metabolisme karbohidrat

METABOLISME KARBOHIDRAT PADA ORANG PUASA

Sel-sel tubuh manusia dapat memperoleh energi dari glukosa, asam lemak bebas, triasil gliserol, dan asam amino yang tersedia di plasma darah atau dari bahan yang tersimpan dalam jaringan-jaringan tubuh sebagai cadangan energi berupa glikogen (otot dan hati), lemak (jaringan adiposa di bawah kulit), dan protein (otot). Total energi yang dapat diperoleh seseorang dengan berat badan 70 kg, baik dari plasma darah (113 kilokalori) maupun jaringan tubuh (166.740 kilokalori), sebenarnya dapat menyuplai kebutuhan selama satu sampai tiga bulan, tergantung aktivitasnya.

Berpantang makan dan minum dalam puasa (fasting) bagi seorang Muslim mempunyai rentang waktu antara 16-18 jam. Rentang waktu itu terbagi menjadi fase penyerapan makanan (fed state) dan pasca penyerapan (fasting state). Setelah sahur (fase penyerapan), makanan yang kita makan dalam bentuk molekul kompleks seperti karbohidrat polisakarida, protein, dan lemak akan didigesti di saluran cerna menjadi molekul sederhana seperti glukosa, asam amino, asam lemak, dan gliserol.

Molekul sederhana ini akan diabsorbsi (diserap) dan ditranspor dari usus ke hati. Selanjutnya dimetabolisme di hati dan dibawa ke jantung untuk didistribusikan ke seluruh sel tubuh melalui aliran darah dan dimanfaatkan sebagai sumber energi dan bahan baku untuk sintesis makromolekul yang dibutuhkan.

Absorbsi makanan ini berlangsung antara tiga sampai enam jam, tergantung jumlah dan kandungan makanan yang dikonsumsi saat sahur. Bersahur dengan jenis makanan yang kompleks (polisakarida) dan berenergi tinggi dari sumber karbohidrat (nasi, roti, madu) serta banyak mengandung serat (sayur dan buah) akan memperlambat pengosongan lambung sehingga masa absorbsi lebih lama/rasa lapar lebih lambat.

Setelah mengonsumsi makanan di waktu sahur, kadar glukosa, lemak, dan asam amino dalam darah akan meningkat. Kondisi ini direspons oleh otak dengan mengirim sinyal ke sel beta-pulau langerhans pankreas untuk memproduksi hormon insulin (hormon anabolik) dan menghambat pembentukan hormon glukagon. Insulin kemudian dibawa aliran darah ke sel/organ target (terutama otot dan hati) yang memiliki reseptor terhadap insulin.

Interaksi insulin dan reseptornya mengakibatkan glukosa darah dapat masuk ke dalam sel melalui transpor glukosa (GLUT) sehingga glukosa dalam darah dari proses absorbsi terangkut dan dapat dimanfaatkan oleh sel. Glukosa selanjutnya dioksidasi menjadi energi dan disimpan dalam bentuk glikogen sebagai cadangan energi, terutama di sel-sel otot (digunakan oleh otot saja) dan hati (cadangan glukosa untuk semua organ) melalui proses glikogenesis. Keadaan ini terjadi sampai pagi hari menjelang siang.    Dalam kondisi normal makanan yang mengandung karbohidrat akan dipecah menjadi glukosa. Melalui proses glikolisis, mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat yang kemudian diubah menjadi asetil KoA untuk masuk ke dalam siklus asam sitrat atau siklus krebs akan membentuk 2 NADH, 1 ATP, dan 1 FADH jadi energi yang dihasilkan dalam satu siklus 10 ATP. Sebagian dari energi ini akan digunakan dan sebagian disimpan dalam bentuk glikogen pada otot dan hati.

Selama fase fasting state, terjadi proses katabolisme, unsur-unsur zat makanan dirombak melalui proses oksidasi untuk menghasilkan energi. Energi yang dibutuhkan oleh tubuh dipasok dari cadangan makanan (glikogen) karena tidak ada lagi makanan yang diabsorbsi usus.

Rasa lapar dan mengantuk yang terjadi menjelang siang sebenarnya disebabkan oleh rendahnya kadar glukosa darah akibat berakhirnya fase absorbsi. Akan tetapi, kondisi ini tidak berlangsung lama karena rasa lapar akan direspons oleh otak yang memang mengandalkan pasokan energi dari glukosa. Otak mengirimkan sinyal ke pankreas untuk memproduksi hormon glukagon dan menghentikan pelepasan insulin sehingga memacu perombakan makromolekul.

