minyak kelapa, Minyak tumbuhan

o Stearat Oktadekanoat 18:0 Lemak hewan, minyak tumbuhan

Asam lemak tidak jenuh tunggal o Oleat Asam 9 -

oktadekanoat 18:1 (n-9)

Lemak, minyak zaitun

Asam lemak tidak jenuh ganda

o Linoleat Asam 9,12 - oktadekanoat

18:2 (ώ-6)

Minyak jagung, kapas

o Arachidonat Asam 5,8,11,14 - eikodekanoat

20:4 (ώ-6)

Minyak kacang tanah

o Linolenat Asam 9,12,15 - oktadekanoat

18:3 (ώ-3)

Minyak kacangkedelai, kecambah

o Eikosapentaenoat Asam 5,8,11,14,17 - eikodekanoat

20:3 (ώ-3)

Minyak ikan

o Dokosaheksanoat (DHA)

Asam 4,7,10,13,16, 19 - heksadekanoat

22:6 (ώ-3)

Air Susu Ibu, minyak ikan

Tabel 3. Klasifikasi asam lemak

73metabolisme lipid

Fosfolipid berperan sebagai sabun yang akan mampu

membentuk emulsi untuk memecah lemak menjadi tetesan halus

yang mengambang dalam air dan akan membentuk lemak lain dalam

keadaan mengambang dalam darah dan cairan tubuh lain. Lesitin

(fosfatidilkolin) adalah merupakan ikatan antara asam fosfat dan basa

yang mengandung N-kolin; berfungsi memudahkan pengangkutan

dan penggunaan asam lemak dengan menggunakan enzim lesitin-

kolesterol asiltransferase sebagai katalisator. Lesitin banyak

digunakan di industri pangan untuk pembuatan margarin, keju dan

permen. Fosfolipid lain adalah sefalin (struktur sama dengan lesitin)

yang dapat membentuk tromboplastin; lipontol (mengandung

senyawa inositol yang mempunyai fungsi mirip vitamin);

spingomielin (amino alkohol komplek) yang menyusun mielin di

jaringan syaraf otak. Glikolipid adalah merupakan trigliserida dengan

posisi atom karbon ketiga diisi oleh gugus CHO dan gugus basa,

sebagai contoh serebrosid dan angliosid. Sterol memiliki struktur

Gambar 33. Struktur molekul phospatidilkolin

74 fisiologi hewan

cincin yang komplek, yaitu steroid dan terdapat di makanan.

Kolesterol banyak dikenal oleh masyarakat, terutama yang

berkaitan dengan penyebab penyakit jantung. Untuk tubuh yang

normal kebutuhan tubuh terhadap kolesterol adalah konstan, apabila

berlebih maka akan menimbulkan dampak yang membahayakan

terhadap fungsi jaringan atau organ tubuh. Di dalam tubuh kolesterol

mempunyai fungsi ganda, yaitu: kolesterol merupakan komponen

utama membran struktural sel dan saraf. Hati sebagai kelenjar

terbesar di dalam tubuh berfungsi dalam meregulasi kadar kolesterol

dalam tubuh dengan melakukan sintesis dan menyimpan kolesterol

sebagai cadangan energi. Selain fungsi pertama, kolesterol

merupakan bahan untuk pembentukan steroid yang dalam proses

pembentukan asam empedu, asam folat, hormon-hormon adrenal

korteks, estrogen, androgen dan progesteron. Dalam jumlah yang

berlebihan, kolesterol dalam tubuh akan berbahaya, terutama kalau

berada dalam plasma darah, karena dapat menimbulkan penyempitan

pembuluh (aterosklerosis) sehingga menimbulkan penyakit jantung

(Penyakit Jantung Koroner) dan rusaknya pembuluh darah otak

serebrovaskular. Kolesterol dalam tubuh merupakan hasil sintesis di

hati dengan menggunakan bahan baku, berupa CHO, N dan lemak.

Gambar 34. Struktur molekul sterol

75metabolisme lipid

2.8 Aktivitas Vitamin D

Kolesterol dan ergosterol (kolesterol tanaman) merupakan

prekursor vitamin D. Di mukosa usus halus kolesterol akan diubah

menjadi 7-dehidrokolesterol, provitamin kolekalsiferol (vitamin D-

3) dan disimpan dilapisan lemak bawah kulit (sub kutan). Lipoprotein

merupakan gabungan molekul lipid dan protein pengikat lipid

tersebut disintesa di hati. Penyusun lipoprotein adalah protein (25-

33.3%); protein pengikat lipid ini berfungsi mengangkut lipid dalam

plasma menuju ke jaringan-jaringan di seluruh tubuh yang

membutuhkan sebagai sumber energi, sebagai komponen sel atau

sebagai prekursor metabolit aktif. Dikenal ada 4 jenis lipoprotein:

kilomikron, very low density lipoprotein (VLDL), low density

lipoprotein (LDL), dan high density lipoprotein (HDL)

2.9 Pencernaan, Absorpsi, Transportasi, dan Metabolisme

Lemak

Trigliserida merupakan sebagian besar lemak makanan dan

sebagian besar akan terabsorbsi (95%) oleh sel-sel epitel usus masuk

ke dalam sistem sirkulasi darah. Sebelum dicerna, lemak atau

trigliserida akan mengalami emulsifikasi. Emulsifikasi terjadi di usus

halus dibantu oleh garam empedu. Hormon kolesistokinin

memberikan sinyal atau isyarat kepada kantung empedu untuk

mensekresikan asam dan garam empedu. Asam dan garam empedu

berfungsi untuk menarik molekul dalam proses emulsifikasi. Lemak

yang sudah dipecah akan menjadi bagian-bagian kecil didalam cairan

tubuh yang disebut dengan kilomikron. Enzim lipase yang

dikeluarkan oleh sel-sel permukaan usus halus yang menghadap ke

76 fisiologi hewan

lumen dan pankreas akan mencerna lemak yang sudah diemulsifikasi.

Tahap awal penggunaan lemak sebagai sumber energi adalah

hidrolisis triasilgliserol oleh lipase yang akan menghasilkan gliserol

dan asam lemak. Aktivitas lipase sel adiposa diatur oleh beberapa

hormon. Epinefrin, norepinefrin, glukagon dan hormon

adrenokortikotropik mengaktifkan adenilat siklase di dalam sel

adiposa dengan cara memicu reseptor-reseptor. Peningkatan kadar

AMP siklik merangsang protein kinase A, yang akan mengaktifkan

lipase dengan cara fosforilasi. Jadi epinefrin, norepinefrin, glukagon

dan hormon adrenokortikotropik bersifat menginduksi lipolisis. AMP

siklik adalah messenger pada pengaktifan lipolisis di jaringan adiposa

seperti juga pada pengaktifan pemecahan glikogen. Insulin

menghambat proses lipolisis.

Gliserol yang terbentuk pada lipolisis mengalami fosforilasi

dan dioksidasi menjadi dihidroksiaseton fosfat, yang selanjutnya

mengalami isomerisasi menjadi gliseraldehida 3-fosfat. Zat antara ini

terdapat baik pada jalur glikolisis dan glukoneogenesis. Dengan

demikian, gliserol dapat diubah menjadi piruvat atau glukosa di hati,

tempat enzim-enzim yang diperlukan. Proses kebalikannya dapat

terjadi melalui reduksi dihidroksiasetonfosfat menjadi gliserol 3-

fosfat. Hidrolisis oleh fosfatase akan menghasilkan gliserol. Jadi,

gliserol dan zat-zat antara glikolisis dapat saling mudah mengalami

interkonversi.

77metabolisme lipid

Absorpsi lipid berlangsung di yeyenum usus halus bagian

membran mukosa dengan cara difusi pasif. Perbedaan konsentrasi

terjadi dengan cara, protein pengikat asam lemak mengikat asam

lemak yang masuk sel dan esterifikasi kembali asam lemak menjadi

monogliserida; produk utama yang melintasi membran mukosa usus

halus. Sebelum diabsorpsi, kolesterol akan mengalami esterifikasi

kembali yang dikatalis oleh asetil- Coenzim A dan kolesterol

asetiltransferase.

Kilomikron adalah lipoprotein yang paling besar, mengangkut

lipid dari saluran cerna ke seluruh tubuh. Kilomikron mengemulsi

lemak sebelum masuk ke dalam aliran darah. Fungsi kilomikron ini

hampir sama dengan kegiatan lesitin dan asam lemak dalam usus

halus untuk mengemulsi lemak makanan selama pencernaan. Dalam

proses emulsifikasi yang mengelilingi tetesan lemak adalah air.

Adapun kilomikron yang mengalami emulsi adalah kilomikron

lemak yang dikelilingi oleh protein, kolesterol dan fosfolipid. Very

Low Density Lipoprotein (VLDL) dibentuk di dalam sel-sel hati,

mempunyai densitas yang sangat rendah, dan umumnya merupakan

trigliserida. Ketika VLDL meninggalkan hati, lipoprotein-lipase

Hasil Pencernaan Lipid Absorbsi

Gliserol

Diserap langsung ke dalam darah Asam lemak rantai pendek

Asam lemak rantai menengah

Asam lemak rantai panjang Diubah menjadi trigliserida di dalam sel –

sel usus halus Monotrigliserida

Trigliserida Membentuk kilomikron, masuk ke dalam

pembuluh limfe, kemudian ke dalam aliran

darah

Kolesterol

Phospolipid

Tabel 4. Absorbsi lemak ke dalam aliran darah

78 fisiologi hewan

memecah trigliserida yang ada di VLDL, mengikat kolesterol yang

ada di lipoprotein lain di aliran darah, dengan cara sisi/muatan negatif

nya (-) berikatan dengan trigliserida, sisi/muatan positifnya berikatan

dengan VLDL. Low Density Liporpotein (LDL) adalah lipoprotein

berdensitas rendah. LDL terdiri dari kolesterol yang bersirkulasi

dalam tubuh dan dibawa ke sel-sel otot, lemak, dan sel-sel lain.

Kolesterol yang banyak terdapat dalam bentuk LDL. LDL dalam

jumlah yang berlebihan akan menumpuk dan menimbulkan plak

(plague), bercampur dengan protein dan ditutupi sel-sel otot dan

kalsium sehingga menimbulkan aterosklerosis. HDL di produksi oleh

sel-sel hati dan usus halus, dan masuk ke aliran darah. HDL

mengambil kolesterol dan fosfolipid yang terdapat dalam darah

kemudian menyerahkannya ke lipoprotein lain untuk dibawa ke hati

untuk diedarkan kembali atau dikeluarkan dari tubuh.

Tubuh mengatur kadar lipoprotein melalui beberapa cara:

o Mengurangi pembentukan lipoprotein dan mengurangi jumlah

lipoprotein yang masuk ke dalam darah

o Meningkatkan/menurunkan kecepatan pembuangan

lipoprotein dari dalam darah

2.10 Jalur Pengangkutan Lemak dalam Darah

Lemak dalam darah diangkut dengan dua cara, yaitu melalui

jalur eksogen dan jalur endogen.

Jalur eksogen

Trigliserida dan kolesterol yang berasal dari makanan dalam

usus dikemas dalam bentuk partikel besar lipoprotein, yang disebut

kilomikron. Kilomikron ini akan membawanya ke dalam aliran

79metabolisme lipid

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

remnan akan dimetabolisme dalam hati dan menghasilkan kolesterol

bebas.

Sebagian kolesterol yang mencapai organ hati diubah menjadi

asam empedu, yang akan dikeluarkan ke dalam usus, berfungsi

seperti detergen dan 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

Gambar 35. Biosintesis dan katabolisme trigliserida

80 fisiologi hewan

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.

Gambar 36. Metabolisme lipid

81metabolisme lipid

LDL ini bertugas menghantarkan kolesterol ke dalam tubuh.

Kolesterol yang tidak diperlukan akan dilepaskan ke dalam darah,

dimana awalnya 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 HDL-kolesterol 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.

2.11 Oksidasi Asam Lemak

Tahun 1904, Franz Knoop menerangkan bahwa asam lemak itu

Gambar 37. Metabolisme trigliserida di dalam sel hati

82 fisiologi hewan

dipecah melalui oksidasi pada karbon-β. Kemudian pada tahun 1949

Eugene Kennedy dan Lehninger menerangkan bahwa terjadinya

oksidasi asam lemak di mitokondria. Di mana asam lemak sebelum

memasuki mitokondria mengalami aktivasi. Adenosin trifosfat (ATP)

memacu pembentukan ikatan tioester antara gugus karboksil asam

lemak dengan gugus sulfhidril pada CoA. Reaksi pengaktifan ini

berlangsung di luar mitokondria dan dikatalisis oleh enzim asil CoA

sintetase (tiokinase asam lemak)

Paul Berg membuktikan bahwa aktivasi asam lemak terjadi

dalam dua tahap. Pertama, asam lemak bereaksi dengan ATP

membentuk asil adenilat. Dalam bentuk anhidra campuran ini, gugus

karboksilat asam lemak diikatkan dengan gugus fosforil AMP. Dua

gugus fosforil lainnya dari ATP dibebaskan sebagai pirofosfat. Gugus

sulfhidril dari CoA kemudian bereaksi dengan asila adenilat yang

berikatan kuat dengan enzim membentuk asil CoA dan AMP.

R – C + ATP R – C – AMP + Ppi

Asam lemak Asil adenilat

R – C – AMP + H- S – CoA R – C – S – CoA + AMP Asil CoA

2.12 Transport Asam Lemak ke Dalam Matriks Mitokondria

Asam lemak diaktifkan di luar membran mitokondria, proses

oksidasi terjadi di dalam matriks mitokondria. Molekul asil CoA

rantai panjang tidak dapat melintasi membran mitokondria, sehingga

diperlukan suatu mekanisme transport khusus. Asam lemak rantai

panjang aktif melintasi membran dalam mitokondria dengan cara

mengkonjugasinya dengan karnitin, suatu senyawa yang terbentuk

dari lisin. Gugus asil dipindahkan dari atom sulfur pada CoA ke gugus

83metabolisme lipid

hidroksil pada karnitin dan membentuk asil karnitin. Reaksi ini

dikatalisis oleh karnitin transferase I, yang terikat pada membran di

luar mitokondria.

R – C – S – CoA + H C – N – CH – C – CH – C HS – CoA + H C – N – CH – C – CH – C3 2 2 3 2 2

Asil CoA Karnitin Asil Karnitin

Selanjutnya, asil karnitin melintasi membran dalam

mitokondria oleh suatu translokase. Gugus asil dipindahkan lagi ke

CoA pada sisi matriks dari membran yang dikatalisis oleh karnitin asil

transferase II. Akhirnya karnitin dikembalikan ke sisi sitosol oleh

translokase menggantikan masuknya asil karnitin yang masuk.

Molekul asil CoA dari sedang dan rantai pendek dapat menembus

mitokondria tanpa adanya karnitin. Kelainan pada transferase atau

translokase atau defisiensi karnitin dapat menyebabkan gangguan

oksidasi asam lemak rantai panjang, Kelainan tersebut diatas

ditemukan pada kembar identik yang menderita kejang otot disertai

rasa nyeri yang dialami sejak masa kanak-kanak. Rasa nyeri

diperberat oleh puasa, latihan fisik, atau diet tinggi lemak; oksidasi

asam lemak adalah proses penghasil energi utama pada ketiga

keadaan tersebut. Enzim glikolisis dan glikogenolisis dalam keadaan

normal.

84 fisiologi hewan

Gambar 38. . Transport asam lemak ke dalam mitokondria

Gambar 39. Transport karnitin ke dalam mitokondria

Gambar 40. Oksidasi asam lemak jenuh

85metabolisme lipid

MembranBagian Luar

MembranBagian Dalam

Asam Lemak Bebas

Asam Lemak Bebas : CoA Ligase

(Sintesis Asil CoA)

Asil CoA

Asil Karnitin

Asil CoA

MitokondriaBagian Dalam Membran

MitokondriaBagian Dalam Membran

Gambar 41. Jalur metabolisme asam lemak dan Siklus Kreb

86 fisiologi hewan

Gam

bar

42. M

odel

ran

tai

tran

spor

t el

ektr

on

87metabolisme lipid

2.13 Oksidasi Asam Lemak Jenuh: Asetil Coa, NADH dan

FADH2

Asil CoA jenuh dipecah melalui urutan empat reaksi yang

berulang, yaitu oksidasi oleh flavin adenin dinukleotida (FAD),

hidrasi oleh NAD dan tiolisis oleh CoA. Rantai asil diperpendek

dengan dua atom karbon sebagai hasil dari keempat reaksi tadi dan

terjadi pembentukan FADH , NADH dan asetil CoA. Reaksi pertama 2

pada tiap daur pemecahan adalah oksidasi asil CoA oleh asil CoA

dehidrogenase yang menghasilkan satu enoil CoA dengan ikatan

rangkap trans antara C-2 dan C-3.

Asil CoA + E – FAD → trans - Δ² - Enoil CoA + E – FADH2

Langkah selanjutnya adalah hidrasi ikatan ganda antara C-2 dan

C-3 oleh enoil CoA hidratase.

Trans - Δ² - Enoil CoA + H O ↔ L-3-hydroksiasil CoA. 2

Hidrasi enoil CoA membuka jalan bagi reaksi oksidasi kedua,

yang mengubah gugus hidroksil pada C-3 menjadi gugus keto dan

menghasilkan NADH. Oksidasi ini dikatalisis oleh L-3-hidroksiasil

CoA dehidrogenase.

L-3-hidroksiasil CoA + NAD ↔ 3-ketoasil CoA + NADH + H+

Langkah akhir adalah pemecahan 3-ketoasil CoA oleh gugus

tiol dari molekul CoA lain, yang akan menghasilkan asetil CoA dan

suatu asil CoA rantai karbonnya dua atom karbon lebih pendek.

88 fisiologi hewan

Reaksi ini dikatalisis oleh β-ketotiolase.

3- ketoasil CoA + HS-CoA ↔ asetil CoA + asil CoA.

(karbon-karbon n)�� (karbon-karbon n-2)

Asil CoA yang memendek selanjutnya mengalami daur

oksidasi berikutnya, yang diawali dengan reaksi yang dikatalisis oleh

asil CoA dehidrogenase. Rantai asam lemak yang mengandung 12

sampai 18 karbon dioksidasi oleh asil CoA dehidrogenase rantai

panjang. Asil CoA dehidrogenase untuk rantai sedang mengoksidasi

ranta asam lemak yang memiliki 14 sampai 4 karbon, sedangkan asil

CoA dehidrogenase untuk rantai pendek hanya bekerja pada rantai 4

dan 6 karbon. Sebaliknya, β-ketotiolase, hidroksiasil dehidrogenase,

dan enoil CoA hidratase memiliki spesifitas yang luas berkenaan

dengan panjangnya gugus asil.

2.14 Oksidasi Sempurna Asam Palmitat

Kita dapat menghitung energi yang dihasilkan dari oksidasi

suatu asam lemak. Pada tiap daur reaksi, asil CoA diperpendek dua

karbon dan satu FADH NADH dan asetil CoA terbentuk. 2,

C – asil CoA + FAD + NAD + H O + CoA → C – asil CoA + FADH + n 2 n-2 2

NADH + asetil CoA + H

Pemecahan palmitoil CoA (C -asil CoA ) memerlukan tujuh daur 16

reaksi. Pada daur ketujuh, C ketoasil CoA mengalami tiolisis menjadi 4

dua molekul asetil CoA. Dengan demikian stoikiometri oksidasi

89

palmitoil CoA menjadi.

Palmitoil CoA + 7 FAD + 7 NAD +7 CoA + & H O→ 8 asetil CoA + 7 2

FADH + 7 NADH + 7 H 2

Dua setengah ATP akan terbentuk per NADH yang dioksidasi

pada rantai pernafasan, sedangkan 1,5 ATP akan terbentuk untuk tiap

FADH . Jika diingat bahwa oksidasi asetil CoA oleh daur asam sitrat 2

menghasilkan 10 ATP, maka jumlah ATP yang terbentuk pad oksidasi

palmitoil CoA adalah 10,5 dari 7 FADH , 17,5 dari 7 NADH dan 80 2

dari 8 molekul asetil CoA, sehingga jumlah keseluruhannya adalah

108. Dua ikatan fosfat energi tinggi dipakai untuk mengaktifkan

palmitat, saat ATP terpecah menjadi AMP dan 2 P . Jadi oksidasi i

sempurna satu molekul asam palmitat menghasilkan 106 ATP.

2.15 Oksidasi Asam Lemak Tak Jenuh

Oksidasi asam lemak tak jenuh reaksinya sama seperti reaksi

oksidasi asam lemak jenuh. Hanya diperlukan tambahan dua enzim

lagi yaitu isomerase dan reduktase untuk memecah asam-asam lemak

tak jenuh. Oksidasi asam palmitoleat atau asam lemak C yang 16

memiliki ikatan rangkap antara C-9 dan C-10 ini diaktifkan dan

diangkut melintasi membran dalam mitokondria dengan cara yang

sama dengan asam lemak jenuh. Selanjutnya palmitoleil CoA

mengalami tiga kali pemecahan dengan enzim-enzim yang sama

seperti oksidasi asam lemak jenuh. Enoil CoA-sis-Δ³ yang terbentuk

pada ketiga kali jalur oksidasi bukanlah substrat bagi asil CoA

dehidrogenase. Adanya ikatan rangkap antara C-3 dan C-4

90 fisiologi hewan

menghalangi pembentukan ikatan rangkap lainnya antar C-2 dan C-3.

