BIOKIMIA PENCERNAAN

Hormonal Regulation of Fuel MetabolismDepartment of BiochemistryFaculty of Medicine UNHASBiomedical Science 2Makassar, 7th March 2013

Biokimia Sistem Pencernaan dan MetabolismePengantar Homeostasis MetabolikHormon utama dari Homeostasis MetabolikSintesis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonMekanisme Aksi HormonPengantarPenyesuaian kadar glukosa darah menit demi menit mendekati 4,5 mM (80-100 mg / dL) melibatkan gabungan aksi dari insulin, glukagon, epinefrin, dan kortisol pada proses metabolisme yang banyak dalam jaringan tubuh, tetapi terutama dalam hati, otot, dan jaringan adiposa

PengantarPengantarSel-sel hidup membutuhkan sumber bahan bakar yang tetap untuk memperoleh ATP sebagai pemeliharaan fungsi sel normal dan pertumbuhanKeseimbangan harus terjadi antara karbohidrat, lemak, dan asupan proteinJika terjadi kebutuhan yang mendesak , maka akan diambi dari cadangan untuk memenuhi kebutuhan dasar kehidupan sel normal.Jika diperlukan mobilisasi dan sintesis.Homeostasis MetabolikIntegrasi antara Jaringan diperlukan untuk homeostasis metabolik, dicapai dalam tiga cara:1. Konsentrasi nutrisi atau metabolit dalam darah mempengaruhi tingkat di mana mereka digunakan dan disimpan dalam jaringan yang berbeda2. Hormon membawa pesan ke jaringan individu tentang keadaan fisiologis tubuh dan permintaan atau pasokan nutrisi.

3. Sistem saraf pusat menggunakan sinyal saraf untuk mengontrol metabolisme jaringan, secara langsung atau melalui pelepasan hormon. Proses pembebasan energi dr zat sumber energi dgn proses kimia menggunakan Oxigen (O2) shg dihasilkan energi kimia ATP untuk kegiatan kehidupan seperti ;Syntesa/anbolisme, sistim gerak,pertumbuhan,kehamilan dll.

Homeostasis Metabolik.Sumber energi utama.Respirasi glukosa sederhana.C6H20O6 + 6.O2 6 H2O + 6 CO2 + En.Rx.ini melalui 3 tahap.1. Glikolisis.2.Daur Kreebs.3.Transfort Elektron respirasi.Glikolisis; Perubahan awal Glukose menjadi btk lain yi; Fruktosa 1,6 DiPh. 3 Di.Ph.gliseraldehyda(triosa) Piruvat.Hasilnya; 2 mol As.Pyruvat,2 NADH berfs sebagai sumber Elektron tinggi ,2 ATP setiap mol glukosa.Daur Krebs (Daur Trikarboksilat = Siklus asam sitrat ;proses pembongkaran asam pyruvatsecara aerobis H2O + CO2 + Energi kimia.Rantai transfortasi Elektron Respirasi.Elektron + ion H sebagai NADH + H+ td; 22 FAD2 shg dalam mitokhondria terjadi oksidasi melalui pengaktipan elektron shg terbtk Air + CO2.Jumlah Energi ATP didapat dari :- Glikolisis ...2 ATP.- Daur Krebs......................2 ATP. - Rrantai transfort elektron30 ATP- Perub, 2 FADH2 + )2 2 FAD + 2 H2O.4 ATP.Total 1 mol glukosa 38 mol. ATP.

Homeostasis MetabolikInsulin dan glukagon adalah dua hormon utama yang mengatur penyimpanan bahan bakar dan mobilisasiInsulinHormon anabolik utama dari tubuhMeningkatkan penyimpanan bahan bakar dan pemanfaatannya untuk pertumbuhanGlukagon adalah hormon utama dari mobilisasi bahan bakar

Hormon lainnya, seperti epinefrin, yang dilepaskan sebagai respon dari sistem saraf pusat pada hipoglikemia, olahraga, atau jenis lain dari stres fisiologisEpinefrin dan hormon stres lainnya juga meningkatkan kemampuan dari bahan bakar (fuels)