Selama fase ini, hati berperan penting memasok kebutuhan glukosa pada organ-organ yang penting seperti otak, saraf dan sel darah merah (eritrosit) yang mengandalkan kebutuhan energi dari bahan bakar glukosa. Pasokan glukosa tersebut tetap dapat memenuhi kebutuhan sampai waktu berbuka, untuk itu tubuh menjadi lemas karena dalam usus tidak ada pasokan glukosa.

Proses lipolisis (pemecahan lemak) yang terjadi di hati tidak hanya bermanfaat menyediakan energi dalam jumlah besar, tetapi juga berefek pada detoksikasi dengan ikut mendegradasi zat beracun yang terlarut dalam lemak.

Beberapa penelitian terkait dengan puasa melaporkan terjadinya peningkatan aktivitas makrofag, leukosit, limfosit, neutrofil, monosit, sel natural killer, dan peningkatan kadar antibodi yang berperan dalam imunitas baik dalam melawan mikroorganisme penyebab penyakit (virus dan bakteri) maupun melawan sel kanker.

Saat berbuka puasa, kebutuhan tubuh akan enegi dan air disuplai kembali sebelum tubuh merasa berat dan mengalami gangguan. Kurma atau makanan/minuman manis (gula sederhana) akan cepat memulihkan kadar glukosa darah yang sangat dibutuhkan dan mudah/langsung dimetabolisme oleh otak

               MNNMN   Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.

Proses glikogenesis adalah sebagai berikut :

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.  

3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi.

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin. 

Glikogenolisis adalah reaksi hidrolisis glikogen menjadi glukosa, perubahan glikogen menjadi sumber energi merupakan proses katabolisme cadangan sumber energi. Enzim utama yang berperan dalam glikogenolisi ini adalah glikogen fosforilase. Glikogen dalam hati akan di glikogenolisis setelah 12-18 jam puasa. Glikogen dalam otot hanya akan mengalami glikogenolisis setelah seseorang melakukan olah raga yang berat dan lama.

Glikogenolisis adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis, untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtoma hipoglisemia. Pada glikogenolisis, glikogen digradasi berturut-turut dengan 3 enzim, glikogen fosforilase, glukosidase, fosfoglukomutase, menjadi glukosa. Hormon yang berperan pada lintasan ini adalah glukagon dan adrenalin.

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase.

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Berbeda dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energi, yang energi itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP.

KESIMPULAN

            Pada saat seseorang menjalankan puasa, maka asupan makanan dalama tubuh terutama karbohidrat akan berkurang. Dalam keadaan tersebut tubuh memberikan kompensasi, sehingga masih dapat terjadi keseimbangan di dalam tubuh. Dalam memberikan kompensasinya, tubuh akan merubah sedikit metabolisme karbohidrat. Biasanya pada orang normal metabolisme karbohidrat sumber karbohidrat akan segera diubah menjadi monosakarida (glukosa) kemudian melalui siklus krebs dan di dapat energi, energi akan digunakan untuk metabolisme sel-sel tubuh. Jika semua kebutuhan energi telah terpenuhi, tetapi masih ada glukosa yang tersisa, maka glukosa akan diubah menjadi glikogen sebagai cadangan makanan dan disimpan paling banyak di hati dan otot. Begitu seterusnya siklus tersebut berjalan.

Namun, keadaaan puasa ada dua tahap atau fase yang terjadi yaitu fasting state dan fasting time. Fase fasting state adalah keadaan dimana terjadi absorbsi karbohidrat oleh tubuh yaitu terjadi 3-6 jam setelah makan sahur. Pada fase ini ada 2 metabolisme glukoaa yang terjadi, glikolisis dan glikogenesis. Sedangkan fase fasting time adalah keadaan dimana di dalam darah terjadi penurunan kadar gula yaitu terjadi 6 jam setelah makan sahur sampai saat akan berbuka puasa. Pada fase ini terjadi proses glikogenolisis. Pada keadaan inilah yang menyebabkan rasa lemas, pusing, lapar serta penurunan kosentrasi pada tubuh ketika seseorang menjalankan puasa.