Kendala ini dapat diatasi oleh suatu reaksi yang mengubah posisi dan

konfigurasi dari ikatan rangkap sis-Δ³. Suatu isomerase mengubah

ikatan rangkap ini menjadi ikatan rangkap trans-Δ². Reaksi- reaksi

berikutnya mengikuti reaksi oksidasi asam lemak jenuh saat enoil

CoA-trans-Δ² merupakan substrat yang reguler.

Satu enzim tambahan lagi diperlukan untuk oksidasi asam

lemak tak jenuh jamak. Misalnya asam lemak tak jenuh jamak C18

yaitu linoleat, dengan ikatan rangkap sis-Δ9 dan sis Δ12. Ikatan

rangkap sis-Δ³ yang terbentuk setelah tiga daur oksidasi-β, diubah

menjadi ikatan rangkap trans-Δ² oleh isomerase tersebut di atas,

seperti pada oksidasi palmitoleat. Ikatan rangkap sis-Δ¹²-linoleat

menghadapi masalah baru. Asil CoA yang dihasilkan oleh empat daur

oksidasi β mengandung ikatan rangkap rangkap sis-Δ4. Enzim

dehidrogenase pada spesies ini oleh asil CoA dehidrogenase

menghasilkan zat antara 2,4-dienoil yang bukan substrat bagi enzim

berikutnya pada jalur oksidasi β. Kendala ini dapat diatasi oleh 2,4-

dienoil-CoA reduktase, suatu enzim yang menggunakan NADH

untuk mereduksi zat antara 2,4-dienoil menjadi enoil CoA-sis-Δ³.

Isomerase tersebut di atas kemudian mengubah enoil CoA-sis-Δ³

menjadi bentuk trans, suatu zat antara yang lazim pada oksidasi-

β.Jadi ikatan rangkap yang letaknya pada atom C nomor ganjil

ditangani oleh isomerase dan ikatan rangkap yang terletak pada atom

C nomor genap ditangani oleh reduktase dan isomerase.

2.16 Oksidasi Asam Lemak dengan Nomor Atom Karbon Ganjil

Asam lemak yang memiliki jumlah karbon ganjil merupakan

91metabolisme lipid

spesies jarang. Asam lemak ini dioksidasi dengan cara yang sama

seperti oksidasi asam lemak dengan jumlah atom karbon genap,

kecuali pada daur akhir degradasi akan terbentuk propionil CoA dan

asetil CoA, bukan dua molekul asetil CoA. Unit tiga karbon aktif

pada propionil CoA memasuki daur asam sitrat setelah diubah

menjadi suksinil CoA.

2.17 Proses Ketogenesis

Asetil CoA yang terbentuk pada oksidasi asam lemak akan

memasuki daur asam sitrat hanya jika pemecahan lemak dan

karbohidrat terjadi secara berimbang. Karena masuknya asetil CoA

ke dalam daur asam sitrat tergantung pada tersedianya oksaloasetat

untuk pembentukan sitrat. Tetapi konsentrasi oksaloasetat akan

menurun jika karbohidrat tidak tersedia atau penggunaannya tidak

sebagaimana mestinya. Oksaloasetat dalam keadaan normal dibentuk

dari piruvat. Pada puasa atau diabetes, oksaloasetat dipakai untuk

membentuk glukosa pada jalur glukoneogenesis dan demikian tidak

tersedia untuk kondensasi dengan asetil CoA. Pada keadaan ini asetil

CoA dialihkan ke pembentukan asetoasetat dan D-3-hidroksibutirat.

Asetoasetat, D-3-hidroksibutirat dan aseton disebut dengan zat keton.

Asetoasetat dibentuk dari asetil CoA dalam tiga tahap. Dua molekul

asetil CoA berkondensasi membentuk asetoasetil CoA. Reaksi yang

dikatalisis oleh tiolase ini merupakan kebalikan dari tahap tiolisis

pada oksidasi asam lemak. Selanjutnya astoasetil CoA bereaksi

dengan asetil CoA dan air untuk menghasilkan 3-hidroksi-3-

metilglutaril CoA (HMG-CoA) dan CoA. Kondensasi ini mirip

dengan kondensasi yang dikatalisis oleh sitrat sintase. Keseimbangan

92 fisiologi hewan

yang tidak menguntungkan bagi pembentukan asetoasetil CoA

diimbangi oleh reaksi ini, yang keseimbangannya menguntungkan

karena hidrolisis ikatan tioester, 3-Hidroksi-3-metilglutaril CoA

kemudian terpecah menjadi asetil CoA dan asetoasetat.

Hasil dari keseluruhan reaksi adalah: 2 Asetil CoA + H O 2

+Asetoasetat +2 CoA H , 3-hidroksibutirat terbentuk melalui reduksi

asetoasetat di matriks mitokondria. Rasio hidroksibutirat terhadap +

asetoasetat tergantung pada rasio NADH/NAD di dalam

mitokondria. Karena merupakan asam keto-β, asetoasetat secara

lambat mengalami dekarboksilasi spontan menjadi aseton. Bau

aseton dapat dideteksi dalam udara pernafasan seseorang yang kadar

asetoasetat dalam darahnya tinggi.

93metabolisme lipid

2.18 Asetoasetat adalah Merupakan Salah Satu Bahan Bakar

yang Utama dalam Jaringan

Situs utama produksi asetoasetat dan 3-hidroksibutirat adalah

hati. Senyawa- senyawa ini berdifusi dari mitokondria hati ke dalam

darah dan diangkut ke jaringan perifer. Asetoasetat dan 3-

hidroksibutirat merupakan bahan bakar normal pada metabolisme

energi dan secara kuantitatif penting sebagai sumber energi .

Otot jantung dan korteks ginjal menggunakan asetoasetat

sebagai sumber energi dibanding glukosa. Glukosa merupakan bahan

bakar utama bagi otak dan sel darah merah pada orang yang

mempunyai gizi baik dengan diet seimbang. Tapi otak dapat

Gambar 43 . Jalur umum pembentukan benda – benda keton melalui jalur asetil KoA dari bahan glukosa, asam lemak dan asam amino

94 fisiologi hewan

beradaptasi dan menggunakan asetoasetat dalam keadaan kelaparan

dan diabetes. Pada kelaparan berkepanjangan, 75% bahan bakar yang

diperlukan oleh otak didapat dari asetoasetat. Asetoasetat dapat

diaktifkan melalui pemindahan CoA dari suksinil CoA dalam suatu

reaksi yang dikatalisis oleh suatu CoA transferase spesifik.

Kemudian, asetoasetil CoA dipecah oleh tiolase menjadi dua molekul

asetil CoA, yang selanjutnya memasuki daur asam sitrat. Hati dapat

membekali organ-organ lain dengan asetoasetat karena hati tidak

memiliki CoA transferase spesifik ini.

Asam lemak dilepaskan oleh jaringan adiposa dan diubah

menjadi unit-unit asetil oleh hati, yang kemudian mengeluarkannya

sebagai asetoasetat. Kadar asetoasetat yang tinggi dalam darah

menandakan berlimpahnya unit asetil yang menyebabkan

berkurangnya laju lipolisis di jaringan adiposa.

2.19 Biosintesis Asam Lemak

Biosintesis asam lemak terjadi di beberapa jaringan dalam

tubuh, terutama di jaringan yang mempunyai kapasitas menyimpan

cadangan energi dalam jumlah besar, seperti di hati dan otot. Selain

sebagai cadangan energi, biosintesis asam lemak penting dalam

rangka untuk menyusun elemen structural membrane sel,

pembentukan hormone steroid dan sebagai molekul-molekul yang

mampu memberi sinyal (signaling molecules). Contoh biosintesis

asam lemak adalah pembentukan asam palmitat dari asetil CoA:

8 asetil CoA → Asam palmitat

95metabolisme lipid

Sintesis asam lemak bukan merupakan kebalikan dari jalur

pemecahannya. Sintesis asam lemak lebih merupakan seperangkat

reaksi, yang menunjukkan prinsip bahwa jalur sintesis dan jalur

pemecahan dalam system biologis biasanya berbeda. Beberapa ciri

penting jalur biosintesis asam lemak adalah:

1. Sintesis berlangsung di luar mitokondria, oksidasi terjadi di

dalam matriks mitokondria.

2. Zat antara pada sintesis asam lemak berikatan kovalen dengan

gugus sulfhidril pada protein-pembawa asil (ACP), sedangkan

zat antara pada pemecahan asam lemak berikatan dengan

koenzim A.

3. Enzim-enzim yang terlibat dalam proses sintesis asam lemak

pada organisme yang lebih tinggi tergabung dalam suatu rantai

polipeptida tunggal, yang disebut sintase asam lemak.

Sebaliknya, enzim-enzim pemecahan tampaknya tidak saling

berikatan.

4. Rantai asam lemak yang sedang tumbuh, diperpanjang dengan

cara penambahan berturut-turut unit dua karbon yang berasal

dari asetil CoA. Donor aktif unit dua karbon pada tahap

perpanjangan adalah malonil-ACP. Reaksi perpanjangan

dipacu oleh pelepasan Co . 2

5. Reduktor pada sintesis asam lemak adalah NADPH, sedangkan

oksidator pada pemecahan asam lemak adalah NAD dan FAD.

6. Perpanjangan rantai oleh kompleks sontase asam lemak

terhenti setelah terbentuknya palmitat (C16). Perpanjangan

rantai lebih lanjut dan penyisipan ikatan rangkap oleh sistem

enzim yang lain.

96 fisiologi hewan

Gambar 44. Fungsi Jalur Siklus Kreb dalam biosintesis asam lemak

Gambar 45. Lintasan asam sitrat

97metabolisme lipid

Gambar 46. Biosintesis asam lemak jenuh

Gambar 47. Struktur molekul asam pantotenat (vitamin B5)

98 fisiologi hewan

Gambar 48. Reaksi pembentukan asetil ACP dari Asetil CoA

99metabolisme lipid

100 fisiologi hewan

Gambar 49. Regulasi asetil CoA karboksilase

101metabolisme lipid

Gambar 50. Grafik hubungan antara asetil CoA karboksilase dengan kadar asam

Gambar 51 . Sintesis phospolipid dan trigliserida

102 fisiologi hewan

2.20 Metabolisme Lemak pada Hewan Ruminansia

Pada monogastrik, trigliserida dikonversi menjadi

monogliserida lalu menjadi asam lemak bebas dan gliserol,

membentuk misel dan masuk ke pembuluh darah, menjadi

kilomikron (trigliserida) lalu ke limpa, atau menjadi asam lemak

rantai pendek atau menengah langsung ke portal darah. Pada

ruminansia, lesitin dikonversi menjadi lisolesitin, bercampur dengan

partikel digesti dan garam-garam empedu membentuk misel lalu

masuk ke pembuluh darah, membentuk kilomikron (trigliserida,

lesitin dan lipoprotein) selanjutnya masuk ke limpa. Tidak ada asam

lemak rantai pendek atau menengah yang langsung ke portal darah.

Pakan hijauan dan biji-bijian umumnya berbentuk lemak tidak

jenuh. Hidrolisis lipid yang teresterifikasi oleh lipase asal mikroba

akan membebaskan asam-asam lemak bebas, sehingga galaktosa dan


gliserol akan difermentasi menjadi VFA. Hasil samping dari

pembentukan VFA akan menghasilkan gas methane. Metan

merupakan produk sampingan dalam proses fermentasi

karbohidrat/gula secara anaerob. Metan merupakan energi yang

terbuang. Bakteri metanogen akan menggunakan H yang terbentuk 2

dari konversi asam piruvat menjadi asam asetat untuk membentuk

metan dan juga dari dekomposisi format, atau metanol. Dalam

pembentukan metan oleh mikroorganisme, terlibat pula peran asam

folat dan vitamin B12. Pembentukan metan dapat dikurangi dengan

cara:

§ Menambahkan asam lemak tidak jenuh ke dalam ransum.

§ Menggunakan feed additive seperti choloform, chloral hidrat

dan garam tembaga.

Secara umum mekanisme pembentukan VFA (asam asetat,

propionat dan butirat) melalui asam piruvat terjadi melalui beberapa

cara, yaitu: (1) Oksidasi asam piruvat menjadi asam asetat melalui

Asetil CoA atau asetil fosfat (sebagai tahap antara); (2) fiksasi CO 2

dari fosfoenol piruvat membentuk oksaloasetat dan propionat serta

reduksi akrilat menjadi asam propionat, terutama terjadi pada hewan

yang mengkonsumsi ransum tinggi biji-bijian (laktat tinggi); (3)

kebalikan dari β-oksidasi dengan melibatkan asam asetat untuk

membentuk asam butirat dan melibatkan malonil-CoA seperti pada

sintesis asam lemak rantai panjang.

Volatile Fat Acid yang diabsorbsi dari retikulorumen akan

mengalami perombakan dan oksidasi menghasilkan energi yang

dapat digunakan untuk biosintesis lemak atau glukosa. Setiap jenis

Volatile Fat Acid mempunyai kemampuan menghasilkan energi yang

104 fisiologi hewan

berbeda-beda. Proporsi Volatile Fat Acid yang mengalami oksidasi di

dalam jaringan tubuh hewan ruminansia masing – masing adalah,

asam asetat 50%, asam butirat 67% dan asam propionat 25%.

Metabolisme asam propionat dan butirat terjadi di hati. Kurang lebih

60% asetat dimetabolisme di jaringan perifer (otot dan adiposa) dan

hanya 20% di metabolisasi di hati. Pada hewan yang sedang laktasi,

asam asetat digunakan untuk sintesis lemak air susu diambing.

Penyerapan VFA tergantung pada perbedaan antara

konsentrasinya di dalam cairan rumen dan di dalam sel-sel epitel atau

darah. Proporsi penyerapan VFA adalah 75% diserap langsung dari

retikulum masuk ke dalam darah, 20% diserap dari abomasum-

omasum dan 5% lolos masuk ke usus halus untuk diserap masuk ke

darah. Laju penyerapan VFA dari rumen meningkat sejalan dengan

penurunan pH cairan rumen. Asam butirat dari rumen akan melalui

dinding rumen untuk masuk ke dalam darah untuk dikonversi

menjadi β-hidroksibutirat, sedangkan asam propionat akan

dikonversi menjadi asam laktat. Hal ini terjadi karena peran enzim-

enzim tertentu yang ada di dalam sel-sel epitel. β-hidroksibutirat

dapat digunakan sebagai sumber energi bagi sejumlah jaringan,

misal: otot kerangka atau hati.

Untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP, volatile fat

acids selanjutnya akan mengalami proses oksidasi melalui beberapa

macam reaksi, antara lain: oksidasi asam propionat setelah konversi

menjadi glukosa melalui jalur glukonegenesis yang menghasilkan 17

mol ATP/mol asam propionat, Oksidasi langsung asam propionat

menghasilkan 18 mol ATP/mol asam propionat, konversi asam butirat

menjadi β- hidroksibutirat yang menghasilkan 2 mol ATP serta


konversi asam asetat menajdi asetil CoA yang menghasilkan 10 mol

ATP/mol asetat.

Sebagian besar asam lemak esensial akan rusak oleh karena

proses biohidrogenasi, namun hewan tidak mengalami defisiensi.

Sebagian kecil asam lemak esensial yang lolos dari proses di dalam

rumen tersebut, sudah dapat memenuhi kebutuhan hewan. Mikroba

rumen juga mampu mensintesis beberapa asam lemak rantai panjang

dari propionat dan asam lemak rantai cabang dari kerangka karbon

asam-asam amino valin, leusin dan isoleusin. Asam-asam lemak

tersebut akan bergabung dengan lemak susu dan lemak tubuh

ruminansia.

Kebanyakan lipid pada hewan ruminansia masuk ke duodenum

sebagai asam lemak bebas dengan kandungan asam lemak jenuh yang

tinggi. Monogliserida yang dominan pada monogastrik, pada

ruminansia akan mengalami hidrolisis di dalam rumen, sehingga

sangat sedikit terdapat pada rumen. Hewan ruminansia yang masih

muda mempunyai kemampuan untuk mengkonversi glukosa menjadi

asam – asam lemak, namun ketika rumen berfungsi, kemampuan itu

hilang dan asetat menjadi sumber karbon utama yang digunakan

untuk mensintesis asam-asam lemak. Asetat akan didifusi masuk ke

dalam darah dari rumen dan dikonversi di jaringan menjadi asetil –

CoA, dengan energi berasal dari hidrolisis ATP menjadi AMP. Jalur

ini terjadi di tempat penyimpanan lemak tubuh yaitu jaringan adiposa

(di bawah kulit, jantung dan ginjal). Konversi asetil – CoA menjadi

asam-asam lemak rantai panjang sama terjadinya antara ruminan dan

monogastrik.

106 fisiologi hewan

2.21 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Produksi Volatile Fat

Acid Di Dalam Rumen

Faktor yang mempengaruhi produksi VFA di dalam rumen

adalah sebagai berikut:

1. Makanan serat (sumber hijauan). Hijauan akan menghasilkan

lebih banyak asetat dari pada propionat, asam asetat sesuai untuk

mendukung produksi air susu dengan kadar lemak tinggi

2. Makanan pati (biji-bijian/konsentrat tinggi) menghasilkan

propionat tinggi, sehingga sesuai untuk hewan daging.

3. Rasio antara konsentrat dan hijauan pakan.

4. Bentuk fisik pakan (ukuran partikel)

5. Tingkat asupan pakan atau intake pakan

6. Frekuensi pemberian pakan

Sedangkan faktor lain yang mempengaruhi VFA adalah:

volume cairan yang berhubungan dengan saliva; laju aliran air di

Gambar 52. Jalur pembentukan Volatile Fat Acids melalui asam piruvat di dalam rumen


dalam darah. Konsentrasi VFA rumen diatur oleh keseimbangan

antara produksi dan penyerapan. Konsentrasi meningkat setelah

makan, sehingga akibatnya pH menurun. Jika glikogen meningkat,

asam propionat, asam butirat atau asam format meningkat, pH akan

menurun 4.5-5 dan pH rendah akan menghambat pertumbuhan

bakteri selulolitik, sehingga akan menghambat pencernaan hijauan.

Derajad keasaman rumen normal yang sesuai untuk pertumbuhan

mikroba adalah 6-7. Derajad keasaman ini ditentukan oleh kapasitas

produksi saliva dan penyerapan VFA.

2.22 Kelainan Lemak Dan Diagnosis Kelainan Lemak

Dilakukan pemeriksaan darah untuk mengukur kadar

kolesterol total. Untuk mengukur kadar kolesterol LDL, HDL dan

trigliserida, sebaiknya penderita berpuasa dulu minimal selama 12

jam.

Hiperlipidemia

Yang dimakud dengan hiperlipidemia adalah suatu keadaan yang

ditandai oleh peningkatan kadar lipid/lemak darah. Berdasarkan

jenisnya, hiperlipidemia dibagi menjadi 2, yaitu:

Hiperlipidemia primer

Banyak disebabkan oleh karena kelainan genetik. Biasanya kelainan

ini ditemukan pada waktu pemeriksaan laboratorium secara

kebetulan. Pada umumnya tidak ada keluhan, kecuali pada keadaan

yang agak berat tampak adanya xantoma (penumpukan lemak di

bawah jaringan kulit).

108 fisiologi hewan

Hiperlipidemia sekunder

Pada jenis ini, peningkatan kadar lipid darah disebabkan oleh

suatu penyakit tertentu, misalnya: diabetes melitus, gangguan tiroid,

penyakit hepar dan penyakit ginjal. Hiperlipidemia sekunder bersifat

reversibel (berulang). Ada juga obat –obatan yang menyebabkan

gangguan metabolisme lemak, seperti: Beta – blocker, diuretik,

kontrasepsi oral (estrogen, gestagen).

2.23 Klasifikasi Klinis Hiperlipidemia

Klasifikasi klinis hiperlipidemia dalam hubungannya dengan

penyakit jantung koroner:

· Hiperkolesterolemia yaitu kadar kolesterol meningkat dalam

darah .

· Hipertrigliseridemia yaitu kadar trigliserida meningkat dalam

darah.

· Hiperlipidemia campuran yaitu: kadar kolesterol dan

trigliserida meningkat dalam darah.

Penyebab hiperlipidemia, meliputi penyebab primer, yaitu

Tabel 5. Kadar lemak darah normal


faktor keturunan (genetik) dan penyebab sekunder, seperti usia, jenis

kelamin, riwayat keluarga dengan hiperlipidemia, obesitas atau

kegemukan. Menu makanan yang mengandung asam lemak jenuh

seperti mentega, margarin, whole milk, es krim, keju, daging

berlemak. Penyebab lainnya adalah kurang melakukan olah raga,

penggunaan alcohol, merokok, diabetes yang tidak terkontrol dengan

baik, gagal ginjal, dan kelenjar tiroid yang kurang aktif. Obat-obatan

tertentu dapat mengganggu metabolisme lemak seperti estrogen,

pilKB, kortikosteroid, diuretik tiazid (pada keadaan tertentu)

Sebagian besar kasus peningkatan kadar trigliserida dan

kolesterol total bersifat sementara dan tidak berat, dan terutama

merupakan akibat dari makan lemak. Pembuangan lemak dari darah

pada setiap orang memiliki kecepatan yang berbeda. Seseorang bisa

makan sejumlah besar lemak hewani dan tidak pernah memiliki kadar

kolesterol total lebih dari 200 mg/dl, sedangkan yang lainnya

menjalani diet rendah lemak yang ketat dan tidak pernah memiliki

kadar kolesterol total dibawah 260 mg/dl. Perbedaan ini tampaknya

bersifat genetik dan secara luas berhubungan dengan perbedaan

kecepatan masuk dan keluarnya lipoprotein dari aliran darah.

2.24 Gejala Hiperlipidemia

Biasanya kadar lemak yang tinggi tidak menimbulkan gejala.