Homeostasis Metabolik

EpinephrinCortisolHomeostasis MetabolikInsulinInsulin adalah hormon anabolik utama yang meningkatkan penyimpanan nutrisi1. glukosa sebagai glikogen penyimpanan dalam hati dan otot2. konversi glukosa menjadi trigliserida di hati dan menyimpannya dalam jaringan adiposaHormon utama dari Homeostasis Metabolik3.Manfaat asam amino dan sintesis protein dalam otot rangka4. Peningkatan sintesis protein albumin darah dan lainnya oleh hati5. Meningkatkan penggunaan glukosa sebagai bahan bakar dengan cara merangsang pelepasan ke dalam otot dan jaringan adiposa6. insulin bertindak untuk menghambat mobilisasi bahan bakarHormon utama dari Homeostasis MetabolikSejarah Insulin dan Diabetes.-Tahun 1921 ditemukan pertama kali hubungan antara Hyperglikemia ( DM ) dengan kegagalan syntese Insulin.-1860 Langerhans menemukan pertama kali pulau3 pankreas yang memproduksi insulin.-1889 Von Mering dan Minkowsky melakukan pankreoectomi menyebabkan peninggian gula darah.1909 de Meyer dan 1917 Shrfei-Shaffer mulai mempublikasikan antara kegagalan insulin sebagai penyebab DM.-1921 Banting dan Bestmengextraksi pertama kali dengan memakai Ethanol asam ,mempunyai aktipitas Hypoglikemik kuat. - 1925 Abel pertama kali menghablurkan protein hormon secara kimiawi.- 1955 Sanger melakukan syntesa protein hormon insulin untu dipakai secara klinis- - Dipermodern produksi secara komersial pada 1967 oleh Steiner .Katzoyanis,Zhan dkk dalam bentuk molekul prekursor besar.

Struktur kimia insulin.- Merupakan polypeptida heterodimer.- Terdiri 3 rantai A & B dihubungkan oleh 2 jembatan disulfida ( S-S ) antara molekul Cystein(C) ; CA 7 CB 7 & CA 20 CB 19 juga pada rantai A pd CA 6 CA 11.- Rantai A td; 21 AA & rantai B td ; 30 AA. - Rantai A;8,9 & 10 berbeda2 pada berbagai spesies seperti sapi,babi dan manusia tetapi bioavaibilitas sama.Posisi dan regio rumus kimia sangat penting yi;* Posisi 3 ikatan S-S.* Residu hydropobik terminal karboksi rantai B.* Regio terminal amina karboksi rantai A.menntukan bioavaibilitas insulin.- Faktor intermediate pelepasan insulin;1. Glukosa; konsentrasi ambang 80 100 mg/dl. Respon maximal pada 300- 500 mg/dl.2. Hormonal : adrenegik menghambat, sedang adrenergik meransang pengeluran insulin dengan meningkatkan cAMP.GH.Kortisol.laktogen plasenta,oestrogen,progestin dalam bentuk berlebih dan pajanan lama meningkatkan sekresi .3. Prefarat Parmakologik. -Sulfonyl urea. - Tolbutamide. Bekerja pada pompa K.

Efek Insulin pada organ.Hati; - membantu proses glikogenesis.- Meningkatkan sintesa tryglise rida,kholesterol, VLDL.- Meningkatkan sintesa protein.- Menghambat proses glikogenolisis.- Menghambat Ketogenesis.- Menghambat glukoneogenesisi.OTOT;- Membantu sintesa protein.- meningkatkan transfort protein.- Meransang syntese protein ribosom- membantu syntese glikogen.Jaringan Lemak.- Membantu penyimpanan trigliserida.- Meningkatkan transfort glukosa kedalam sel lemak.- Menghambat lipolisis intrasel.

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikPelepasan insulin dari sel beta pankreas ditentukan terutama oleh tingkat glukosa darahTingkat tertinggi insulin terjadi sekitar 30 sampai 45 menit setelah memakan makanan tinggi karbohidratMereka kembali ke level basal sebagai konsentrasi glukosa darah jatuh sekitar 120 menit setelah makan.