Kadang-kadang, jika kadarnya sangat tinggi, endapan lemak akan

membentuk suatu penumpukan lemak yang disebut xantoma di dalam

tendo (urat daging) dan di dalam kulit. Kadar trigliserida yang sangat

tinggi (sampai 800 mg/dl atau lebih) bisa menyebabkan pembesaran

hati dan limpa dan gejala-gejala dari pankreatitis (misalnya nyeri

110 fisiologi hewan

perut yang hebat).

Hiperlipidemia dapat meningkatkan resiko terkena

aterosklerosis, penyakit jantung koroner, pankreatitis (peradangan

pada organ pankreas), diabetes melitus, gangguan tiroid, penyakit

hepar dan penyakit ginjal. Yang paling sering adalah resiko terkena

penyakit jantung. Tidak semua kolesterol meningkatkan resiko

terjadinya penyakit jantung. Kolesterol yang dibawa oleh LDL

(disebut juga kolesterol jahat) menyebabkan meningkatnya resiko;

kolesterol yang dibawa oleh HDL (disebut juga kolesterol baik)

menyebabkan menurunnya resiko dan menguntungkan. Lalu, apakah

kadar trigliserida yang tinggi meningkatkan resiko terjadinya

penyakit jantung atau stroke, masih belum jelas. Kadar trigliserida

darah diatas 250 mg/dl dianggap abnormal, tetapi kadar yang tinggi

ini tidak selalu meningkatkan resiko terjadinya aterosklerosis

maupun penyakit jantung koroner. Kadar trigliserid yang sangat

tinggi (sampai lebih dari 800 mg/dl) bisa menyebabkan pankreatitis

(gangguan pada organ pankreas).

2.25 Patofisiologi Penyakit Jantung Koroner

Tubuh sendiri memproduksi kolesterol sesuai kebutuhan

melalui hati. Bila terlalu banyak mengkonsumsi makanan yang

mengandung kolesterol, maka kadar kolesterol dalam darah bisa

berlebih (disebut hiperkolesterolemia). Kelebihan kadar kolesterol

dalam darah akan disimpan di dalam lapisan dinding pembuluh darah

arteri, yang disebut sebagai plak atau ateroma (sumber utama plak

berasal dari LDL-kolesterol. Sedangkan HDL membawa kembali

kelebihan kolesterol ke dalam hati, sehingga mengurangi


penumpukan kolesterol di dalam dinding pembuluh darah). Ateroma

berisi bahan lembut seperti keju, mengandung sejumlah bahan lemak,

terutama kolesterol, sel-sel otot polos dan sel-sel jaringan ikat.

Apabila makin lama plak yang terbentuk makin banyak, akan

terjadi suatu penebalan pada dinding pembuluh darah arteri, sehingga

terjadi penyempitan pembuluh darah arteri. Kejadian ini disebut

sebagai aterosklerosis (terdapatnya aterom pada dinding arteri, berisi

kolesterol dan zat lemak lainnya). Hal ini menyebabkan terjadinya

arteriosklerosis (penebalan pada dinding arteri dan hilangnya

kelenturan dinding arteri). Bila ateroma yang terbentuk semakin

tebal, dapat merobek lapisan dinding arteri dan darah akan menjadi

membeku (trombus) yang dapat menyumbat aliran darah dalam arteri

tersebut.

Tersumbatnya aliran darah di arteri dapat menyebabkan

berkurangnya aliran darah serta suplai zat – zat penting seperti

oksigen ke daerah atau organ tertentu seperti jantung. Bila kondisi ini

terjadi pada arteri koronaria yang berfungsi mensuplai darah ke otot

jantung (istilah medisnya miokardium), maka suplai darah jadi

berkurang dan menyebabkan kematian di daerah tersebut (disebut

sebagai infark miokardia). Konsekuensinya adalah terjadinya

serangan jantung dan menyebabkan timbulnya gejala berupa nyeri

dada yang hebat (dikenal sebagai angina pectoris). Keadaan ini yang

disebut sebagai Penyakit Jantung Koroner (PJK).

RANGKUMAN

Asam lemak merupakan sekelompok senyawa hidrokarbon

yang berantai panjang debgan gugus karboksil pada ujungnya.

112 fisiologi hewan

1. Proses oksidasi asam lemak merupakan proses yang terjadi di

mitokondria di mana terjadi pada atom karbon beta sehingga

disebut beta oksidasi. Setiap kali oksidasi menghasilkan asetil

CoA, NADH dan FADH . 2

2. Proses ketogenesis merupakan proses pembentukan badan-

badan keton. Pada manusia proses ini terjadi akibat katabolisme

lemak dan karbohidrat yang tidak seimbang. Proses

ketogenesis sering terjadi pada keadaan kelaparan dan Diabetes

Melitus yang tak terkontrol.

3. Asetoasetat merupakan salah satu bahan bakar dalam jaringan.

4. Proses sintesis asam lemak terjadi di luar mitokondria, dimana

proses ini terjadi memerlukan suatu NADPH sebagai reduktor

2.26 SOAL SOAL LATIHAN

1. Dengan melihat jumlah atom karbon, asam lemak

menghasilkan energi (ATP) dengan jumlah yang lebih besar

dibandingkan karbohidrat. Mengapa demikian ?

2. Sebutkan fungsi asam lemak bagi tubuh !

3. Jelaskan mekanisme transport asam lemak ke dalam matrik

mitokondria !

4. Jelaskan mengapa lipolisis dapat menyebabkan kondisi

ketoasidosis darah yang mengarah pada kondisi hipoksia !

5. Terangkan proses sintesis kolesterol di dalam sel hati dengan

katalisator enzim HMG CoA – reduktase !

6. Terakumulasinya kolesterol dalam darah akan menyebabkan

kondisi yang disebut aterosklerosis. Dampak apa yang

kemungkinan dapat terjadi akibat kondisi tersebut ?


7. Kecerdasan sel sangat dibutuhkan untuk mendukung

kemantapan fungsi sistem tubuh dan kondisi homeostasis.

Senyawa yang mempunyai peran penting dalam mendukung

kecerdasan sel adalah lemak atau lipid. Berikan penjelasan

saudara berkaitan dengan pernyataan tersebut !

8. Jelaskan mekanisme proses katabolisme dan anabolisme lemak

di dalam sel tubuh !

9. Sebutkan macam–macam penyebab terjadinya hiperlipidemia !

10. Jelaskan proses pembentukan lemak pada air susu hewan yang

sedang laktasi !

114 fisiologi hewan

3.1 Pengertian Protein

Protein berasal dari bahasa Yunani, “protos” that mean: the

prime inpoertance artinya terutama atau penting. G Mulder

menemukan bahwa senyawa ini ditemukan pada semua organisme

hidup baik pada tumbuhan maupun hewan. Protein merupakan

komponen terbesar pada jaringan tubuh hewan dan tumbuhan.

Protein merupakan senyawa polipeptida, dimana setiap peptide

tersusun atas asam amino sebagai komponen terkecil. U n s u r

penyusun protein adalah atom C (karbon), H (hydrogen), O (oksigen)

dan N (nitrogen). Dengan kata lain protein adalah senyawa organik

yang merupakan polimer asam-asam amino. Asam amino adalah

senyawa yang tersusun atas gugus karboksil (COOH) dan gugus amin

(NH ). Struktur asam amino sebagai berikut :2

METABOLISME PROTEIN

3

Berdasarkan jenisnya, asam amino terdiri dari asam amino

esensial, non esensial dan semiesensial.

1. Asam amino esensial (indispensable amino acid), yaitu asam

amino yang tidak dapat disintesis oleh tubuh, harus diperoleh

dari luar (makanan).

2. Asam amino non esensial (dispensable amino acid), yaitu asam

amino yang dapat disintesis di dalam tubuh, dari suplai

nitrogen.

3. Asam amino semi esensial (conditionally essencial), yaitu

asam amino yang pada kondisi tertentu tidak dapat dibentuk

oleh tubuh.

Protein memiliki fungsi yang sangat vital dalam proses fisiologis di

dalam tubuh hewan. Fungsi protein, antara lain:

1. Sebagai sumber energy dan membentuk struktur sel

2. Membentuk sistem pertahanan tubuh atau sebagai antibodi

3. Mempertahankan keseimbangan cairan dalam tubuh

Gambar 53. Struktur asam amino

116 fisiologi hewan

4. Mempertahankan keseimbangan asam basa di dalam tubuh

5. Membentuk senyawa tubuh yang esensial, seperti hormon,

enzim dan hemoglobin

Protein Sebagai Sumber Energi

Protein digunakan sebagai sumber energi bila suplai

karbohidrat dan lemak berkurang. Karbohidrat dan lemak adalah

”protein-sparing”, artinya they spare amino acids from being burned

for energy and allow them to be used for protein syntesis.

Protein membentuk struktur sel

Sel tersusun atas protein dimana protein berfungsi untuk

menunjang proses pertumbuhan dan pemeliharaan sel. Selain itu

protein mempunyai fungsi kolagen, yaitu suatu protein fibrosa di

dalam tubuh yang merupakan komponen jaringan ikat (connective

tissue). Protein yang membentuk struktur sel adalah protein yang

Gambar 53. Struktur asam amino

117metabolisme protein

berfungsi struktural, yaitu memberi bentuk spesifik sel serta berperan

dalam proses transport bahan-bahan baku metabolisme, mineral dan

vitamin melintasi membran sel serta penerimaan signal dari ligan

ekstraseluler. Selain itu protein struktural juga berperan dalam proses

pergerakan sel, pembelahan, transport produk sintesis dari organel-

organel yang terdapat dalam sel, memperkuat permukaan sel,

menjaga supaya sel bersatu satu sama lain serta berperan dalam

komunikasi antar sel.

Protein struktural selain terdapat pada membran sel, juga

terdapat pada cairan intraseluler. Protein yang terdapat pada membran

sel dapat berupa saluran (channel), transporter (carrier), reseptor,

pemandu atau tempat bertaut unsur struktural sitoskelet glikokalik.

Berdasarkan integrasi pada membran sel, protein struktural membran

dibedakan menjadi protein integran (integral protein), protein

jangkar (anchor protein) dan protein yang terdapat pada bagian tepi

membran sel (periferal protein). Adapun protein yang terdapat pada

cairan intraseluler adalah sitoskelet. Sitoskelet adalah jaringan kerja

tiga dimensi yang tersusun atas protein filamen dan tubul. Sitoskelet

terdiri atas jaringan mikrotubul, mikrofilamen dan filamen antara.

Sitoskelet berperan dalam pergerakan kromosom selama pembelahan

sel, lokomosi sel, pengaturan posisi dan pergerakan organel dalam

sel, kontraksi otot, denyut silia, pada sel-sel oviduk dan sel-sel trakea,

denyut flagella, seperti pada sel spermatozoa, transport

neurotransmitter pada sel syaraf, mempertahankan konstruksi sel dan

mempertahankan posisi nukleus dalam sel.

Protein yang membentuk struktur semua sel meliputi; rambut,

kuku, kulit dan tulang. Adapun protein motorik berperan

118 fisiologi hewan

membalikkan energi dalam kerja mekanik, mengaktifkan proses

seperti pembelahan sel, kontraksi otot, dan pergerakan sperma.

Protein sebagai sistem pertahanan tubuh

Protein membentuk antibodi yang bertanggung jawab untuk

melawan infeksi dan benda asing yang masuk dalam tubuh. Antibodi

adalah protein yang dihasilkan oleh sel B limfosit sebagai respon

adanya antigen. Antibodi imunoglobulin (Ig A, Ig M dan Ig E) adalah

protein. Protein yang berperan dalam mekanisme pertahanan tubuh

non spesifik, seperti enzim lisozim yang dihasilkan oleh kelenjar air

mata atau sel-sel epitel berlapis banyak semu bersilia pada batang

tenggorokan (trakea). Enzim ini berperan dalam mencerna dinding

sel bakteri, sehingga membunuh banyak bakteri yang memasuki

saluran respirasi bagian atas dan pembukaan di sekitar mata. Adapun

protein yang berperan dalam mekanisme pertahanan tubuh secara

spesifik, adalah antibodi yang dihasilkan oleh sel-sel limfosit T

sitotoksik maupun sel-sel plasma limfosit B.

Protein mengatur keseimbangan cairan tubuh

Protein darah dapat menghasilkan tekanan onkotik yaitu

tekanan untuk mempertahankan agar cairan tubuh tetap berada pada

kompartemennya. Cairan tubuh terdiri dari cairan intraseluler (di

dalam sel) dan cairan ekstraseluler (interseluler dan intravaskuler).

Defisiensi protein di dalam darah akan menyebabkan odema, karena

tekanan onkotik yang dihasilkan oleh protein tidak mampu

mempertahankan cairan untuk tetap berada dalam kompartemen,

sehingga cairan akan keluar dan menyebabkan odema.


Protein mengatur keseimbangan asam basa

� Protein darah dapat berperan sebagai buffer, karena pH darah

ditentukan oleh konsentrasi ion hidrogen. Semakin tinggi konsentrasi

ion hidrogen semakin rendah pH (semakin asam = pH lebih rendah

dari 7).

Protein membentuk senyawa tubuh esensial

Protein yang berfungsi membentuk senyawa tubuh yang

esensial adalah protein fungsional. Protein fungsional: protein yang

berfungsi dalam proses regulasi, katalisasi, seperti pertumbuhan,

perkembangan maupun proses-proses metabolisme yang terjadi

dalam tubuh serta mekanisme sistem pertahanan tubuh terhadap

substansi asing dari luar tubuh yang membahayakan, baik mekanisme

pertahanan tubuh yang non spesifik maupun spesifik. Contoh protein

fungsional adalah hormon, enzim dan hemoglobin. Hormon adalah

suatu senyawa yang dihasilkan oleh tubuh yang tersusun atas protein

yang mempunyai fungsi sebagai regulator proses metabolisme,

pertumbuhan atau perkembangan. Hormon diproduksi oleh sel-sel di

seluruh kelenjar endokrin maupun eksokrin di seluruh tubuh, baik

melibat aksis hipotalamus-hipofisis organ target ataupun tidak.

Contoh kelenjar endokrin yang berada dalam tubuh, seperti

hipothalamus, hipofisis, kelenjar tiroid dan paratiroid, adrenalin,

gonad (ovarium dan testis), kelenjar asinus pada pulau-pulau

Langerhans pankreas dan lain-lain. Contoh kelenjar eksokrin adalah

kelenjar asinus pankreas serta kelenjar lambung. Sedangkan enzim

merupakan protein yang mengkatalisasi reaksi kimia di dalam tubuh

agar dapat menghasilkan produk metabolit yang optimal untuk

120 fisiologi hewan

kebutuhan hidup pokok, maintenance atau homeostasis. Enzim

terdapat dalam cairan intraseluler, baik yang terdapat dalam organel-

organel bermembran, seperti lisosom, peroksisom, mitokondria

maupun terdapat bebas dalam sitosol. Selain itu enzim juga terdapat

dalam nukleoplasma nukleus sel. Hemoglobin adalah komponen

darah yang tersusun atas protein dan zat besi yang berperan dalam

pengikatan oksigen pada saat inhalasi dan transportasi menuju ke sel

seluruh tubuh.

Selain hormon, enzim dan hemoglobin juga terdapat protein

fungsional lain yang berperan sebagai alat transport zat gizi dalam

darah, seperti protein transferin yang berperan dalam transport zat

besi, protein pengikat asam folat (folate binding proteine), retinol

binding protein, lipoprotein dan lain-lain

3.2 Pencernaan Protein

Tidak seperti karbohidrat, protein tidak mengalami pencernaan

di mulut. Pencernaan protein dimulai di lambung dengan melibatkan

enzim pepsin. Enzim pepsin berfungsi mengkatalisis perombakan

protein menjadi komponen-komponen penyusunnya yang lebih kecil,

yaitu proteosa, pepton, polipeptida-polipeptida, dipeptida dan asam

amino. Di dalam lambung, pencernaam protein melibatkan HCl yang

dihasilkan oleh sel-sel epitel lambung.

Dalam lambung HCl berfungsi dalam mengaktifkan proenzim

(pepsinogen) yang dihasilkan oleh sel-sel pada bagian permukaan

lambung yang menghadap ke lumen menjadi enzim pepsin,

mendenaturasi protein sehingga protein mudah dipecah oleh enzim,

mengoptimumkan pH yang cocok untuk aktivitas pepsin dalam


menghidrolisis protein yang ada dalam lambung. Pepsin sangat aktif

pada pH 2.5 dan inaktif pada pH > 5. Sekresi cairan lambung memiliki

pH 0.8 dan apabila bercampur dengan makanan yang masuk ke

lambung maka pH menjadi 2-2.5, menjadi pH yang ideal untuk

mengaktifkan pepsin. Pepsin bertanggung jawab 10-20% dari proses

pencernaan. Enzim lain yang dihasilkan oleh sel-sel epitel lambung

adalah renin, yang berfungsi dalam proses koagulasi susu, terutama

terdapat pada hewan-hewan yang masih muda.

Gambar 54. Proses pencernaan protein, lemak dan karbohidrat hewan monogastrik

Gambar 55. Fungsi duodenum monogastrik

122 fisiologi hewan

Pankreas

Kondisi Tak AktifTrypsinogen

Procarboxypepidase

Chymotrypsinogen

Membrane-boundenteropeptidase

Tripsin

Carbokypeptidase

Chymotrypsin

+

+ +

+

Pencernaan selanjutnya terjadi di usus halus, tepatnya pada

bagian duodenum dengan melibatkan enzim-enzim endopeptidase

dan eksopeptidase. Pada bagian ini pemecahan protein berlangsung

lebih efektif. Berbeda dengan pencernaan di lambung yang

melibatkan HCl sehingga bersifat asam, pencernaan di duodenum

bersifat alkali. Sel-sel asinus pankreas menghasilkan proenzim

tripsinogen dan kemotripsinogen sebagai respons masuknya protein

di dalam usus yang kemudian proenzim tersebut berubah menjadi

enzim tripsin dan kemotripsin karena suasana yang alkali. Dalam

duodenum polipeptida-polipeptida kecil diubah menjadi komponen

asam-asam aminonya atau menjadi peptida kecil (fragmen yang

panjangnya hanya dua atu tiga asam amino) dengan katalisasi enzim

tripsin atau kemotripsin. Tripsin dan kemotripsin bersifat spesifik

untuk ikatan peptida yang berdekatan dengan asam amino tertentu.

Dengan demikian pepsin memutuskan polipeptida tertentu menjadi

rantai-rantai yang lebih pendek. Selain enzim tripsin atau

kemotripsin, terdapat enzim-enzim lain yang bekerja mengkatalisasi

polipeptida atau peptida menjadi komponen penyusunnya, seperti

karboksipept idase , aminopept idase dan d ipept idase .

Karboksipeptidase dihasilkan oleh sel-sel asinus pankreas dalam

bentuk inaktif, seperti halnya tripsin dan kemotripsin. Enzim-enzim

tripsin, kemotripsin dan karboksipeptidase adalah pankreatik

protease. Di dalam lumen usus halus enzim ini bersama-sama dengan

tripsin dan kemotripsin diaktifkan oleh enteropeptidase, baik secara

langsung atau tidak langsung. Enzim enteropeptidase dihasilkan oleh

sel sel epitel usus halus, seperti halnya aminopeptidase.

Selanjutnya karboksipeptidase berfungsi mengkatalisis


pemecahan polipeptida menjadi komponen penyusunnya, yaitu

asam-asam amino yang dimulai pada bagian ujung polipeptida yang

memiliki gugus karboksil yang bebas, sedangkan aminopeptiadase

bekerja dengan arah yang sebaliknya, yaitu pemecahan polipeptida

menjadi asam-asam amino dimulai pada bagian ujung yang memiliki

gugus amina. Melalui proses yang sinergi antara enzim tripsin,

kemotripsin, karboksipeptidase dan aminopeptidase pencernaan atau

hidrolisis protein dapat berjalan secara sempurna. Enzim lainnya

yang terlibat dalam pencernaan protein adalah dipeptidase. Enzim ini

dihasilkan oleh sel-sel epitel yang melekat pada bagian glikokaliks

permukaan luar sel usus yang berfungsi dalam mempercepat

pencernaan dengan cara memecah peptida-peptida kecil menjadi

asam-asam amino yang siap untuk diabsorbsi oleh sel-sel epitel usus

dan masuk ke dalam sistem peredaran darah.

3.3 Absorbsi dan Transportasi Asam-Asam Amino

Asam-asam amino hasil perombakan protein terdiri atas L-

asam amino (asam-asam amino Lefo) dan D-asam amino (asam-asam

amino dektro). Asam-asam amino tersebut akan diabsorbsi oleh sel-

sel epitel usus halus dan selanjutnya masuk ke dalam sistem

peredaran darah. Absorbsi asam-asam amino lefo terjadi lebih cepat

dibandingkan dengan asam-asam amino dektro dan terjadi secara

selektif. Absorbsi asam-asam amino oleh sel- sel epitel usus halus

terjadi melalui transport aktif dengan melibatkan protein transport

membran (permease/karier permease/transporter) yang dikopel

dengan sumber energi ATP.

Asam-asam amino yang terabsorbsi dan masuk ke sistem

124 fisiologi hewan

peredaran darah selanjutnya akan diedarkan menuju sel-sel di seluruh

jaringan tubuh. Dalam sel-sel tubuh, asam-asam amino akan

mengalami proses metabolisme untuk menghasilkan produk- produk

metabolit khusus, digunakan sebagai bahan dalam biosintesis protein

(protein struktural dan fungsional), membebaskan unsur nitrogen

yang digunakan dalam pembentukan urea, penyumbang unsur karbon

dalam menghasilkan senyawa amfibolik, baik sebagai penyedia

sumber energi maupun proses biosintesis dalam menghasilkan

senyawa lain.

3.4 Metabolisme Protein dan Asam-Asam Amino

Dalam kondisi normal hanya 15% protein didalam tubuh yang

diubah menjadi energi. Protein di dalam tubuh mengalami ”turn

over”. Asam amino di dalam sel akan mengalami proses

metabolisme, sebagaimana glukosa, gliserol dan asam-asam lemak.

Gambar 56. Jalur metabolisme protein


Metabolisme asam-asam amino di dalam sel meliputi proses

katabolisme dan anabolisme. Melalui proses katabolisme di dalam

sel, unsur nitrogen yang terdapat dalam asam-asam amino akan

dilepaskan untuk membentuk urea (CO(NH ) ). Selain itu dari proses 2 2

katabolisme asam-asam amino juga dilepaskan unsur karbon yang

digunakan untuk pembentukan senyawa amfibolik.

Proses anabolisme asam-asam amino akan menghasilkan

protein dengan melibatkan 20 macam asam-asam amino dasar, yaitu

asam-asam amino esensial dan non esensial. Asam amino esensial

meliputi; arginin histidin, ilein, leusin, listin, metionin, phenilalanin,

thirosin, triptopan, maupun valin. Asam-asam amino ini tidak dapat

disintesis oleh sel-sel tubuh dan harus didatangkan dari luar melalui

makanan. Dari 10 macam asam-asam amino tersebut, asam amino

histidin bersifat semi esensial, dimana asam-asam amino ini dapat

disintesis oleh sel-sel tubuh tetapi tidak mencukupi untuk mendukung

proses metabolisme. Adapun asam-asam amino yang bersifat non

essensial adalah; alanin, asparagin, sistein, glutamat, glutamin,

prolin, serin, tirosin, hidroksiprolin dan hidroksilisin.

Gambar 57. Bagan katabolisme dan anabolisme asam amino

fisiologi126

Protein dalam tubuh bersifat dinamis, selalu ada proses

biosintesis dan degradasi. Dengan mengukur jumlah nitrogen yang

masuk dan keluar, kondisi metabolisme protein di dalam tubuh dapat

diperkirakan, oleh karena nitrogen dalam tubuh terdapat pada protein.

Nitrogen masuk ke dalam tubuh lewat makanan dan keluar dari dalam

tubuh dalam bentuk urin, keringat dan feses. Apabila asam-asam

amino terdapat dalam jumlah yang berlebih di dalam tubuh, maka

asam-asam amino akan digunakan sebagai bahan untuk sintesis

protein dan sintesis produk khusus, seperti serotonin. Asam-asam

amino yang tersisa akan dikatabolisme menghasilkan senyawa urea

melalui penyumbangan unsur nitrogen dan menghasilkan senyawa

amfibolik melalui pelepasan atom karbon. Senyawa amfibolik ini

merupakan senyawa yang terlibat dalam siklus asam sitrat (siklus

Kreb) dan selanjutnya digunakan dalam proses biosintesis lemak

maupun sintesis glikogen. Beberapa senyawa amfibolik, antara lain

oksaloasetat, fumarat, suksinil Koa dan α-ketoglutarat. Senyawa

amfibolik ini bersifat glukogenik karena dapat digunakan untuk

sintesis glukosa.

Hasil katabolisme kerangka karbon asam amino dapat

menghasilkan asam piruvat yang selanjutnya akan diubah menjadi

asam oksaloasetat yang bersifat glukogenik. Selain asam piruvat,

hasil katabolisme asam amino juga digunakan untuk membentuk

asetil Koa tanpa melalui piruvat dan bersifat ketogenik karena dapat

membentuk benda-benda keton (senyawa keton). Berdasarkan

katabolisme kerangka karbon asam amino, terdapat beberapa sifat

asam amino, antara lain:

1. Asam amino yang murni bersifat ketogenik, seperti leusin dan


lisin

2. Asam amino yang membentuk fragmen ketogenik dan fragmen

glukogenik (bersifat campuran), seperti ilein, phenilalanin dan

triptopan

3. Asam amino yang murni bersifat glukogenik, seperti arginin,

histidin, metionin, treonin dan valin.

Keseimbangan nitogen di dalam tubuh dikatakan positif

apabila nitrogen yang masuk ke dalam tubuh lebih besar dibandingan

nitrogen yang keluar. Dengan demikian produk dari proses

katabolisme protein dapat digunakan secara optimal untuk

mendukung proses sintesis protein. Hal ini biasanya terjadi pada saat

proses penyembuhan luka atau infeksi penyakit, pada masa

pertumbuhan atau kehamilan. Keseimbangan nitrogen dikatakan

negatif, apabila produk yang dihasilkan dari proses katabolisme

sedikit yang digunakan untuk proses sintesis dan sebagian besar

digunakan untuk pemeliharaan atau adaptasi. Sebagai contoh pada

saat tubuh mengalami kelaparan atau sakit. Dalam kondisi normal

atau sehat keseimbangan nitrogen berada pada kondisi yang

homeostasis.

Hewan tingkat tinggi dan manusia tidak dapat mensintesis

protein dari asam amino esensial dan asam amino tersebut harus di

datangkan dari luar tubuh, karena sel tidak memiliki kemampuan

untuk melakukan sintesis asam amino tersebut. Berbeda dengan asam

amino non esesial, sel mempunyai kemampuan untuk mensintesis

protein dari bahan asam amino tersebut. Protein yang terdapat pada

sel hewan memiliki nilai biologis lebih tinggi dibanding protein

nabati, oleh karena komposisi asam aminonya lebih lengkap dan

fisiologi128

kadarnya lebih tinggi, terutama asam amino esensialnya.

Senyawa amfibolik dapat disintesis menjadi senyawa lain

melalui proses anabolisme dan dapat dikatabolisme atau dioksidasi.

Sebagai contoh senyawa intermedier dalam siklus Kreb, yaitu α-

ketoglutarat dapat digunakan untuk sintesis glutamat. Demikian pula

asam keto dan gugus amino melalui proses oksidasi dapat

menghasilkan asam amino tertentu. Berikut contoh biosintesis asam

amino non esensial dengan sesama asam amino esensial, dengan

senyawa amfibolik, dan asam amino essensial:

a. Biosintesis asam amino non esensial dari asam amino non

esensial lain

Glutamat prolin hidroksiprolin

Serin glisin

b. Biosintesis asam amino esensial dari senyawa amfibolik

Alfa ketoglutarat glutamat glutamin

Piruvat alanin

Oksaloasetat aspartat

D3 Fosfogliserat serin

Kholin/glioksilat glisin

c. Biosintesis asam amino esensial dari asam amino esensial

Phenilalanin tirosin

Lisin hidroksilisin

Senyawa α ketoglutarat yang merupakan anggota siklus asam

sitrat dapat diubah menjadi asam amino melalui reaksi transaminasi

(transfer gugus amino) yang dikatalis oleh enzim tranaminase (amino

transferase). Alfa ketoglutarat yang merupakan asam keto yang

bereaksi dengan gugus amino (amino alanin) menghasilkan asam


amino glutamat. Alanin kehilangan gugus aminonya dan berubah

menjadi piruvat (asam keto). Kalau alfa ketoglutarat bereaksi dengan

aspartat, maka akan menghasilkan oksaloasetat.

Contoh biosintesis asam amino non esensial dari senyawa

amfibolik melalui proses transaminasi adalah, biosintesis asam

amino aspartat dari oksaloasetat, alanin dari piruvat serta glutamin

dari glutamat. Biosintesis glutamin dari glutamat dapat dilihat pada

reaksi berikut:

3.5 Katabolisme Asam Amino yang Mengandung Nitrogen

Katabolisme asam amino (asam amino nitrogen) dibagi

menjadi beberapa tahap, yaitu: transaminasi, deaminasi oksidatif,

transport amonia dan siklus urea.

Tahap Transaminasi

Transaminasi adalah proses pemindahan gugus amin dari satu

asam amino untuk membentuk asam amino baru. Proses transaminasi

melibatkan enzim transaminase atau amino-transferase dengan

kofaktor enzim piridoksal fosfat. Contoh proses transaminasi adalah

pembentukan sistin dari metionin. Transaminase yang di dapatkan

pada seluruh jaringan pada hewan mamalia adalah alanin

Gambar 57. Bagan katabolisme dan anabolisme asam amino

fisiologi hewan130

transaminase dan glutamat transaminase.

Berikut reaksi kimia yang melibatkan kedua enzim tersebut:

1. Transaminasi dengan enzim alanin transaminase

2. Transaminasi dengan enzim glutamat transaminase

Adapun asam amino lisin, treonin, prolin dan hidroksiprolin

tidak mengalami transaminasi. Reaksi di atas dapat diperjelas dengan

gambar reaksi berikut ini:

Deaminasi Oksidatif

Deaminasi adalah proses penghilangan gugus amin sehingga

Gambar 59. Proses transaminasi


akan membentuk senyawa baru. Proses deaminasi membutuhkan

oksigen yang diperlukan untuk oksidasi dengan melibatkan enzim

dehidrogenase. Contoh proses deaminasi adalah pembentukan niasin

dari triptopan. Proses ini membebaskan atom hidrogen dan amonia

(NH ). Berikut contoh reaksi deaminasi oksidatif yang melibatkan 3

enzim L-glutamat dehidrogenase:

Proses deaminasi oksidatif yang melibatkan enzim L-glutamat

dehidrogenase bersifat reversibel. Enzim L-glutamat dehidrogenase

bersifat sebagai enzim pengendali, yaitu sebagai inhibitor allosterik

yang berkaitan dengan pembentukan ATP, GTP dan NADH dan pada

sisi lain bersifat aktivator allosterik yang berkaitan dengan

pembentukan ADP dan GDP. Enzim ini dijumpai dalam sitoplasma

dan mitokondria pada sel yang terdapat di seluruh jaringan tubuh.

Transport Amonia

Amonia bersifat toksik, sehingga tidak diangkut dalam bentuk

bebas di luar jaringan hati (hepar). Transport amonia terjadi pada

sebagian besar jaringan tubuh, dengan mekanisme sebagai berikut:

- Glutamin sintetase akan mengkatalisis perubahan amonia

menjadi glutamin yang bersifat nontoksik

Glutamat + NH + + ATP Glutamin + H O + ADP + Pi4 2

Glutamin sintetase

- Glutamat berasal dari α ketoglutarat yang merupakan senyawa

fisiologi hewan132

intermedier dalam siklus Kreb melalui reaksi transaminasi

dengan asam-asam amino lain.

- Glutamin diangkut oleh darah dalam sistem pembuluh menuju

ke hati, ginjal dan usus.

- Dalam hati glutamin dihidrolisis untuk melepas ammonia yang

akan masuk siklus urea+

Glutamin + H O Glutamat + Nh42

Glutaminase

- Dalam ginjal glutaminase membebaskan amonia untuk

diekskresikan dengan kelebihan asam dari darah dalam rangka

untuk mencapai kesetimbangan asam basa.

Mekanisme transport amonia juga terjadi pada otot dengan

mekanisme yang spesifik. Dalam otot, 30% dari asam amino nitrogen

yang dibentuk dari proses katabolisme protein dikirim ke hati melalui

pembuluh darah dalam bentuk alanin dengan suatu siklus yang

disebut dengan ”glukosa-alanin”. Siklus ini diawali dari proses

glikolisis pada otot yang menghasilkan asam piruvat. Piruvat

selanjutnya mengalami proses transaminasi menghasilkan alanin

dengan proses sebagai berikut:

Asam piruvat + glutamat alanin + α ketoglutarat

Glutamat yang digunakan pada reaksi transaminasi tersebut dibentuk

dari α ketoglutarat dan NH4+ berasal dari katabolisme asam-asam

amino dengan dikatalisasi enzim glutamat dehidrogenase.

Alanin hasil transaminasi piruvat dalam otot kemudian

diangkut menuju ke hati dan kemudian terjadi reaksi

sebaliknya, yaitu:

α ketoglutarat + alanin glutamat + piruvat


Glutamat yang terbentuk dalam sel hati kemudian mengalami

deaminasi oksidatif membentuk amonia dan α ketoglutarat. Amonia

selanjutnya akan diubah menjadi urea melalui siklus urea. Piruvat

yang terbentuk merupakan metabolit yang dapat digunakan untuk

sintesis glukosa melalui proses glukoneogenesis di hati, dan

selanjutnya glukosa akan dimobilisasi ke dalam pembuluh darah dan

kembali lagi ke otot. Pada kasus kelaparan sumber utama

glukoneogenesis di hati adalah asam-asam amino hasil pemecahan

protein otot, karena otot merupakan jaringan tubuh yang kaya akan

protein. Banyak protein dalam otot yang mengalami proses

katabolisme menghasilkan asam piruvat, dimana asam piruvat ini

kemudian diangkut ke hati sebagai alanin.

Sintesis urea (CO(NH ) ) berasal dari ammonia, 2 2

karbondioksida (CO ) dan asam amino asparagin. Melalui reaksi 2

Gambar 60. Siklus glukosa-alanin

fisiologi hewan134

endorgenik, setiap sintesis satu molekul urea memerlukan 3 molekul

ATP dengan bantuan enzim glutamat dehidrogenase dan karbamoil

fosfat sintetase melalui reaksi yang terkenal dengan siklus urea. Urea

yang dihasilkan akan masuk ke dalam sirkulasi darah dan

diekskresikan keluar tubuh dalam bentuk urin melalui ginjal.

Beberapa enzim yang berperan dalam siklus urea antara lain:

karbamoil fosfat sintetase, ornitin transkarbamoilase, asam

argininosuksinat sintetase, arginino suksinase dan arginase. Reaksi

yang melibatkan enzim karbamoil fosfat sintetase dan ornitin

transkarbamoilase terjadi di dalam matriks mitokondria di sel hati,

sedangkan reaksi yang melibatkan enzim asam argininosuksinat

sintetase, arginino suksinase dan arginase terjadi di dalam sitosol sel

hati.

Amonia yang merupakan bahan dasar sintesis urea berasal dari

hasil katabolisme asam amino nitrogen di jaringan tubuh. Selain itu

amonia juga dihasilkan dari hasil kerja bakteri usus terhadap sisa-sisa

protein atau asam amino dalam makanan dan urea hasil sekresi sel-sel

usus. Pada kasus sirosis hati, diketahui bahwa kadar amonia darah

meningkat, lebih-lebih apabila disertai perdarahan gastrointestinal.

Ammonia dalam jumlah yang melampaui ambang batas bersifat

toksik terhadap sistem saraf dan dapat menyebabkan timbulnya

beberapa gangguan, seperti gangguan penglihatan, gangguan bicara,

flapping tremor, koma sampai kematian. Pada kasus kerusakan ginjal

berat biasanya ditandai dengan terjadinya uremia, yaitu

meningkatnya kadar ureum.


3.6 Metabolisme Protein pada Hewan Poligastrik

(Ruminansia)

a. Karakteristik Pakan yang Menentukan Intake

Ruminansia dapat mencerna pakan kasar, karena memiliki

kemampuan dalam menfermentasi serat. Proses fermentasi adalah

proses yang lambat, serat pakan diproses dalam waktu yang lama di

dalam saluran pencernaan untuk memperoleh zat-zat yang dapat

dicerna. Jika terlalu banyak bahan yang tidak dapat dicerna maka

intake akan menurun. Intake dipengaruhi oleh kapasitas rumen,

reseptor dinding rumen menyampaikan sinyal dari isi rumen ke otak.

Tapi kapasitas maksimum dan pakan yang mengisi rumen tidak dapat

diketahui secara pasti.

Pakan yang voluminous (bulky) seperti hay (silase), akan

mengisi rumen dengan jumlah lebih banyak dari pada konsentrat jika

rumput tersebut dipotong-potong. Berdasarkan kapasitas rumennya,

hewan ruminasia makan dalam jumlah yang konstan. Hal ini

dibuktikan dengan beberapa eksperimen. Pada pakan dengan

kandungan air yang berbeda-beda mempengaruhi kapasitas rumen

serta intake pakan. Pemberian pakan dengan kandungan air yang

tinggi dapat menurunkan intake bahan kering (BK) bila dibandingkan

dengan pakan kandungan air rendah. Intake makanan pada

ruminansia berbeda dengan intake pada monogastrik. Hal tersebut

dapat dilihat dari metabolisme glukosa. Pada ruminansia glukosa

yang diserap dalam saluran pencernaan relatif sedikit dan level

glukosa dalam darah pun rendah. Hal ini ada keterkaitannya dengan

kebiasaan makan ruminansia. Mekanisme intake pada ruminansia

berhubungan dengan proses penyerapan volatile fat acid (VFA)

fisiologi hewan136

dalam rumen. Penyerapan asetat dan propionat oleh dinding rumen

dapat menurunkan intake konsentrat oleh ruminansia. Hal ini

menunjukan bahwa terdapat reseptor-reseptor dalam lumen/dinding

retikulo-rumen. Proses penyerapan VFA ke dalam hepatit vena portal

juga menurunkan intake. Hal ini dilakukan dengan cara pengiriman

sinyal dari hati ke hipotalamus. Butirat mempengaruhi intake dalam

level lebih rendah bila dibandingkan dengan asetat dan propionat,

karena butirat dimetabolisme menjadi aceta.

Pakan dengan kandungan BK tinggi berpengaruh terhadap

intake. Pada ruminansia intake dipengaruhi oleh tingkat penyerapan

dan bentuk pakan. Persentase daya cerna dan tingkat konsumsi tidak

hanya dipengaruhi oleh proporsi dinding sel pakan tetapi bentuk fisik

dari dinding sel tersebut. Hijauan yang digiling, struktur dinding

selnya rusak sehingga proses pencernaannya lebih cepat dan tingkat

konsumsi meningkat. Partikel hijauan yang digiling tersebut berjalan

dengan cepat meninggalkan rumen, sehingga rumen cepat kosong.

Hal ini yang menyebabkan terjadi peningkatan konsumsi. Bagian

daun dapat dicerna dan dikonsumsi lebih tinggi dibandingkan

batang, karena dinding sel pada daun lebih mudah dihancurkan dari

pada batang. Hewan yang diberi daun dapat mengkonsumsi lebih dari

40% BK per hari bila dibandingkan dengan pemberian batang.

Kekurangan zat makanan tertentu pada ransum dapat

menurunkan aktivitas mikroba rumen sehingga tingkat konsumsi

menurun. Beberapa nutrien yang berpengaruh terhadap intake adalah

protein, sulfur, phospor, sodium dan kobal. Silase yang mengandung

produk-produk fermentasi yang tinggi. Namun pada silase dengan

kandungan amonia yang tinggi, karena prosesnya yang kurang baik,


akan menurunkan tingkat konsumsi, walaupun silase tersebut

memiliki dinding sel yang mudah dicerna. Disamping itu bentuk fisik

silase juga mempengaruhi tingkat konsumsinya, silase dari hijauan

yang digiling terlebih dahulu memiliki tingkat konsumsi yang lebih

tinggi.

b. Pengaruh Hewan terhadap Tingkat Konsumsi

Kapasitas rumen merupkan faktor yang menentukan tingkat

konsumsi hewan ruminansia. Kapasitas rumen berbagai hewan

ruminansia berbeda sehingga konsumsi hewan ruminansia berbeda-

beda. Konsumsi hewan ruminansia ditentukan oleh bobot badan 0.75

metabolik (BB ). Jumlah konsumsi pada sapi lebih besar dari pada

domba per unit bobot metabolik. Contoh, sapi denga berat 300 kg,

yang diberi pakan pakan mengandung 11 MJ ME/Kg BK akan 0.75

mengkonsumsi sekitar 90 g BK per Kg BB per hari (6.3

kg/ekor/hari). Domba (40 Kg) akan mengkonsumsi 60 g BK per kg 0.75

BB per hari (0.96 g per ekor). Hewan gemuk memiliki konsumsi

yang seimbang, dengan kata lain tidak bertambah sesuai dengan

pertambahan BB. Hal ini dikarenakan lemak abdomen yang dideposit

menurunkan volume rumen, bisa juga efek metabolisme. Hewan

dengan kandungan daging yang tinggi memiliki jumlah konsumsi per

BB metabolik yang tinggi. Hal ini dapat ditunjukan oleh hewan yang

mengalami pertumbuhan konpensasi karena pemberian makan yang

dibatasi dan kandungan zat makanan dalam ransum yang rendah.

Pada hewan yang bunting, ada dua hal yang berlawanan

mempengaruhi konsumsi. Peningkatan kebutuhan nutrisi fetus

meningkatkan konsumsi ransum. Sedangkan, akibat lain dari

fisiologi hewan138

kebuntingan adalah menurunkan kapasitas rumen karena

pertumbuhan foetus yang semakin besar. Hal ini menyebabkan

terjadinya penurunan konsumsi terutama jika pakan terdiri dari

hijauan saja.

Konsumsi pada ruminansia berhubungan dengan fase laktasi.