Hormon utama dari Homeostasis Metabolik

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikGlukagonGlukagon bertindak untuk menjaga tersedianya bahan bakar dalam glukosa diet dengan:Merangsang pelepasan glukosa dari glikogen hatiMerangsang glukoneogenesis dari laktat, gliserol, dan asam aminoHubungannya dengan penurunan insulin, dengan cara memobilisasi asam lemak dari trigliserida adiposa sebagai penyedia sumber alternatif bahan bakarHormon utama dari Homeostasis MetabolikTempat dari aksi glukagon secara prinsipal pada hati (liver) dan jaringan adiposa (adipose tissue)Hal ini tidak berpengaruh pada metabolisme otot rangka karena sel-sel otot kekurangan reseptor glukagon

Hormon utama dari Homeostasis Metabolik

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikPelepasan glukagon dari sel alfa pada pankreas dikendalikan melalui penekanan oleh glukosa dan insulinOleh karena itu, tingkat terendah glukagon terjadi setelah makan makanan tinggi karbohidratHormon utama dari Homeostasis MetabolikKeseimbangan jaringan dalam (intertissue) antara pemanfaatan dan penyimpanan glukosa, lemak, dan protein juga dilakukan oleh hormon lain homeostasis metabolik (epinefrin, norepinefrin, kortisol, dan lain-lain)Hormon-hormon ini berbanding terbalik dengan aksi mobilisasi insulin. Seperti glukagon, mereka disebut insulin hormon counterregulatoryHormon utama dari Homeostasis Metabolik

Hormon utama dari Homeostasis Metabolik

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikThe well-fed state: the lipogenic liver

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikThe fasting state: the glucogenic liver

Hormon utama dari Homeostasis MetabolikInsulin dan glukagon disintesis dalam jenis sel yang berbeda dari endokrin pankreas, yang terdiri dari kelompok mikroskopis kelenjar kecil, sel Langerhans, tersebar di antara sel-sel pankreas eksokrinSel-sel mensekresi glukagon, dan sel-sel mensekresi insulin ke dalam pembuluh darah hepar melalui vena pankreas.Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSynthesis and secretion of insulin

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSynthesis and secretion of insulin

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSintesis dan sekresi insulinPelepasan insulin terjadi dalam beberapa menit setelah pankreas terkena konsentrasi glukosa yang tinggiAmbang batas untuk pelepasan insulin adalah sekitar 80 mg glukosa / dLSeperti insulin disekresi, sintesis molekul insulin baru dirangsang, sehingga sekresi yang dipertahankan sampai kadar glukosa darah menurunInsulin dengan cepat dihapus dari peredaran dan terdegradasi oleh hati sehingga kadar insulin menurun dengan cepat setelah tingkat sekresi memperlambat

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSintesis dan sekresi Insulin

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan Glukagon

Sintesis dan sekresi glukagonGlukagon, suatu hormon polipeptida, yang disintesis dalam sel-sel pankreas dengan cara pembelahan preproglucagon yang amat besar, peptida asam amino-160Glukagon dengan cepat dimetabolisme, terutama di hati dan ginjal. Plasma paruh adalah hanya sekitar 3 sampai 5 menit

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSintesis dan sekresi glukagonSekresi glukagon diatur oleh tingkat sirkulasi dari glukosa dan insulinPeningkatan level masing-masing menghambat pelepasan glukagonArah aliran darah pada pulau (islets) pankreas membawa insulin dari sel di tengah pulau ke sel perifer, di mana hal ini menekan sekresi glukagon

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan GlukagonSintesis dan sekresi glukagon

Sintetis dan Pelepasan Insulin dan Glukagon

Mekanisme Aksi dari Hormon

Mekanisme Aksi dari Hormon

Mekanisme Aksi dari HormonMekanisme Aksi dari Hormon

Harris, RA., Crabb, DW. Metabolic Interrelationships in Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, Devlin, TM (editor), 6th ed. Wiley Liss, 2006Koolman, J.; Roehm, KH. Color Atlas of Biochemistry, 2 ed. Thieme, 2004Lieberman, M., Marks, DA. Marks Basic Medical Biochemistry a Clinical Approach 3rd ed. Lippincott Williams and Wilkins, 2009Nelson, DL., Cox, MM. Principles of Biochemistry, 5 ed. WH Freeman, 2010

REFERENSI