Awal laktasi, sapi perah kehilangan bobot badannya. Hal ini terganti

pada fase akhir laktasi, dimana produksi susu mulai turun dan

konsumsi bahan kering meningkat. Konsumsi energi bruto pada sapi

laktasi 50% lebih tinggi dari pada sapi yang tidak laktasi.

c. Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Konsumsi

Tingkat konsumsi hewan ruminansia yang digembalakan di

pastura atau padang penggembalaan dipengaruhi oleh komposisi

kimia dan daya cerna hijauan serta struktur dan distribusi hijauan di

padang penggembalaan tersebut. Konsumsi hewan di padang

penggembalaan tergantung dari :

1. Ukuran renggutan (kuantitas/jumlah bahan kering yang dapat

diperoleh dalam satu gigitan)

2. Kecepatan renggutan (jumlah gigitan dalam satu menit)

3. Waktu yang dibutuhkan untu merumput

Sebagai contoh, sapi (600 kg) memiliki ukuran renggutan 0.6 g

BK, dengan kecepatan gigi 60 kali per menit dan mendapatkan

hijauan 36 g BK per menit atau 2.16 kg BK perjam. Untuk

mendapatkan konsumsi 16 kg BK perhari maka sapi harus merumput

selama 16/2.16 = 7.4 jam per hari. Sapi perah biasanya merumput

selama 8 jam perhari. Sapi dapat mengkonsumsi dalam jumlah

banyak bila ukuran gigitan dan kecepatan gigitan tinggi yang dapat


terjadi jika distribusi hijauan merata. Hijauan diusahakan pendek (12

x 15 cm) dan tebal agar ukuran gigitan maksimum. Hewan lebih

menyukai bagian daun dari pada batang karena batang lebih sulit

dicerna. Hewan juga lebih menyukai hijauan berwarna hijau (masih

segar) dari pada hijauan yang layu. Tidak semua hijauan di makan

hewan karena hijauan yang berduri dan terkontaminasi feses tidak

disukai hewan.

Pada kondisi pastura yang baik hewan dapat mengkonsumsi

hijauan sebanyak mungkin. Tetapi pada kondisi pastura yang buruk

hewan hanya akan mengkonsumsi hijauan yang mudah dicerna dan

dapat dimetabolis. Suhu lingkungan sangat berpengaruh terhadap

tingkat konsumsi. Pada temperatur di bawah temperatur netral hewan

akan meningkatkan konsumsi dan pada suhu di atas suhu netral

hewan akan menurunkan konsumsi. Sapi Bos Taurus akan o

menurunkan 2% konsumsinya setiap kenaikan suhu 1 C di atas suhu o

rata-rata 25 C. Panjang hari juga mempengaruhi tingkat konsumsi.

Semakin pendek hari maka tingkat konsumsi pada domba semakin

menurun. Panjang hari tidak terlalu berpengaruh pada tingkat

konsumsi sapi. Kondisi kesehatan hewan berpengaruh terhadap

tingkat konsumsi. Hewan yang sakit cenderung menurunkan tingkat

konsumsinya. Hal tersebut dikarenakan daya serap saluran

pencernaan terhadap zat makanan menurun, serta akibat sistem

kekebalan tubuh hewan menurun karena adanya parasit yang masuk.

Agar dapat menghasilkan performan produksi yang tertinggi,

hewan memerlukan nutrien. Nutrien ini dibutuhkan untuk hidup

pokok (maintenance) dan berbagai produksi. Faktor yang harus

diperhatikan adalah jumlah makanan yang diberikan, semakin

fisiologi hewan140

banyak jumlah makanan yang dikonsumsi setiap hari, akan semakin

memberikan kesempatan untuk menghasilkan produksi tinggi.

Peningkatan produksi yang diperoleh dari konsumsi makanan yang

lebih tinggi biasanya berkaitan dengan peningkatan efesiensi proses-

proses produksi, sehingga proporsi kebutuhan pokok menurun

sedangkan produksi meningkat.

Proses makan (feeding) adalah aktivitas yang komplek, yang

meliputi mencari makanan, mengamati, pergerakan, aktifitas

sensorik, memakan dan mencerna. Dalam saluran pencernaan

makanan dan zat-zat makanan diserap dan dimetabolismekan. Semua

proses ini dapat mempengaruhi konsumsi makanan dalam jangka

pendek (short term basis). Namun demikian perlu diperhatikan

bahwa, pada hewan dewasa kebutuhan pokoknya (berat tubuhnya)

relatif konstan, walaupun makanan tersedia ad libitum. Dengan

demikian konsep jangka pendek-jangka panjang dalam mengontrol

konsumsi harus diperhatikan. Walaupun sistem kontrol ini sama pada

setiap jenis hewan, namun ada perbedaan antar spesies yang

tergantung pada pada struktur dan fungsi saluran pencernaannya.

Mekanisme kontrol konsumsi makanan dilakukan sebagai berikut:

1. Level metabolik: konsentrasi zat-zat makanan, metabolit atau

hormon dapat menstimulir sistem syaraf pusat (CNS=Central

Nervous System) yang menyebabkan hewan mulai atau

berhenti makan.

2. Level sistem pencernaan: jumlah digesta dapat ditentukan yang

dapat dicerna oleh hewan.

3. Pengaruh external: misalnya iklim


d. Penggunaan protein atau asam amino pada hewan

Ruminansia

Keberadaan mikroba di dalam rumen, mengakibatkan

metabolisme protein pada ruminansia berbeda dengan monogastrik.

Mikroba mempunyai kemampuan mensintesis semua asam amino

termasuk asam-asam amino yang dibutuhkan oleh induk semang. Hal

ini menunjukkan bahwa kualitas protein tidak menjadi unsur mutlak

dalam ransum ruminansia, sehingga pemberian garam ammonium

atau urea sudah mencukupi kebutuhan hewan ruminansia akan

protein. Penggunaan protein pakan yang dicerna oleh ruminansia:

- Protein pakan didegradasi menjadi peptida oleh protease di

dalam rumen. Peptida dikatabolisasi menjadi asam amino

bebas lalu menjadi amonia, asam lemak dan Co . 2

- Produk degradasi yang terbentuk dalam rumen, terutama

amonia, digunakan oleh mikroba bersama-sumber energy

untuk mensintesis protein dan bahan-bahan sel mikroba seperti

bahan sel yang mengandung N dan asam nukleat.

- Bagian amonia bebas akan diserap masuk ke pembuluh darah

hewan dan ditransformasikan menjadi urea di dalam liver.

Sebagian besarnya tidak dapat digunakan oleh hewan dan

diekresikan ke dalam urin.

Sel-sel mikroba (bakteri dan protozoa) mengandung protein

sebagai komponen utama, bersama protein pakan melalui omasum

dan abomasum dan usus halus. Sel-sel pakan yang dicerna

mengandung protein 70-80%, 30-40% adalah protein kurang larut.

Protein hijauan dicerna dalam rumen sebesar 30-80%. Jumlah ini

tergantung kepada waktu tinggal di dalam rumen dan tingkat

fisiologi hewan142

pemberian makan.

Pencernaan dan penyerapan mikroba dan protein pakan terjadi

di usus halus hewan (ruminan dan monogastrik) oleh protease. Asam

amino esensial bagi semua jenis hewan. Komposisi asam-asam

amino yang mencapai usus akan sangat tergantung kepada jenis

protein, kuantitas dan kualitas sumber protein pensuplai. Hewan

ruminan tergantung pada protein mikroba dan protein pakan yang

lolos dari pencernaan dalam rumen untuk mensuplai asam amino

esensial.

e. Degradasi Protein di Dalam Rumen

Degradasi protein di dalam rumen dilakukan oleh mikroba

(bakteri, protozoa, fungi). Sekitar 40% bakteri rumen memilik

aktivitas proteolitik. Bakteri ini memiliki emzim prptease yang terikat

pada permukaan sel dan siap kontak dengan subtrat/pakan. Selain

bakteri, protozoa juga memiliki kemampuan sebagai protease

intraseluler, sehingga protozoa juga berperan dalam degradasi protein

di dalam rumen. Efektivitas aktivitas mikroba dalam rumen

dibutuhkan kondisi yang optimal, misalnya pH 5-6 dengan o

temperatur sekitar 39 C.

Berbeda halnya dengan perombakan karbohidrat oleh mikroba

yang lebih banyak menghasilkan VFA rantai pendek, proses

deaminasi asam amino membentuk rantai cabang VFA seperti asam-

asam isobutirat, isovalerat, isoleusin, 2-metilbutirat. Rantai-rantai

cabang tersebut adalah faktor pertumbuhan untuk mikroba dan

merupakan materi awal untuk membentuk cabang VFA rantai

panjang yang merupakan karakteristik mikroba. Sebagian kecil VFA


berasal dari degradasi asam amino. Mikroba mendegradasi asam

amino seperti sistein, asam glutamat dan serin menjadi asam piruvat

akan ditransformasi lanjut menjadi asetat, propionat dan butirat.

Amonia hasil perombakan asam amino adalah sumber nutrien

bagi bakteri. Bakteri ini akan menggunakan amonia bersama dengan

karbohidrat mudah larut untuk membentuk asam amino yang

dibutuhkan dalam rangka memenuhi kebutuhan proteinnya sendiri.

Sebanyak 50-80% N mikroba berasal dari amonia rumen, sedangkan

30% protein berasal dari sumber selain amonia seperti peptida dan

asam-asam amino.

Protozoa tidak dapat menggunakan amonia. Nitrogen diperoleh

dari bakteri yang dicerna melalui peran enzim protease intraseluler.

Sumber fosfat dan sulfur perlu disuplai dalam ransum untuk sintesis

protein. Fosfat untuk sintesis asam nukleat, sedang sulfur untuk

sintesis metionin dan sistein pada protein mikroba.

3.7 Jalur Metabolisme Amonia

Protein pakan akan masuk ke dalam aliran darah sebagai asam

amino bebas. Jadi asam-asam amino tersebut akan mengikuti 3 jalur

metabolisme yaitu: 1) mereka akan digunakan untuk sintesis protein

mikroba rumen; 2) mereka akan menjadi prekursor bagi

Tabel 7. Spesifikasi zat penghasil energi bagi asam amino

fisiologi hewan144

pembentukan senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen seperti

asam-asam nukleat, keratin, kholin, dan tiroksin; atau 3) mereka akan

didegradasi, nitrogen akan diekskresikan sebagai urea dan kerangka

karbon masuk ke metabolisme energi. Beberapa metoda untuk

mengurangi efek fermentasi bagi protein pakan. Pemanasan akan

mengurangi kelarutan protein, sehingga akan menurunkan efek

fermentasi dalam rumen. Formaldehid juga akan mengurangi

kelarutan protein, melalui pembentukan kompleks antara aldehida

dan grup amino bebas dari protein seperti yang terjadi pada reaksi

Maillard. Formaldehida berlebihan akan menghambat aktifitas

selulolitik dari mikroba rumen.

Enkapsulasi protein dengan bahan yang tidak larut dalam

rumen namun larut dalam abomasum/usus halus. Contohnya:

enkapsulasi metionin dengan lemak terhidrogenasi, yang akan pecah

dengan adanya lipase dan empedu di duodenum. Untuk menghasilkan

energi yang berasal dari protein pada ruminansia, beberapa pintu

masuk yang dapat dilalui oleh protein adalah: piruvat, asetil CoA, -

ketoglutarat dan suksinil CoA.

3.8 SOAL SOAL LATIHAN

1. Sebutkan macam-macam protein yang terdapat di dalam sel

tubuh !

2. Protein tersusun atas asam-asam amino tertentu. Berdasarkan

sumber dan fungsinya di dalam tubuh, asam amino dibagi

menjadi asam amino esensial dan asam amino non- esensial.

Sebutkan macam-macam asam amino yang termasuk ke dalam

2 kelompok tersebut !


3. Sebutkan enzim-enzim yang terlibat proses katabolisme dan

anabolisme protein !

4. Dalam kondisi tubuh mengalami defisiensi ATP, protein

mempunyai fungsi sebagai sumber energi. Jelaskan proses

dalam tubuh berkaitan dengan fungsi protein tersebut !

5. Jelaskan tahapan proses dalam siklus glukosa-alanin !

6. Jelaskan perbedaan proses deaminasi dan transaminasi, berikan

contoh !

7. Sebutkan enzim-enzim yang terlibat dalam siklus urea, baik

yang bekerja pada sitosol maupun mitokondria pada sel hati!

8. Sebutkan beberapa sifat asam amino berdasarkan katabolisme

kerangka karbon yang dimiliki !

9. Dengan mengukur jumlah nitrogen yang masuk dan keluar,

kondisi metabolisme protein di dalam tubuh dapat

diperkirakan. Mengapa demikian ?

10. Apa yang terjadi dengan protein pada sel-sel otot (otot rangka)

apabila tubuh dalam kondisi kelaparan ?

fisiologi hewan146

4.1 Pengertian Siklus Kreb

Siklus Kreb atau asam trikarboksilat bertanggung jawab

terhadap 32 ATP yang dibentuk dari oksidasi bahan baku

metabolisme. Jalur untuk oksidasi asam-asam lemak, glukosa, asam-

asam amino, asetat dan badan-badan keton semuanya menghasilkan

asetil KoA, yang merupakan substrat untuk siklus asam

trikarboksilat. Ketika gugus asetil berkarbon dua diaktifkan melalui

proses oksidasi menjadi 2 molekul CO , energi disimpan sebagai 2

NADH, FAD(2H) dan GTP. NADH dan FAD(2H) secara bergantian

mendonasikan elektron-elektron ke O melalui rantai transport 2

elektron dengan menghasilkan ATP dari oksidasi phosporilasi.

Dengan demikian siklus asam trikarboksilat merupakan pusat

pembentukan energi dari respirasi selular.

Dalam siklus trikarboksilat, oksidasi dekarboksilasi α-

ketoglutarat dikatalisis oleh banyak subunit komplek α-ketoglutarat

dehidrogenase yang mengandung koenzim thiamin -pirofosfat, lipoat

SIKLUS KREB

4

dan FAD. Selain itu juga terdapat enzim komplek lain yaitu komplek

piruvat dehidrogenase (PDC) yang mengkatalisis oksidasi piruvat

menjadi asetil KoA, yang merupakan penghubung antara jalur

glikolisis dengan siklus asam trikarboksilat/tricarboxilicacid (TCA).

Gugus asetil berkarbon dua adalah sumber terakhir elektron +

yang dipindahkan ke NAD dan FAD, selain itu juga sebagai sumber

karbon yang berasal dari molekul CO yang dihasilkan. Oksaloasetat 2

digunakan dan dibentuk dalam setiap putaran siklus trikarboksilat.

Bagaimanapun, ketika sel menggunakan senyawa-senyawa

intermidiet pada siklus asam trikarboksilat untuk reaksi biosintesis,

karbon-karbon pada oksaloasetat harus diganti oleh reaksi

anaplerotik (pengisian kembali), seperti reaksi piruvat karboksilase.

Siklus asam trikarboksilat terjadi dalam mitokondria, dimana tahapan

proses yang terjadi dikoordinasi secara ketat oleh laju rantai transport

elektron dan oksidasi phosporilasi melalui regulasi umpan balik yang

merefleksikan tingkat kebutuhan terhadap ATP. Laju siklus asam

trikarboksilat ditingkatkan ketika ketersediaan ATP di dalam sel

meningkat melalui respon beberapa enzim untuk tingkat ADP, rasio +

NADH/NAD , laju oksidasi FAD(2H) atau konsentrasi ion kalsium 2+

(Ca ). Sebagai contoh, isositrat dehidrogenase adalah enzim

allosterik yang diaktifkan oleh ADP.

Ada dua konsekuensi umum terjadinya gangguan fungsional

pada siklus asam trikarboksilat yaitu: ketidakmampuan untuk

membentuk ATP dari oksidasi bahan baku metabolisme dan

terjadinya akumulasi prekursor siklus asam trikarboksilat (TCA).

Sebagai contoh penghambatan oksidasi piruvat dalam TCA akan

menyebabkan terjadinya proses reduksi piruvat menjadi laktat yang

fisiologi hewan148

dapat menyebabkan asidosis laktat (lactic acidosis). Kondisi yang

paling umum mengarah pada terjadinya gangguan fungsi siklus TCA

adalah berkurangnya oksigen secara relatif untuk menerima elektron

dalam rantai trasport elektron.

Resistensi Glukosa

Resistensi glukosa pada penderita diabetes diawali oleh suatu

kondisi kadar gula dalam darah yang tinggi, produksi insulin yang

tinggi dan produksi ATP yang tinggi. Selanjutnya secara perlahan

produksi ATP yang berlebih akan menyebabkan pemblokiran saluran

ion kalsium membran sel yang berakibat pada konsentrasi kadar

kalsium dalam cairan sel yang tinggi. Konsentrasi kalsium yang

tinggi di dalam sel akan menyebabkan terakumulasinya kalsium

sehingga dapat mengganggu metabolisme sel melalui inaktivasi

enzim melalui jalur sistem cascade karena kalsium mempunyai peran

sebagai second messenger. Sehingga substrat metabolik di dalam sel

akan semakin tinggi dan akhirnya akan mengganggu metabolisme.

Apabila jumlah ATP yang dihasilkan dalam siklus Kreb berlebih akan

menyebabkan piruvat karboksilase terblokir sehingga jalur

metabolisme glukosa, lemak dan protein akan terhenti. Terhentinya

jalur metabolisme tersebut akan menyebabkan glukosa dalam cairan

sel jenuh dan menyebabkan terhentinya transport glukosa dan

muncullah kondisi terjadinya resistensi glukosa. Selain itu

kedudukan reseptor dalam membran sel akan beralih orientasi dengan

mengikat komponen lain selain insulin karena komponen tersebut

mempunyai struktur yang mirip dengan insulin, seperti reseptor

membentuk ikatan dengan lipoprotein maupun glikoprotein. Dua

117siklus kreb

kondisi tersebut pada akhirnya menyebabkan terjadinya resistensi sel

terhadap insulin.

Pada kasus diabetes melitus tipe dua, resistensi insulin akan

menyebabkan pemenuhan energi beralih orientasi ke lemak. Lemak

akan mengalami metabolisasi menghasilkan asam-asam lemak dan

gliserol dan selanjutnya menjadi asetil KoA. Metabolisme lemak

pada penderita diabetes akan menyebabkan terbentuknya banyak

badan-badan keton hasil perombakan asetil KoA menjadi asetoasetat

(badan-badan keton) sehingga menyebabkan kondisi ketoasidosis

yang menyebabkan inaktivasi enzim-enzim terutama piruvat

karboksilase, sehingga piruvat tidak dapat masuk ke dalam siklus

Kreb. Kondisi ini menyebabkan pembentukan ATP menjadi

terganggu.

Pemberian protein pada penderita diabetes melitus juga tidak

akan menyelesaikan masalah. Protein dalam jaringan otot akan

dimetabolisasi dan melalui proses glukoneogenesis akan diubah

menjadi asam-asam amino, mengalami transaminasi dan deaminasi

menjadi bentuk senyawa-senyawa intermidiet di dalam sel. Namun

demikian terakumulasinya banyak senyawa intermidiet dalam siklus

Kreb hasil deaminasi ini akan menyebabkan kondisi pemblokiran

piruvat karboksilase yang menyebabkan kegagalam perubahan

piruvat menjadi asetil KoA. Rendahnya asetil KoA pada akhirnya

akan menyebabkan produksi ATP terganggu. Selain itu

terakumulasinya asam amino dalam sel dalam jumlah yang berlebih

akan menyebabkan enzim-enzim yang berperan dalam siklus urea

mengalami inaktivasi yang menyebabkan keberadaan amonia

semakin tinggi. Kondisi lain juga akan muncul yaitu terbentuknya

fisiologi hewan150

badan-badan keton. Kondisi pada akhirnya akan mempercepat

terjadinya kasus diabetes/privalensi terkena diabetes yang tinggi pada

pasien. Perubahan derajad keasaman yang disebabkan oleh asidosis,

alkalosis, terakumulasi prekursor metabolit dan lain-lain akan

menyebabkan inaktivasi enzim atau berubahnya orientasi enzim

terhadap substrat.

Reaksi enzim : E + S ES E + produk

Pemberian obat pada penderita diabetes harus diamati secara

terus menerus persatuan waktu untuk melihat trend kenaikan dan

penurunan kembali kadar glukosa darah. Orang diabetes mempunyai

tanda-tanda cepat haus, frekuensi buang urin tinggi, mempunyai

nafsu makan yang tinggi, cepat mengalami kelelahan, kekuatan otot

menjadi lemah, mudah mengantuk setelah makan, anggota tubuh

tremor dan cepat pingsan. Tanda yang lain adalah terbentuknya

badan-badan keton dalam darah, kadar gula darah tinggi dan

terdapatnya glukosa dalam urin. Kadar elektrolit, BUN dan kreatinin

yang abnormal juga merupakan tanda-tanda diabetes. Orang yang

mempunyai kakek nenek terkenan diabetes, saudara perempuan

diabetes, cenderung mempunyai privalensi yang tinggi terkena

diabetes. Demikian juga orang yang obesitas juga mempunyai

privalensi yang sama. Orang gemuk tidak efisien dalam mengambil

oksigen dan cenderung terengah-engah. Orang gemuk butuh 9 kali

dalam pengambilan oksigen untuk kepentingan metabolisme lemak

dalam rangka mencukupi kebutuhan ATP, sedangkan pada orang

normal kebutuhan ATP lebih banyak dicukupi dari glukosa dengan

151siklus kreb

membutuhkan pengambilan oksigen lebih efisien yaitu 3 kali untuk

metabolisme glukosa.

4.2 Reaksi Siklus Kreb

Dalam siklus TCA, gugus asetil berkarbon-2 (asetoasetat) pada

asetil KoA dioksidasi menjadi 2 molekul CO . Fungsi siklus TCA 2

adalah untuk menyediakan energi dari oksidasi ini, yang secara

prinsip menyesuaikan dengan adanya proses rantai transport elektron +

dari senyawa intermidiet dalam siklus TCA menjadi NAD dan FAD.

Delapan elektron akan didonasikan oleh gugus asetil dan akhirnya

akan terbentuk tiga molekul NADH dan satu molekul FAD. Secara

bertahap ATP akan dibentuk dari oksidasi phosporilasi ketika NADH

dan FAD(2H) mendonasikan elektron-elektron ini ke oksigen melalui

rantai transport elektron. Awalnya gugus asetil akan digabungkan ke

dalam sitrat yang merupakan senyawa intermidiet pada TCA. Sitrat

secara progresif melalui siklus TCA akan diubah menjadi

oksaloasetat. Sitrat melalui reaksi secara bertahap akan dioksidasi

oleh 4 enzim dehidrogenase, yaitu isositrat dehidrogenase, α-

ketoglutarat dehidrogenase, suksinat dehidrogense, dan malat +

dehidrogenase yang memindahkan elektron ke NAD atau FAD.

Isomerase akonitase menyusun kembali elektron-elektron dalam

isositrat, kadang-kadang membentuk isositrat untuk memfasilitasi +

transfer elektron ke NAD . Meskipun tidak ada oksigen yang masuk

ke siklus TCA, dua molekul CO yang dihasilkan mempunyai lebih 2

banyak atom oksigen daripada gugus asetil. Atom oksigen ini pada

akhirnya diturunkan oleh gugus karbonil pada asetil KoA, diturunkan

oleh dua molekul air yang ditambah oleh fumarase/sitrat sintase serta

fisiologi hewan152

2-PO yang ditambah GDP.4

Keseluruhan energi yang dihasilkan dari siklus TCA adalah 3

NADH, 1 FAD(2H) dan 1 GTP. Ikatan phospat energi tinggi pada

GTP merupakan hasil phosporilasi substrat yang dikatalisis oleh

enzim suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase). Ketika NADH dan

FAD(2H) melakukan reoksidasi dalam rantai transport elektron,

kurang lebih 2,5 ATP dibentuk untuk setiap NADH dan 1,5 ATP untuk

FAD(2H). Konsekuensinya, seluruh energi bersih dari siklus TCA

dan oksidasi phosporilasi adalah sekitar 10 ikatan phospat energi

tinggi untuk setiap gugus asetil yang dioksidasi.

4.3 Pembentukan dan Oksidasi pada Isositrat

Siklus Kreb dimulai dengan terjadinya kondensasi pada gugus

asetil dan oksaloasetat. Gugus asetil dan okaloasetat yang telah

diaktifkan akan membentuk senyawa intermidiet sitrat berkarbon-6,

dengan reaksi yang dikatalisis oleh enzim sitrat sintase. Karena

oksaloasetat dibentuk sekali untuk setiap putaran siklus TCA,

oksaloasetat tidak dipersiapkan sebagai substrat dalam siklus TCA

atau sebagai sumber elektron atau karbon.

Tahap selanjutnya dalam siklus TCA adalah gugus hidroksil

(alkohol) pada sitrat akan dipindahkan ke karbon yang berdekatan

dan selanjutnya akan dioksidasi untuk membentuk gugus keto.

Isomerisasi sitrat akan membentuk isositrat yang dikatalisis oleh

enzim akonitase. Enzim isositrat dehidrogenase mengkatalisis

oksidasi gugus alkohol dan secara bertahap memutus gugus karboksil

untuk melepaskan CO (oksidasi dekarboksilasi).2

153siklus kreb

4.4 Pembentukan dan Penguraian α-Ketoglutarat menjadi

Suksinil KoA

Tahapan selanjutya dalam siklus TCA adalah oksidasi

dekarboksilasi α-ketoglutarat menjadi suksinil KoA yang dikatalisis

oleh komplek α-ketoglutarat dehidrogenase. Komplek α-ketoglutarat

dehidrogenase mengandung koenzim thiamin pirofosfat, asam lipoik

dan FAD. Dalam reaksi ini, satu gugus karboksil pada α-ketoglutarat

dilepaskan sebagai CO , dan gugus keto yang berdekatan dioksidasi 2

menjadi asam, dan berkombinasi dengan KoASH untuk membentuk

suksinil KoA. Energi dari reaksi ini disimpan dan secara prinsip

mempunyai peran dalam reduksi pada NADH, dengan sumber energi

yang berasal dari ikatan thioester energi tinggi pada suksinil KoA.

4.5 Pembentukan GTP

Energi dari ikatan thioester suksinil KoA digunakan untuk

membentuk GTP dari GDP dan Pi dalam reaksi yang dikatalisis oleh

suksinat thiokinase. Suksinat thiokinase juga dikenal dengan sebutan

suksinil KoA sintetase. Dua nama ini mempunyai arti enzim yang

berperan dalam reaksi umpan balik secara langsung, yaitu konversi

suksinat menjadi thioester suksinil KoA, yang menyediakan energi

dari GTP. Enzim sintase, misalnya sitrat sintase berbeda dari sintetase

yang memutus ikatan phospat energi tinggi pada ATP, UTP, CTP atau

GTP, sedangkan sintase tidak. Reaksi ini adalah contoh phosporilasi

tingkat substrat. Phosporilasi tingkat substrat merupakan

pembentukan ikatan fosfat berenergi tinggi dimana awalnya tidak

membutuhkan kehadiran oksigen (dengan kata lain bukan oksidasi

phosporilasi). Ikatan fosfat energi tinggi pada GTP mempunyai

fisiologi hewan154

energi yang ekuivalen dengan ATP dan dapat digunakan secara

langsung untuk reaksi yang membutuhkan energi, seperti síntesis

protein.

4.6 Oksidasi Suksinat menjadi Oksaloasetat

Tahap selanjutnya dalam siklus TCA, dua karbon akan

menyediakan elektron dan dilepaskan sebagai CO . Dua pasang 2

+elektron ini akan dipindahkan menuju ke 2NAD , dan akan dihasilkan

satu GTP. Tambahan dua pasang elektron berasal dari asetil KoA yang

tersisa dalam siklus TCA sebagai bagian suksinat dan selanjutnya +

akan memindahkan dua pasang elektron ke FAD dan NAD dan

menambahkan H O, karena itu oksaloasetat terbentuk kembali.2

Urutan reaksi perubahan suksinat menjadi oksaloasetat dimulai

dengan oksidasi suksinat menjadi fumarat. Elektron tunggal

ditransfer dari dua gugus metilen (-CH -) yang berdekatan pada 2

suksinat ke FAD yang berikatan dengan suksinat dehidrogenase, dan

membentuk ikatan ganda pada fumarat. Dari reduksi FAD yang

berikatan dengan enzim (enzym bond FAD), elektron – elektron akan -

diloloskan ke dalam rantai transport elektron. Gugus OH dan proton

dari H O ditambahkan pada ikatan ganda pada fumarat, sehingga 2

merubah fumarat menjadi malat. Dalam reaksi akhir TCA, gugus

alkohol pada malat dioksidasi menjadi gugus keto melalui donasi +

elektron – elektron ke NAD . Dengan adanya pembentukan kembali

oksaloasetat, siklus TCA menjadi lengkap atau sempurna; dimana

ikatan kimia berenergi, karbon dan elektron – elektron didonasikan

oleh gugus asetil untuk dikonversi menjadi CO , NADH, FAD(2H), 2

GTP dan panas.

155siklus kreb

4.7 Koenzim pada Siklus Kreb

Enzim-enzim yang bekerja pada siklus TCA bergantung pada

peran penting koenzim untuk dapat melakukan fungsi katalitiknya.

Isositrat dehidrogenase dan malat dehidrogenase menggunakan +

NAD sebagai koenzim dan suksinat dehidrogenase menggunakan

FAD. Sitrat sintase mengkatalisis reaksi yang menggunakan substrat

turunan KoA, misalnya asetil KoA. Komplek α-ketoglutarat

dehidrogenase menggunakan thiamin pirophospat, lipoat dan FAD +

sebagai koenzim dan NAD serta KoASH sebagai substrat. Setiap

koenzim-koenzim ini mempunyai bentuk dan struktur yang unik dan

masing-masing mempunyai peran penting dalam siklus TCA.

+FAD dan NAD +

FAD dan NAD adalah dua koenzim yang berperan sebagai

penerima atau akseptor elektron. Muncul pertanyaan, mengapa FAD +

digunakan dalam beberapa reaksi dan NAD dalam reaksi yang lain?

Berdasarkan bentuk dan struktur uniknya kemampuan FAD dan +

NAD mempunyai aksi sebagai akseptor elektron namun bekerja

pada berbagai tipe reaksi yang berbeda serta mempunyai perbedaan

peran fisiologis yang dimainkan dalam sel. FAD mampu menerima .

elektron tunggal (H ) dan membentuk senyawa intermidiet

berelektron tunggal setengah reduksi. Dengan demikian FAD

berpartisipasi dalam reaksi yang melibatkan transfer elektron tunggal

secara bebas dari dua atom yang berbeda, seperti yang terjadi dalam

pembentukan ikatan ganda (misalnya: suksinat menjadi fumarat) dan

pembentukan ikatan disulfida (misalnya lipoat menjadi lipoat

disulfida dalam reaksi α-ketoglutarat dehidrogenase. Sebaliknya,

fisiologi hewan156

+ -NAD menerima sepasang elektron dalam bentuk ion hidrida (H ),

yang menarik karbon pada sisi yang berlawanan yang bermuatan

positif pada cincin piridin. Contoh reaksi ini adalah oksidasi alkohol

menjadi keton oleh malat dehidrogenase dan isositrat dehidrogenase.

Cincin nikotinamid menerima ion hidrida dari ikatan C-H, dimana

hidrogen alkoholik dilepaskan ke dalam medium dalam bentuk +

proton yang bermuatan positif (H ).

Radikal bebas yang berupa bentuk elektron tunggal pada FAD

sangat reaktif dan FADH dapat kehilangan elektronnya melalui

pendedahan dengan air atau inisiasi pada reaksi berantai. Sebagai

konsekuensinya FAD harus melakukan kerja secara ketat dengan

melakukan ikatan kovalen dengan enzim, sementara pada sisi lain

FAD menerima dan menstransfer elektron-elektron menuju gugus

lain yang terikat pada enzim. Karena FAD berinteraksi dengan

beberapa gugus fungsional pada rantai samping asam amino dalam 0

sisi aktifnya, E untuk FAD yang berikatan dengan enzim mempunyai +

variasi lebih besar dan dapat lebih besar atau lebih rendah dari NAD . +

Sebaliknya NAD dan NADH lebih berperan sebagai substrat dan

produk daripada sebagai koenzim.

NADH mempunyai peranan sebagai regulator dalam

menyeimbangkan energi metabolisme dan kemampuan ini tidak

dimiliki oleh FAD(2H) karena FAD(2H) masih menyisakan +

perlekatan pada enzimnya. NAD bebas berikatan dengan

dehidrogenase dan direduksi menjadi NADH. NADH dapat

berikatan dan menghambat dehidrogenase yang berbeda.

Konsekuensinya, enzim-enzim oksidatif dikendalikan oleh rasio +

NADH/NAD dan tidak membentuk NADH yang lebih cepat dari

157siklus kreb

NADH hasil reoksidasi dalam rantai transport elektron. Regulasi

pada siklus TCA dan jalur-jalur lain pada oksidasi bahan baku +

metabolisme oleh rasio NADH/NAD adalah bagian mekanisme

untuk mengkoordinasi laju oksidasi bahan baku metabolisme untuk

mengatur laju ketersediaan ATP.

Peran KoA dalam Siklus TCA

KoASH adalah koenzim asilasi yang berperan dalam reaksi

melalui pembentukan ikatan thioester antara sulfur (S) pada KoASH

dan gugus asil (seperti asetil KoA, suksinil KoA). Perbedaan ikatan

thioester dari tipe ikatan ester oksigen adalah adanya atom S, bukan

O, karena ikatan ini tidak membagi elektron-elektronnya dan ikatan

ini berperan dalam pembentukan resonansi. Konsekuensinya bentuk

ikatan thioester dengan struktur kimiawi yang mengandung sulfur

adalah karbon karbonil, α-karbon dan β-karbon pada gugus asil dalam

ikatan thioester KoA. Karbon karbonil, α-karbon dan β-karbon pada

gugus asil dalam ikatan thioester KoA dapat diaktifkan agar masing-

masing dapat berperan dalam berbagai tipe-tipe reaksi yang berbeda

(reaksi sitrat sintase, gugus metil α-karbon diaktifkan untuk

kondensasi dengan oksaloasetat). Bentuk kondensasi lain yang

terjadi pada ikatan thioester yaitu ikatan berenergi tinggi yang

mempunyai sejumlah besar reaksi negatif pada saat reaksi hidrolisis

(kurang lebih -13 kkal/mol).

Energi hasil pemutusan ikatan thioester berenergi tinggi pada

suksinil KoA dan asetil KoA digunakan dalam lintasan yang berbeda

pada siklus TCA. Ketika ikatan suksinil KoA diputus oleh suksinat

thiokinase, energi digunakan secara langsung untuk mengaktifkan

fisiologi hewan158

enzim yang mengikat phospat yang dipindahkan ke GDP. Sebaliknya,

ketika ikatan thioester pada asetil KoA diputus dalam reaksi yang

melibatkan sitrat sintase, energi yang dilepaskan memberikan

sejumlah besar reaksi negatif -7,7 kkal/mol. Sejumlah besar reaksi

negatif untuk pembentukan sitrat membantu berjalannya reaksi-

reaksi yang terjadi dalam siklus TCA.

Komplek α-Asamketo Dehidrogenase

Komplek α-ketoglutarat dehidrogenase merupakan salah satu

dari tiga anggota famili komplek α-asamketo dehidrogenase. Enzim

lain yang merupakan anggota dari famili ini adalah komplek piruvat

dehidrogenase, dan komplek rantai bercabang asam amino α-

asamketo dehidrogenase. Setiap komplek enzim-enzim ini adalah

spesifik untuk struktur α-asamketo yang berbeda. Rangkaian reaksi

dalam siklus TCA yang dikatalisis oleh komplek-komplek enzim,

seperti α-asamketo adalah dekarboksilasi (yaitu melepaskan gugus

karboksil dalam bentuk CO ). Gugus keto dioksidasi menjadi asam 2

karboksilik dan kemudian dikombinasikan dengan KoASH untuk

membentuk thioester asil KoA (suksinil KoA).

Komplek α-asamketo dehidrogenase adalah komplek enzim

besar yang disusun oleh banyak subunit-subunit (multipel subunits).

Enzim-enzim yang merupakan komplek α-asamketo dehidrogenase

terdiri enzim E1, E2 dan E3. E1 adalah α-asamketo dekarboksilase

yang terdiri dari thiamin pirophospat (TPP), enzim ini memutuskan

gugus karboksil pada α-asamketo. E2 adalah transasilase yang terdiri

lipoat. Enzim ini menstransfer bagian asil pada α-asamketo dari

thiamin menjadi KoASH. E3 adalah dehidrolipoil dehidrogenase

159siklus kreb

yang terdiri FAD, enzim ini menstranfer elektron-elektron dari lipoat +

tereduksi ke NAD .

Thiamin Pirophospat dalam Komplek α-Ketoglutarat

Dehidrogenase

Thiamin pirophospat disintesis dari thiamin oleh penambahan

pirophospat. Gugus pirophospat berikatan dengan magnesium yang

berikatan dengan rantai samping asam amino pada enzim. Fungsi

umum thiamin pirophospat adalah memutuskan ikatan karbon-

karbon yang selanjutnya menjadi gugus keto. Dalam α-ketoglutarat,

piruvat, rantai bercabang komplek α-asam keto dehidrogenase,

karbon fungsional pada cincin thiazol akan membentuk ikatan

kovalen dengan karbon α-keto dan gugus asam karboksilik yang

berdekatan. Thiamin pirophospat juga merupakan koenzim untuk

transketolase dalam jalur pentosa phospat, dimana thiamin

pirophospat akan memutuskan ikatan karbon-karbon selanjutnya

menjadi gugus keto.

Lipoat

Lipoat adalah koenzim yang ditemukan hanya pada komplek-

komplek α-asam keto dehidrogenase. Lipoat disintesis dalam tubuh

manusia dari karbohidrat dan asamasam amino dan tidak

memerlukan prekursor vitamin. Lipoat dilekatkan pada enzim

transasilase melalui gugus karboksilnya, yang berikatan secara

kovalen dengan bagian terminal-NH pada lisin dalam protein. Lipoat 2

terdiri gugus disulfida yang menerima elektron-elektron ketika

lipoat berikatan dengan fragmen asil pada α-ketoglutarat. Lipoat

fisiologi hewan160

dapat bertindak seperti lengan panjang-CH yang fleksibel yang 2

mampu bereaksi dengan enzim dekarboksilase untuk mengambil

fragmen asil dari thiamin dan memindahkan thiamin kepadanya

untuk mengaktifkan tempat yang mengandung ikatan KoASH.

Komplek ini kemudian melanjutkan reaksi dengan dehidrolipoil

dehidrogenase untuk memindahkan elektron-elektron dari gugus

sulfidril lipoil ke FAD.

FAD dan Dehidrolipoil Dehidrogenase

FAD pada dehidrolipoil dehidrogenase menerima elektron-

elektron dari gugus sulfidril lipoil dan menstransfernya untuk +

berikatan dengan NAD . Dengan demikian FAD menerima dan

memindahkan elektron-elektron tanpa meninggalkan tempat

ikatannya pada enzim. Secara langsung reaksi ini merupakan hasil

interaksi antara FAD dengan gugus tertentu pada enzim, yang

mengubah potensial reduksi dan secara keseluruhan melepaskan

energi dari pemutusan dan oksidasi pada α-ketoglutarat.

4.8 Regulasi Pada Siklus Kreb

Oksidasi asetil KoA pada siklus TCA dan penyimpanan

cadangan energi dalam bentuk NADH dan FAD(2H) adalah sangat

penting untuk pembentukan ATP dalam banyak jaringan di dalam

tubuh. Perubahan dalam ketersediaan bahan baku metabolisme, jenis-

jenis bahan baku metabolisme dalam darah atau laju ketersediaan

ATP diregulasi oleh sel-sel dengan memelihara homeostasis ATP

(konsentrasi ATP selalu konstan). Laju pada siklus TCA, untuk semua

jalur oksidasi bahan baku metabolisme, secara prinsip diregulasi dan

161siklus kreb

selalu berkaitan dengan laju rantai transport elektron, yang diregulasi

oleh rasio ATP/ADP dan laju ketersediaan ATP.

Dua messenger utama yang memberi informasi terhadap laju

ketersediaan ATP pada siklus TCA adalah : (a) kedudukan

phosporilasi ATP, yang direfleksikan dalam bentuk ATP atau ADP dan +

(b) kedudukan reduksi pada NAD , yang direfleksikan dalam rasio +

NADH/NAD . Dalam sel terutama mitokondria adalah tempat

keberadaan adenin nukleotida (AMP, ADP dan ATP) dan merupakan +

tempat keberadaan NAD (NAD dan NADH) yang secara relatif

bersifat konstan. Dengan demikian, apabila laju ketersediaan ATP

ditingkatkan akan menghasilkan penurunan sejumlah kecil

konsentrasi ATP dan meningkatnya ADP. Demikian halnya, +

peningkatan oksidasi NAD oleh rantai transport elektron akan

meningkatkan jalur yang menghasilkan NADH. Dalam kondisi

fisiologis dibawah normal, siklus TCA dan jalur oksidatif lain

merespon secara cepat terjadinya peningkatan kebutuhan ATP namun

konsentrasi ATP tidak berubah secara signifikan.

Regulasi Sitrat Sintase

Dalam jalur regulasi umpan balik, tahap pertama pada jalur ini

adalah meregulasi aliran prekursor kedalam jalur alternatif jika

produk tidak dibutuhkan. Sitrat sintase adalah enzim pertama pada

siklus TCA yang merupakan enzim sederhana yang tidak mempunyai

regulator allosterik. Laju sitrat sintase secara prinsip dikendalikan

oleh konsentrasi oksaloasetat, substrat sitrat sintase, dan konsentrasi

sitrat, yang merupakan inhibitor produk yang berkompetisi dengan

oksaloasetat. Keseimbangan oksaloasetat-malat menguntungkan

fisiologi hewan162

malat, sehingga konsentrasi oksaloasetat sangat rendah di dalam +

mitokondria dan dibawah sitrat sintase. Ketika rasio NADH/NAD

menurun, rasio oksaloasetat terhadap malat meningkat. Ketika

isositrat dehidrogenase diaktifkan, konsentrasi sitrat menurun,

dengan demikian mengurangi penghambatan produk pada sintrat

sintase. Peningkatan konsentrasi oksaloasetat dan penurunan sitrat

meregulasi kemampuan merespon sitrat sintase untuk kondisi yang

dimapankan oleh rantai transport elektron dan oksidasi phosporilasi. +

Dalam hati, rasio NADH/NAD membantu menentukan apakah asetil

KoA masuk ke dalam siklus TCA atau pergi masuk ke jalur alternatif

untuk sintesis badan-badan keton.

Regulasi Allosterik pada Isositrat Dehidrogense

Isositrat dehidrogenase merupakan salah satu enzim yang

dipersiapkan untuk pembatasan laju tahapan pada siklus TCA dan

secara allosterik diaktifkan oleh ADP dan dihambat oleh NADH.

Dalam kondisi tanpa kehadiran ADP, enzim secara positif

memperlihatkan kooperatif dengan isositrat yang berikatan pada

salah satu subunitnya, sedangkan subunit yang lain dikonversi

menjadi konformasi yang aktif. Dalam kondisi kehadiran ADP,

semua subunit enzim akan menjadi bentuk konformasi yang aktif dan

enzim isositrat sintase akan melakukan ikatan terhadap substrat lebih

cepat lagi. Konsentrasi isositrat ditemukan dalam matriks

mitokondria, sejumlah kecil perubahan ADP dalam matriks

mitokondria dapat menghasilkan sejumlah besar laju reaksi isositrat

dehidrogenase. Berubahnya sebagian kecil konsentrasi produk, +

NADH, kosubstrat dan NAD juga berpengaruh terhadap laju enzim

163siklus kreb

isositrat dehidrogenase yang lebih besar daripada enzim

nonallosterik.

Regulasi α-Ketoglutarat Dehidrogenase

Komplek α-ketoglutarat dehidrogenase meskipun bukan enzim

allosterik adalah enzim yang dihambat oleh NADH dan suksinil KoA

dan mungkin juga dihambat oleh GTP. Dua enzim α-ketoglutarat

dehidrogenase dan isositrat dehidrogenase merespon secara langsung

untuk merubah konsentrasi relatif ADP dan meningkatkan laju

NADH yang dioksidasi oleh transport elektron. Dua enzim ini juga 2+

diaktifkan oleh ion kalsium (Ca ). Dalam kontraksi otot jantung, dan

mungkin juga jaringan otot lainnya, pelepasan kalsium dari retikulum

sarkoplasmik selama kontraksi otot menyediakan penambahan

aktivasi pada enzim-enzim ini ketika ATP secara cepat dihidrolisasi.

Regulasi Siklus Senyawa Intermidiet TCA

Regulasi pada siklus TCA menyediakan dua fungsi: siklus TCA

menjamin bahwa NADH adalah dibentuk secara cepat dalam jumlah

yang cukup untuk memelihara homeostasis dan NADH meregulasi

konsentrasi senyawa-senyawa intermidiet pada siklus TCA. Sebagai

contoh, dalam hati, menurunnya laju isositrat dehidrogenase akan

meningkatkan konsentrasi sitrat yang menstimulasi pengeluaran

sitrat menuju sitosol.

4.9 Prekursor pada Asetil KoA

Senyawa-senyawa yang masuk ke dalam siklus TCA adalah

senyawa intermidiet yang dapat diubah ke dalam malat atau

fisiologi hewan164

oksaloasetat. Senyawa-senyawa yang masuk seperti asetil KoA

adalah dioksidasi menjadi CO . Senyawa-senyawa yang masuk 2

sebagai senyawa intermidiet dalam siklus TCA mengisi senyawa-

senyawa intermidiet yang digunakan dalam jalur biosintesis, seperti

glukoneogenesis atau sintesis heme, tetapi tidak dapat secara penuh

dioksidasi menjadi Co .2

Sumber-Sumber Asetil KoA

Asetil KoA adalah senyawa utama yang menyediakan

kovergensi untuk jalur utama oksidasi bahan baku metabolisme.

Asetil KoA dibentuk secara langsung dari oksidasi β asam-asam

lemak dan degradasi badan-badan keton β-hidroksibutirat dan

asetoasetat. Asetil KoA juga dibentuk dari asetat, yang berasal dari

diet makanan atau dari oksidasi etanol. Glukosa dan karbohidrat-

karbohidrat lain akan masuk ke jalur glikolisis, yaitu jalur umum

untuk semua sel, dan kemudian akan dioksidasi menjadi asam

piruvat. Piruvat selanjutnya dioksidasi menjadi asetil KoA oleh

komplek piruvat dehidrogenase. Sejumlah asam-asam amino, seperti

leusin dan isoleusin adalah juga dioksidasi menjadi asetil KoA.

Dengan demikian, oksidasi akhir pada asetil KoA menjadi CO dalam 2

siklus TCA adalah tahap terakhir dalam semua jalur utama pada

oksidasi bahan baku metabolisme.

Komplek Piruvat Dehidrogenase

Komplek piruvat dehidrogenase/piruvat dehidrogenase

complex (PDC) akan mengoksidasi piruvat menjadi asetil KoA, yang

merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus TCA. Dalam

165siklus kreb

otak, ketergantungan terhadap oksidasi glukosa menjadi CO untuk 2

mencukupi kebutuhan ATP sangat penting. Regulasi PDC adalah

kehidupan dan PDC adalah enzim yang bertanggung jawab terhadap

soal kematian.

Struktur Komplek Piruvat Dehidrogenase

PDC tergolong ke dalam famili komplek α-asamketo

dehidrogenase, dimana bentuk struktural dan katalitiknya terbagi ke

dalam komplek α–ketoglutarat dehidrogenase dan dicabangkan

dengan rantai komplek α–asam keto dehidrogenase. PDC

mempunyai 3 subunit katalitik yang sama: (1) subunit-subunit piruvat

karboksilase yang berikatan dengan thiamin pirophospat (E1); (2)

subunit-subunit transasetilase yang berikatan dengan lipoat (E2); (3)

subunit-subunit dehidrolipoil dehidrogenase yang berikatan dengan

FAD (E3). Meskipun enzim E1 dan E2 dalam PDC secara relatif

spesifik untuk piruvat, namun kedua enzim tersebut juga seperti

dehidrolipoil dehidrogenase yang juga berperan seperti halnya semua

komplek α-asam dehidrogenase. Hal yang perlu ditambahkan adalah

bahwa selain tiga jenis subunit ini, komplek PDC masih mempunyai

satu tambahan subunit yang lain, yaitu subunit katalitik protein X

yang disebut transasetilase. Setiap komponen fungsional pada

komplek PDC menghadirkan sekian banyak bentuk kopiannya

(seperti komplek PDC bovine jantung mempunyai 30 subunit E1, 60

subunit E2 dan 6 subunit E3 dan X). Enzim E1 adalah tetramer dengan

dua jenis subunit yang berbeda, yaitu α dan β.

fisiologi hewan166

Regulasi Komplek Piruvat Dehidrogenase

Aktivitas komplek piruvat dehidrogenase secara prinsip

dikontrol oleh piruvat dehidrogenase kinase dan reaksi

dephosporilasi yang dikatalisis oleh piruvat dehidrogenase

phospatase yang mengaktifkannya. Kedua enzim tersebut meregulasi

subunit-subunit dalam komplek PDC dan bertindak hanya terhadap

komplek PDC. PDC kinase menstransfer phospat dari ATP ke gugus

serin hidroksil spesifik (ser-OH) pada piruvat dekarboksilase (E1).

PDC phospatase memindahkan gugus-gugus phospat ini melalui

proses hidrolisis. Phosporilasi yang baru saja terjadi pada serin pada

subunit α PDC E1 dapat menurunkan aktivitasnya lebih dari 99%.

PDC kinase hadir dalam bentuk komplek isozim yang spesifik

jaringan yang mempunyai banyak variasi sifat regulasi.

PDC kinase dapat dihambat oleh ADP dan piruvat. Dengan

demikian, ketika ATP secara cepat tersedia akan menghasilkan

peningkatan ADP, atau ketika aktivasi glikolisis terjadi maka akan

segera meningkatkan konsentrasi piruvat. PDC kinase dihambat dan

PDC yang tersisa yang masih aktif (bentuk yang tidak mengalami 2+

phosporilasi). PDC phospatase memerlukan Ca selama kontraksi

cepat yang mengaktifkan phospatase, karena itu meningkatkan

sejumlah aktivitas yang tidak diphosporilasi oleh PDC.

PDC juga diregulasi melalui penghambatan oleh produk PDC

sendiri, seperti asetil KoA dan NADH. Penghambatan ini bersifat

kuat yang meregulasi penghambatan produk karena ikatan mereka

dengan PDC menstimulasi phosporilasi menjadi bentuk yang tidak +

aktif. Substrat-substrat enzim, KoASH dan NAD antagonis dengan

penghambatan produk ini. Dengan demikian ketika semakin besar

167siklus kreb

suplai pada asetil KoA untuk siklus TCA disiapkan untuk menjamin

berjalannya oksidasi asam lemak, asetil KoA dan NADH meningkat

dan menurun secara dramatis ketika terjadi sintesis selanjutnya oleh

PDC. PDC dapat juga secara cepat diaktifkan melalui mekanisme

yang melibatkan insulin yang memainkan peran penting dalam sel-sel

adiposit. Dalam banyak jaringan, insulin mungkin secara perlahan-

lahan dalam waktu yang lama akan meningkatkan sejumlah komplek

piruvat dehidrogenase. Laju pada jalur oksidasi bahan baku

metabolisme yang memberi suplai substart ke dalam siklus TCA

adalah juga ditingkatkan ketika ketersediaan ATP menjadi

meningkat. Insulin, hormon-hormon lain dan kontrol diet mempunyai

kemampuan dalam menyediakan bahan baku metabolisme untuk

jalur oksidasi ini.

4.10 Senyawa Intermidiet pada Siklus Kreb dan Reaksi

Anaplerotik

Senyawa Intermidiet adalah Prekursor untuk Jalur Biosintesis

Senyawa-senyawa intermidiet pada siklus TCA menyediakan

prekursor-prekursor untuk bermacam-macam jalur yang berbeda dan

terjadi dalam beberapa jenis sel yang berbeda. Ini penting terutama

peran pusat metabolik pada hati. Siklus TCA dalam hati sering

disebut ”open cycle” karena adanya pengeluaran yang tinggi

senyawa-senyawa intermidiet. Selama puasa, prekursor-prekursor

glukoneogenik akan diubah menjadi malat yang meninggalkan

mitokondria untuk glukoneogenesis di sitosol. Hati juga

menggunakan senyawa-senyawa intermidiet pada siklus TCA untuk

sintesis kerangka karbon pada asam-asam amino. Suksinil KoA akan

fisiologi hewan168

dipindahkan dari siklus TCA untuk membentuk heme dalam sel-sel

hati dan sumsum tulang. Dalam otak, α-ketoglutarat akan diubah

menjadi glutamat dan kemudian menjadi γ-asam aminobutirat

(GABA) yang merupakan neurotransmiter. Dalam otot rangka, α-

ketoglutarat diubah menjadi glutamin yang kemudian ditransportasi

melalui darah menuju jaringan lainnya.

Reaksi Anaplerotik

Pemindahan banyak senyawa-senyawa intermidiet dari siklus

TCA memindahkan 4 karbon yang digunakan untuk membentuk

oksaloasetat selama setiap putaran dalam siklus TCA. Dengan

kekosongan aksaloasetat, oksaloasetat tidak mungkin secara terus

menerus disediakan dari oksidasi asetil KoA. Agar siklus TCA tetap

dapat berjalan, sel mempunyai kemampuan dalam mensuplai

senyawa-senyawa intermidiet dengan karbon empat dalam jumlah

yang cukup dari degradasi karbohidrat atau asam-asam amino

tertentu untuk mengkompensasi untuk laju pemindahan oksaloasetat.

Jalur atau reaksi yang mengosongkan senyawa-senyawa intermidiet

pada siklus TCA diartikan sebagai anaplerotik dan kemudian

melakukan pengisian kembali (”filling up).

Piruvat Karboksilase adalah Enzim Anaplerotik Utama

Piruvat karboksilase adalah salah satu enzim anaplerotik utama

dalam sel. Enzim ini mengkatalisis penambahan CO pada piruvat 2

untuk membentuk oksaloasetat. Seperti banyak enzim karboksilase,

piruvat karboksilase mengandung biotin yang membentuk ikatan

kovalen intermidiet dengan CO dalam reaksi yang memerlukan ATP 2

169siklus kreb

2+dan Mg . CO2 yang diaktifkan kemudian ditransfer menuju piruvat

untuk membentuk gugus karboksil pada oksaloasetat. Piruvat

karboksilase banyak ditemukan pada banyak jaringan, seperti hati,

otak, adiposit, fibroblast dimana fungsinya adalah anaplerotik. Enzim

ini konsentrasinya tinggi di dalam sel hati dan kortek ginjal, dimana

keberadaannya secara kontinue memindahkan oksaloasetat dan malat

dari siklus TCA untuk masuk ke jalur glukoneogenik.

Piruvat karboksilase diaktifkan oleh asetil KoA dan dihambat

oleh turunan-turunan asetil KoA dalam konsentrasi yang tinggi.

Konsentrasi oksaloasetat akan dihabiskan melalui pengeluaran

senyawa-senyawa intermidiet dalam siklus TCA, laju reaksi sitrat

sintase yang menurun dan kenaikan konsentrasi asetil KoA. Asetil

KoA kemudian mengaktifkan piruvat karboksilase untuk sintesis

oksaloasetat dalam jumlah yang banyak.

Degradasi Asam Amino Membentuk Senyawa Intermidiet dalam

Siklus Kreb

Jalur untuk oksidasi beberapa asam-asam amino mengubah

kerangka karbonnya ke dalam senyawa intermidiet karbon-4 dan

karbon-5 pada siklus TCA yang dapat membentuk kembali

oksaloasetat. Karbon-karbon alanin dan serin dapat masuk melalui

piruvat karboksilase. Dalam semua mitokondria jaringan (kecuali

pada hati), oksidasi pada dua rantai asam amino bercabang, seperti

isoleusin dan valin menjadi suksinil KoA membentuk rute

anaplerotik utama. Dalam hati senyawa-senyawa lain membentuk

propionil KoA (misalnya methionin, timin dan rantai panjang yang

ganjil atau rantai asam-asam lemak bercabang) juga masuk dalam

fisiologi hewan170

siklus TCA sebagai suksinil KoA. Dalam banyak jaringan, glutamin

diambil dari darah, diubah menjadi glutamat dan kemudian

dioksidasi menjadi α-ketoglutarat membentuk rute anaplerotik utama

lainnya. Tetapi siklus TCA tidak dapat melakukan suplai kembali

dengan senyawa-senyawa intermidiet oleh oksidai asam-asam lemak

rantai panjang yang genap atau oksidasi badan-badan keton yang

hanya membentuk asetil KoA. Dalam siklus TCA, dua karbon adalah

hilang dari sitrat sebelum suksinil KoA dibentuk dan selanjutnya

tidak ada konversi bersih karbon asetil menjadi oksaloasetat.

4.11 SOAL – SOAL LATIHAN

1. Jelaskan jumlah ATP bersih yang dihasilkan pada siklus Kreb !

2. Jelaskan enzim-enzim yang terlibat selama reaksi Siklus Kreb

berlangsung !

3. Jelaskan peran enzim piruvat dehidrogenase !

4. Jelaskan aksi enzim transasetilase dan phosphatase !+

5. Rasio NADH/NAD dalam hati merupakan indikator utama

efektivitas proses siklus Kreb, jelaskan !

171siklus kreb

Almatsjer., S. 2002. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. PT. Gramedia Pustaka

Utama, Jakarta.

Anonim. 2005. Pectin. (24 September http://www.wikipedia.com

2007)

Arjmandi, B. H., Craigh, J., Nathani, S., Reeves, R. D. 1992. Soluble

Dietary Fiber and Cholesterol Influence In Vivo Hepatic and

Intestinal Cholesterol-Biosyntehesis in Rats. J Nutr., 122:1559

– 1565.

Bagian Gizi R.S Dr. Cipto Mangunkusomo dan Persatuan Ahli Gizi

Indonesia. 1996. Penuntun Diet. Ed. Kedua Penerbit PT

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Champe, P. C and R. A. Harvey. 1994. Lippincott's Illustrated ndReviews: Biochemistry . Ed. 2 ., page: 171 – 186.

Chaplin, M. 2006. Pectin. [Online]. www.waterandscience.com

Donald, S. and McLaren. 1981. Nutrition and its Disorders. Third

Edition Churchill Livingstone Edinburgh, London, Melbourne

DAFTAR PUSTAKA

http://www.wikipedia.com

http://www.waterandscience.com

and New York.

Eleanor, R and Williams. 1984. Nutrition, Principles, Issues, and

Applications. McGraw-Hill Book., Company, New York

copyright Fergus M.Clydesdale: Food Nutrition and Health.

1995. The AVI Publishing Company Inc. WeStport,

Connecticut.

Fahmy, S. 2007. Prostate cancer cells killed by pectin in Fruits and

V e g e t a b l e s .

http://www.medicalnewstoday.com/articles/80268.php (23

Agustus 2007)

Fernandez, M. L., Wilson, T. A., Conde, K., Vergara – Jimenez and M.

Nicolosi R. J. 1994. Citrus Pectin and Cholesterol Interact to

Regulate Hepatic Cholesterol Homeostasis and Lipoprotein

Metabolism - A Dose – Response Study in Guinea – Pigs. Am. J.

Clin Nutr., 59:869-878.

Fernandez, M. L., Wilson, T. A., Conde, K., Vergara – Jimenez and M.

Nicolosi R. J. 1999. Hamster and Guinea Pigs Differ in Their

Plasma Lipoprotein Cholesterol Distribution when Fed Diets

Varying in Animal Protein, Soluble Fiber, or Cholesterol

Content. J. Nutr., 129 : 1323-1332.th

Fruton, J. S., and S. Simmonds. 1963. Biochemstry. Ed. 5 . John

Wiley and Sons, Inc., NewYork. pp. 619-633.

Hexeberg, S., Hexeberg, E., Willumsen, N and R. K. Berge. 1994. A

Study On Lipid-Metabolism In Heart And Liver Of Cholesterol

- Fed and Pectin – Fed Rats. Br. J. Nutr., 71:181-192.

Ismadi, M., dan S. D. Ismadi. 1993. Biokimia Satu Pendekatan

Berorientasi Kasus. Jilid 2, Edisi keempat. Gajahmada

fisiologi hewan174

http://www.medicalnewstoday.com/articles/80268.php

University Press. th

Lesson, S and J. D. Summers. 2001. Nutrition of the Chicken. 4 Ed.

University Books. Guelph, Ontario, Canada .

Judd, P. A and A. S. Truswell. 1985. The Hypocholesteroleamic

Effects Of Pectins In Rats. Br. J. Nutr., 53: 409-425.

Lehninger, A., Nelson, D and M. M. Cox. 1993. Principles of nd

Biochemistry . 2 Ed.

McDonald, P., Edwards, R. A., Greenhalgh, J. F. D and C. A. Morgan. th

2002. Animal Nutrition. 6 Ed. Prentice Hall. London . th

Murray, R. K. Harper's Biochemistry. 2000. 25 Ed. Appleton and th

Lange. America: Stryer, L .1995. Biochemistry, 4 Ed. page 603

– 623.Moerdowo, R.M. 1989 . Spektrum Diabetes Mellitus.

Penerbit Djambatan, Jakarta.

Marks, D. B., Maraks, A. D and C. M. Smith. 1996. Basic Medical

Biochemistry. William and Walkins A Waverly Company,

Baltimore.

Marounek, M., Synytsya, A., Capikova, J and K. Sirotek. 2005. Assay

Of Availability Of Amidated Pectins For Colonic

Microorganisms (In Czech). Chem, Listy., 99:591-593.

Mayes, P. A. 1995. Biokimia Harper's. Edisi 22. Hartono A,

penerjemah. Jakarta : Penerbit buku kedokteran EGC.

Terjemahan dari : Harper's Biochemistry.

Montgomery, R., Dryer, R. L., Conway, T and W. Spector, A. A. 1983.

Biokimia suatu Pendekatan Berorientasi Kasus. Jilid 2, Edisi 4.

Gajah Mada University.

Muchtadi, D., Sri Palupi, N dan M, Astawan. 1993. Metabolisme Zat

Gizi, Sumber, Fungsi dan Kebutuhan Bagi Manusia. Jilid 2.

175siklus kreb

Pustaka Sinara Harapan. Jakarta:

Nangia – Makker, P., Hogan, V., Honjo, Y., Baccarini, S., Tait, L.,

Bresalier, R and A. Raz. 2002. Inhibiton Of Human Cancer Cell

Growth And Metastasis In Nude Mice By Oral Intake Of

Modifies Citrus Pectin. Journal of the National Cancer Inst.,

94/24:1854 – 1862.

Pastuszewska, B., Kowalczyk, J and A. Ochtabinska. 2000. Dietary

Carbohydrates Affect Caecal Fermentation and Modify

Nitrogen Excretion Pattern In Rats I. Studies With Protein –

Free Diets. Arch. Anim. Nutr., 53: 207-225.

Piliang, W. G., Djojosoebagio, S dan A. L. Haj. 2006. Fisiologi

Nutrisi. Vol. 1, Ed. Rev.. IPB Press, Bogor.

Ramunson, M. 1993. Nutrition Communication In The Post –

Epidemiological Transition: Lessons Leorned from the US

Experience. Widyakarya Nasional Pangan dan Gizi. LIPI.

R a v n s k o v U . 2 0 0 3 . T h e C h o l e s s t e r o l M y t h s .

http://www.ravnskov.nu/cholesterol.htm. (21 Desember

2005).

Sediaoetama, A. D. 1989. Ilmu Gizi. Penerbit Dian Rakyat, Jakarta .

Stryer, L. 2000. Biokimia. Sadikin, M. penerjemah; Zahir S. S,

Setiadi E. Edisi 4, volume 2. Penerbit Buku Kedokteran EGC,

Jakarta: Terjemahan dari: Biochemistry.

Terpstra, A. H. M., Lapre, J. A., De Vries, H. T and A. C. Beynen.

1998. Dietary Pectin With High Viscosity Lowers Plasma And

Liver Cholesterol Concentration And Plasma Cholesteryl Ester

Transfer Protein Activity In Hamsters. J. Nutr., 128: 1944 –

1949.

fisiologi hewan176

http://www.ravnskov.nu/cholesterol.htm

Terpstra, A. H. M., Lapre, J. A, De Vries, H. T and A. C. Beynen. 2002.

The Hypocholesterolemic Effect Of Lemon Peels, Lemon

Pectin, And The Waste Stream Material Of Lemon Peels In

Hybrid F1B Hamsters. Eur. J. Nutr., 41: 19-26.nd

Williams, S. R. 1973. Nutrion and Diet Therapy. 2 Ed. The CV.

Mosby Company. Saint Louis.

Winarno, F. G. 1984. Kimia Pangan dan Gizi. Penerbit PT. Gramedia.

Wirahadikusumah, M. 1985. Biokimia Metabolisme Energi,

Karbohidrat dan Lipid. Bandung. Penerbit ITB.

177siklus kreb

Adenilat siklase : enzim yang mengubah ATP menjadi AMP

siklik sebagai respons terhadap suatu sinyal

kimiawi

Aldehida : molekul organic dengan gugus karbonil yang

terletak pada ujung kerangka karbon

AMP siklik : adenosine monofosfat siklik, molekul

(cAMP, cyclic berbentuk cincin yang dibuat dari ATP yang

AMP) merupakan molekul penyisalan intraseluler

umum (second messenger) pada sel

eukariotik

Androgen : hormone steroid utama pada seks jantan,

misalnya testosterone, yang menstimulasi

perkembangan dan pemeliharaan system

reproduktif jantan dan sifat – sifat seks

sekunder

Antibodi : immunoglobulin pengikat antigen yang

GLOSARIUM

dihasilkan oleh sel limfosit B, berfungsi

sebagai efektor dalam suatu respons imun

Antigen : makromolekul asing yang bukan merupakan

bagian dari organisme inang dan yang

memicu munculnya respons imun

Arteriosklerosis : penyakit kardiovaskuler yang disebabkan

oleh pembentukan kerak keras di dalam arteri

Asam amino : molekul organic yang memiliki gugus

karboksil maupun gugus amino. Asam amino

berfungsi sebagai monomer protein

Asam amino : asam amino yang tidak dapat disintesis

sendiri oleh sel – sel tubuh hewan atau

manusia sehingga harus tersedia dalam

makanan. Ada 9 asam amino esensial yang

dibutuhkan oleh tubuh, yaitu histidin, lisin,

leusin, isoleusin, metionin, valin, treonin,

venilalanin, triptofan

Asam amino non : asam amino yang dapat disintesis oleh sel –

esensial sel tubuh hewan atau manusia dari suplai

nitrogen. Ada 11 asam amino esensial yang

dibutuhkan oleh tubuh, yaitu alanin, arginin,

asparagin, asam aspartat, asam glutamat,

glutamin, glisin, serin, prolin, sistein, tirosin

Asam amino semi : asam amino yang pada kondisi tertentu tidak

esensial dapat disintesis oleh sel – sel tubuh. Ada 4

asam amino semi esensial, yaitu argin,

glutamine, sistein, tirosin

fisiologi hewan180

Asam lemak : asam karboksilik dengan rantai karbon

(fatty acid) panjang. Asam lemak bervariasi panjang,

jumlah dan lokasi ikatan gandanya; tiga asam

lemak berikatan dengan satu molekul gliserol

akan membentuk lemak

Asam lemak jenuh (saturated fatty acid) asam lemak dimana

semua karbon dalam ekor hidrokarbon

dihubungkan oleh ikatan tunggal, sehingga

memaksimumkan jumlah atom hydrogen

yang dapat berikatan dengan kerangka

karbon

Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid) asam lemak yang

memiliki satu atau lebih ikatan ganda antara

karbon – karbon dalam ekor hidrokarbon.

Ikatan tersebut mengurangi jumlah atom

hydrogen yang terikat ke kerangka karbon

Asetil CoA (asetyl CoA) senyawa awal atau pembuka untuk siklus

Krebs dalam respirasi seluler; terbentuk dari

suatu fragmen asam piruvat yang terikat pada

suatu koenzim

Asetilkolin salah satu neurotransmitter yang paling umum; berfungsi

dengan cara mengikatkan diri pada reseptor

dan mengubah permeabilitas membran

pascasinaptik terhadap ion spesifik, yang

selanjutnya akan membuat membran

mengalami depolarisasi atau hiperpolarisasi

ATP (adenosine triphosphate = adenosin trifosfat) nukleosida

181siklus kreb

tr ifosfat mengandung adenin yang

mengeluarkan energi bebas ketika ikatan

fosfatnya dihidrolisis. Energi ini digunakan

untuk menggerakkan reaksi endergonik

(yang memerlukan energi) dalam sel

ATP sintase (ATP synthase) kumpulan beberapa protein membran

yang ditemukan di dalam krista mitokondria

yang berfungsi dalam kemiosmosis dengan

rantai t ransport elektron terdekat ,

menggunakan energi dar i gradien

konsentrasi ion hidrogen untuk membuat

ATP. ATP sintase menyediakan suatu tempat

persinggahan yang dilalui ion hidrogen yang

akan berdifusi ke dalam matriks mitokondria

Deaminasi adalah proses penghilangan gugus amin sehingga akan

membentuk senyawa baru. Proses deaminasi

membutuhkan oksigen yang diperlukan

untuk oksidasi dengan melibatkan enzim

dehidrogenase.

Difusi kecenderungan spontan suatu bahan untuk berpindah

menuruni gradien konsentrasinya dari daerah

dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke

konsentrasi yang lebih rendah

Difusi yang dipermudah (facilitated diffusion) aliran molekul atau

ion secara spontan, yang terikat ke suatu

protein pembawa spesifik, melewati suatu

membran biologis menuruni gradien

fisiologi hewan182

konsentrasinya

Disakarida : gula yang terdiri atas dua monomer

monosakarida yang dihubungkan melalui

sintesis dehidrasi (pembentukan air)

Energi : kapas i t as a tau kemampuan un tuk

melaksanakan pekerjaan dengan cara

menggerakkan materi melawan gaya yang

berlawanan

Enzim : suatu kelas protein yang berfungsi sebagai

katalis, agen kimiawi yang mengubah laju

suatu reaksi tanpa dikonsumsi oleh reaksi itu

Epinefrin : hormon yang dihasilkan sebagai respons

terhadap stress, juga disebut adrenalin

Eritrosit : sel darah merah, mengandung hemoglobin,

yang berfungsi mengangkut oksigen di

dalam sistem sirkulasi atau sistem peredaran

Estrogen : hormon seks steroid betina yang utama, yang

dihasilkan di dalam ovarium oleh folikel

yang sedang berkembang selama paruh

pertama siklus estrus dan dalam jumlah yang

lebih kecil oleh korpus luteum selama paruh

kedua siklus estrus. Estrogen merangsang

perkembangan dan pemeliharaan sistem

reproduksi betina dan ciri – ciri seks sekunder

Fermentasi : proses katabolik yang membuat sejumlah

tertentu ATP dari glukosa tanpa rantai

transport elektron dan yang menghasilkan

183siklus kreb

produk akhir yang khas, seperti etil alkohol

atau asam laktat

Filamen : komponen sitoskeleton atau kerangka sel

intermediet yang meliputi semua filamen yang

ukurannya berada diantara ukuran

mikrotubula dan mikrofilamen

Fosfolipid : molekul yang menyusun bilayer bagian

(phospholipid) dalam membran biologis, yang memiliki

kepala hidrofilik dan polar, dan ekor

hidrofobik yang non – polar. Fosfolipid

merupakan trigliserida dengan posisi karbon

ketiga ditempati oleh gugus fosfat dan gugus

basa yang mengandung nitrogen

Fosforilasi : produksi ATP dengan menggunakan energi

oksidatif yang diperoleh dari reaksi redoks pada suatu

rantai transport elektron

Fotosintesis : pengubahan energi cahaya menjadi energi

kimiawi yang disimpan dalam bentuk

glukosa atau senyawa organik lainnya,

terjadi pada tumbuhan, algae, dan prokariot

tertentu

Glikogen : polisakarida cadangan yang terdiri atas

monomer glukosa yang bercabang banyak

dan yang ditemukan dalam sel hati dan otot;

pada manusia atau hewan

Glikokalik : manter longgar pada bagian permukaan luar

(glycocalyx) sel hewan yang terbuat dari oligosakarida

fisiologi hewan184

yang lengket

Glikolisis : pemecahan glukosa menjadi piruvat.

Glikolisis adalah suatu jalur metabolisme

yang terjadi pada semua sel hidup berfungsi

sebagai titik permulaan untuk fermentasi

atau respirasi aerobik

Glukagon : hormon peptida yang disekresikan oleh sel –

(glucagon) sel endokrin pankreas yang berfungsi untuk

menaikkan kadar gula darah, yang

merupakan hormon yang berlawanan dengan

fungsi insulin

Gugus amino : gugus fungsional yang terdiri dari satu atom

(amino group) nitrogen yang berikatan dengan dua atom

hidrogen; dapat bertindak sebagai basa

dalam suatu larutan, yang menerima ion

hidrogen dan mendapatkan suatu muatan

positif

Gugus hidroksil : gugus fungsional yang terdiri atas suatu atom

(hydroxyl group) hidrogen yang digabungkan dengan atom

oksigen oleh ikatan kovalen polar. Molekul

yang memiliki gugus fungsional ini menjadi

larut dalam air dan disebut alkohol

Gugus karboksil : gugus fungsional yang ditemukan pada asam

(carboxyl group) organik, terdiri atas suatu atom karbon

tunggal yang berikatan dengan suatu atom

oksigen dan juga berikatan dengan sebuah

gugus hidroksil

185siklus kreb

Hemoglobin : protein mengandung besi dalam sel darah

merah yang berikatan secara reversibel

dengan oksigen

Hidrofilik : mempunyai afinitas terhadap air

Hidrolisis : proses kimiawi yang melisiskan atau

memutuskan molekul dengan cara

penambahan air; suatu proses yang sangat

esensial dalam pencernaan

Hiperlipidemia : adalah suatu keadaan yang ditandai oleh

peningkatan kadar lipid/lemak darah

Homeostasis : kondisi fisiologis yang mantap dalam tubuh

Hormon : salah satu diantara banyak jenis sinyal

kimiawi yang beredar pada semua organisme

multiseluler yang dibentuk dalam sel – sel

terspesialisasi, yang beredar dalam cairan

tubuh dan mengkoordinasikan berbagai

bagian organisme dengan cara berinteraksi

dengan sel – sel target

Hidrofobik : yang mempunyai ketidaksukaan atau

menolak air; cenderung bersatu atau

membentuk butiran di dalam air

Inositol : (inositol trifosfat atau IP3) messenger kedua

yang berfungsi sebagai intermidiet diantara

hormon non steroid tertentu dan messenger

ketiga, suatu peningkatan dalam konsentrasi 2+

Ca sitoplasmik

Karbohidrat : gula (monosakarida) atau salah satu dari

fisiologi hewan186

dimernya (disakarida) atau polimernya

(polisakarida)

Karotenoid : pigmen aksesoris berwarna kuning dan

jingga di dalam kloroplast tumbuhan; dengan

cara menyerap panjang gelombang cahaya

yang tidak dapat diserap oleh klorofil,

pigmen ini akan memperluas spektrum

warna sehingga dapat menggerakkan

fotosintesis

Karsinogenik : agen kimia yang bersifat menyebabkan

kanker

Kelenjar endokrin : kelenjar tak bersaluran yang mensekresikan

(endocrine gland) hormon secara langsung ke dalam aliran

darah

Klorofil : pigmen hijau yang terdapat dalam kloroplast

tumbuhan; klorofil a dapat berpartisipasi

langsung dalam reaksi terang, yang

mengubah energi cahaya matahari menjadi

energi kimiawi

Koenzim : molekul organik yang berfungsi sebagai

kofaktor. Sebagian besar vitamin berfungsi

sebagai koenzim di dalam reaksi metabolik

yang penting

Kofaktor : setiap molekul atau ion non protein yang

diperlukan agar suatu enzim bisa berfungsi

dengan baik. Kofaktor dapat berikatan secara

permanen dengan tempat aktif enzim atau

187siklus kreb

bisa berikatan secara longgar dengan substrat

selama katalisis

Kolesterol : steroid yang menyusun komponen esensial

membran sel hewan dan bertindak sebagai

molekul prekursor untuk sintesis steroid lain

yang penting secara biologis

Lemak (triasil : senyawa biologis yang terdiri atas tiga asam

gliserol) lemak utama yang diikatkan dengan satu

molekul gliserol

Lemak netral : adalah lemak yang padat pada suhu kamar

dan berubah menjadi minyak pada saat

mencair

Lesitin : adalah merupakan ikatan antara asam fosfat

(fosfatidilkolin) dan basa yang mengandung N – kolin;

berfungsi memudahkan pengangkutan dan

p e n g g u n a a n a s a m l e m a k d e n g a n

menggunakan enzim lesitin – kolesterol

asiltransferase sebagai katalisator

Lignin : bahan keras yang terkubur dalam matriks

selulosa dinding sel tumbuhan berpembuluh

yang berfungsi sebagai adaptasi yang penting

untuk mendukung spesies terestrial

Lipid : salah satu keluarga senywa, yang meliputi

lemak, fosfolipid, dan steroid yang tidak larut

dalam air

Lipoprotein : protein yang terikat dengan lipid; meliputi

lipoprotein berdensitas rendah (LDL) dan

fisiologi hewan188

lipoprotein berdensitas tinggi (HDL) yang

mengangkut lemak dan kolesterol dalam

darah

Matriks : substansi dimana sel – sel jaringan hewan

ekstraseluler berada; terdiri atas protein dan polisakarida

(ECM, extrasellular

matriks)

Matriks : komponen non hidup pada jaringan ikat,

yang terdiri atas suatu anyaman serat yang

terkubur dalam bahan dasar homogen yang

bisa berbentuk cairan, seperti jeli atau

padatan

Matriks : ruangan mitokondria yang terbungkus oleh

mitokondria membran dalam dan mengandung enzim dan

substrat untuk siklus Krebs

Metabolisme : totalitas proses kimiawi suatu organisme,

yang terdiri atas jalur – jalur katabolik dan

anabolik

Mikrofilamen : protein aktin berbentuk batang padat dalam

sitoplasma hampir semua sel eukariotik,

yang membentuk sebagian sitoskelet dan

yang bekerja secara sendirian atau bersama –

sama dengan miosin untuk menyebabkan

kontraksi sel

Mikrotubul : protein tubulin berbentuk batang berlubang

dalam sitoplasma hampir semua sel

eukariotik dan pada silia, flagela dan

189siklus kreb

sitoskelet

Mitokondria : organel pada sel eukariotik yang berfungsi

sebagai tempat respirasi sellular

Monosakarida : karbohidrat yang paling sederhana, yang

secara sendirian tetap aktif atau yang

berfungsi sebagai monomer untuk disakarida

dan polisakarida. Juga dikenal sebagai gula

sederhana, rumus molekul monosakarida

umumnya adalah kelipatan CH O2

+NAD : koenzim yang ditemukan dalam semua sel

(nicotinamide yang membantu enzim memindahkan

adenine elektron selama reaksi redoks metabolisme

dinucleotide)

Oksidasi : hilangnya elektron dari suatu substansi yang

terlibat dalam reaksi redoks

Ovarium : struktur yang menghasilkan gamet betina dan

hormon reproduktif

Pati (starch, : polisakarida cadangan pada tumbuhan yang

polisakarida) keseluruhannya terdiri atas glukosa

Polipeptida : polimer atau rantai yang terdiri dari banyak

asam amino yang diikatkan bersama oleh

ikatan peptida

Polisakarida : polimer yang terdiri dari sampai lebih dari

sejuta monosakarida, terbentuk melalui

sintesis kondensasi

Protein kinase : suatu enzim yang memindahkan gugus fosfat

dari ATP ke suatu protein

fisiologi hewan190

Protein : polimer biologis tiga domensi yang dibangun

dari kumpulan 20 jenis monomer yang

berbeda yang disebut asam amino

Reduksi : perolehan elektron oleh suatu substansi yang

terlibat dalam reaksi redoks

Respirasi sellular : jalur katabolik yang paling umum dan paling

efisien untuk menghasilkan ATP, dimana

oksigen dikonsumsi sebagai reaktan bersama

– sama dengan bahan bakar organik.

Respirasi seluler merupakan proses yang

melibatkan sistem rantai transport elektron

dan proses oksidasi – fosforilasi.

Ribosa : komponen gula pada RNA

Ruminansia : hewan seperti sapi atau domba dengan

lambung komplek yang dibagi dalam

beberapa ruangan (poligastrik) yang

dikhususkan untuk pola makan herbivora

Second messenger : molekul atau ion non protein kecil yang larut

(messenger kedua) dalam air, misalnya ion kalsium atau AMP

siklik, yang merelai sinyal ke bagian dalam

sel sebagai respons terhadap sinyal yang

diterima oleh protein reseptor sinyal

Safonifikasi : a d a l a h p r o s e s h i d r o l i s i s d e n g a n

menggunakan bahan alkali

Selulosa : polisakarida struktural dinding sel yang

terdiri atas monomer glukosa yang diikat

dengan ikatan β – 1, 4 – glikosidik

191siklus kreb

Serat (fiber) : suatu jenis sel berlignin yang memperkuat

xilem angiospermae dan berfungsi untuk

memberikan dukungan mekanis; sel

slerenkima pipih dan runcing yang

umumditemukan dalam bentuk berkas

Siklus Krebs : siklus kimiawi yang melibatkan delapan

tahapan yang menyempurnakan perombakan

metabolik molekul glukosa menjadi

karbondioksida; terjadi di dalam mitokondria

Siklus aerobik : proses metabolisme yang terjadi secara

berulang dengan membutuhkan oksigen,

mengacu pada proses seluler yang

memerlukan oksige

Siklus anaerobik : proses metabolisme yang terjadi secara

berulang tanpa memerlukan oksigen

mengacu pada proses seluler tanpa oksigen

dan mungkin akan teracuni oleh kehadiran

oksigen

Sistem limbik : sekelompok nukleus (kumpulan badan sel

(limbic system) saraf) pada bagian bawah otak depan

mamalia yang berinteraksi dengan kortek

serebri dalam penentuan emosi; meliputi

hipokampus dan amigdala

Sistem saraf : suatu subdivisi dari sistem saraf motoris

otonom vertebrata yang mengatur lingkungan

internal; terdiri atas divisi simpatik dan

parasimpatik

fisiologi hewan192

Sistem saraf pusat : pada hewan vertebrat otak dan sumsum

(CNS, central tulang belakang (medula spinalis)

nervous system)

Sistem saraf : cabang divisi motoris sistem saraf tepi

somatis (somatic vertebrata yang terdiri atas neuron motoris

nervous system) yang membawa sinyal ke otot rangka sebagai

respons terhadap rangsangan eksternal

Sistem saraf tepi : neurons sensoris dan motoris yang

(PNS, peripheral berhubungan dengan sistem saraf pusat

nervous system)

Sitokrom : protein yang mengandung besi, suatu

(sitokrom P – 45 konponen rantai transport elektron dalam

oksidase) mitokondria

Sitoplasma : keseluruhan isi sel selain nukleus, dan

dibungkus oleh membran plasma

Sitoskeleton : jaringan kerja yang terdiri mikrotubula,

mikrofilamen, dan filamen intermidiet yang

bercabang di seluruh sitoplasma dan

melakukan berbagai fungsi mekanis dan

transport

Sitosol : bagian semicair sitoplasma

Testis : organ reproduksi jantan atau gonad, dimana

sperma dan hormon reproduksi dihasilkan

Tirosin kinase : enzim yang mengkatalisis transfer gugus

fosfat dari ATP ke asam amino tirosin dalam

suatu protein substrat

Transport aktif : pergerakan suatu substansi melewati suatu

193siklus kreb

membran biologis melawan gradien

konsentrasi atau elektrokimiawi dengan

bantuan input energi dan protein transport

spesifik

Transport pasif : difusi suatu bahan melewati membran

biologis

Transaminasi : adalah proses pemindahan gugus amin dari

satu asam amino untuk membentuk asam

amino baru. Proses transaminasi melibatkan

enzim transaminase atau amino-transferase

dengan kofaktor enzim piridoksal fosfat

fisiologi hewan194

FISIOLOGI hewan Buku ini membahas tentang konsep fisiologi yang dapat digunakan sebagai referensi dalam proses perkuliahan dan sebagai acuan bagi mahasiswa dalam mengembangkan keilmuan di bidang Fisiologi. Pembahasan isi buku ini dimulai dengan metabolism karbohidrat yang berisi penjelasan tentang energi, penggunaan dan jalur energi, jenis, fungsi, klasifikasi, dan sumber karbohidrat, jalur pemrosesan, pencernaan, dan metabolism karbohidrat di dalam tubuh. Metabolisme lemak berisi penjelasan tentang jenis lemak, klasifikasi, nomenklatur lemak, sifat, dan fungsi lemak, pencernaan, absorbs, transportasi, dan metabolism lemak. Selanjutnya, dibahas pula tentang metabolisme protein yang berisi penjelasan tentang pengertian protein, pencernaan protein, absorbs dan transportasi asam-asam amino, metabolisme protein dan asam-asam amino. Dalam upaya melengkapi pembahasan tentang metabolism karbohidrat, lemak, dan protein, buku ini berisi penjelasan pula tentang siklus Krebs sebagai proses lanjutan dari ketiga metabolism tersebut.

Dr. Sunarno, S.Si, M.Si dilahirkan di Klaten (Jawa Tengah), 22 September 1973. Ia menyelesaikan pendidikan Sarjana di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Diponegoro, Semarang (1997), Magister Bidang Fisiologi dan Biologi Perkembangan di Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung (2003), dan Doktor dalam Bidang Ilmu – Ilmu Faal dan Khasiat Obat di Sekolah Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor (2012). Ia sekarang.

Dosen di Bidang Fisiologi pada Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro.Selain aktif terlibat dalam pengembangan dan pemahaman sains, penelitian dan pengabdian masyarakat, validasi riset khusus vector dan reservoir penyakit, ia juga telah menerbitkan beberapa artikel di jurnal nasional terakreditasi maupun jurnal internasional.

MadinaJl. Bulusan XI/5 Semarang

(024) 76482660

Documents

buku v 17 - doc-pak.undip.ac.id