Bab 25 Pencernaan, Penyerapan, dan Pengangkutan Karbohidrat

BAGIAN VMetabolisme Karbohidrat Kanji DarahGlukosa merupakan pusat dari semua metabolisme. Glukosa adalah bahan Laktosa Sukrosabakar universal bagi sel manusia dan merupakan sumber karbon untuk sinte-sis sebagian besar senyawa lainnya. Semua jenis sel manusia menggunakan Usus Fmktosaglukosa untuk memperoleh energi. Gula lain dalam makanan (terutama fruk- Glukosatosa dan galaktosa) diubah menjadi glukosa atau zat antara dalam me-tabolisme glukosa. Galaktosa Glukosa adalah prekursor untuk sintesis bermacam-macam gula lain yang Gbr. 25.1.Gambaran ringkas pencernaan kar-diperlukan untuk pembentukan senyawa khusus, misalnya laktosa, antigen bohidrat. Karbohidrat utama dalam makananpermukaan sel, nukleotida, atau glikosaminoglikan. Glukosa juga merupakan (kanji, laktosa, dansukrosa) dicerna untukprekursor pokok bagi senyawa nonkarbohidrat; glukosa dapat diubah menjadi menghasilkan monosakarida (glukosa, frukto-lemak (termasuk asam lemak, kolesterol, dan hormon steroid), asam amino, sa, dan galaktosa), yang masuk ke dalam darah.dan asam nukleat. Dalam tubuh manusia, hanya senyawa-senyawa yangdisintesis dari vitamin, asam amino esensial, dan asam lemak esensial yangtidak dapat disintesis dari glukosa. Lebih dari 50% kalori dalam makanan sehari-hari di Amerika Serikatdiperoleh dari kanji, sukrosa, dan laktosa. Karbohidrat makanan ini diubahmenjadi glukosa, galaktosa, dan fruktosa di saluran cerna (Gbr. 25.1). Mono-sakarida diserap dari usus, masuk ke dalam darah, dan berpindah ke jaringantempat zat tersebut dimetabolis. Setelah dibawa ke dalam sel, glukosa mengalami fosforilasi oleh suatuheksokinase menjadi glukosa 6-fosfat. Glukosa 6-fosfat kemudian dapatmasuk ke sejumlah jalur metabolik. Tiga jalur yang biasa terdapat pada se-mua jenis sel adalah glikolisis, jalur pentosa fosfat, dan sintesis glikogen (Gbr.25.2). Di dalam jaringan, fruktosa dan galaktosa diubah menjadi zat antarametabolisme glukosa. Dengan demikian, nasib gula-gula ini sejajar dengannasib yang dialami oleh glukosa (Gbr. 25.3). GlukosaGlikogen Pentosa fosfat Glukosa-1-PSintesis Jglikogen \ PiruvatGbr. 25.2. Jalur utama metabolisme glukosa. 381

382 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A T Glukosa-1-P Glukosa Glukosa-6-P Glukosa ATP- Glukosa-6-PPimvat I LaKtai TGaiaktosa Pimvat Gbr. 25.3. Gambaran ringkas metabolisme fmktosa dan galaktosa. Fmktosa dan galaktosa di ubah menjadi zat-zat antara metabolisme glukosa.Asetil KoA ATP- Nasib utama glukosa 6-fosfat adalah oksidasi melalui jalur glikolisis (lihatG b r . 25.4. Perubahan glukosa menjadi laktat Bab 22), yang merupakan sumber ATP untuk semua jenis sel. Sel yang tidakatau C O 2 . etc = rantai transpor eleku-on. memiliki mitokondria tidak dapat mengoksidasi bahan bakar lain. Sel tersebut menghasilkan ATP dari glikolisis anaerobik (perubahan glukosa menjadi lak- Glukosa » tat). Sel yang memiliki mitokondria mengoksidasi glukosa menjadi CO^ dan H p melalui glikolisis dan siklus asam trikarboksilat (Gbr. 25.4). Sebagian ja-G b r . 25.5. Pembahan glukosa menjadi asam ringan, misalnya otak, bergantung pada oksidasi glukosa menjadi GO^ danamino dan menjadi gugus gliserol dan asam le- H2O untuk penyediaan energi karena kapasitas jaringan tersebut mengguna-mak ( A L ) pada triasilgliserol (TG). O A A = ok- kan bahan bakar lain terbatas.saloasetat. Glukosa menghasilkan zat antara pada glikolisis dan siklus asam trikar- boksilat yang digunakan untuk sintesis asam amino dan gugus gliserol serta asam lemak pada triasilgliserol (Gbr. 25.5). Nasib glukosa 6-fosfat lainnya yang penting adalah oksidasi melalui jalur pentosa fosfat, yang menghasilkan NADPH. Ekuivalen reduksi pada NADPH digunakan untuk reaksi biosintetik dan untuk fnencegah kerusakan oksidatif pada sel. Dalam jalur ini, glukosa mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi gula 5-karbon (pentosa), yang dapat masuk kembali ke jalur glikolitik. Gula- gula tersebut juga dapat digunakan untuk sintesis nukleotida (Gbr. 25.6). Glukosa 6-fosfat juga diubah menjadi UDP-glukosa, yang memiliki banyak fungsi di dalam sel (Gbr. 25.7). Nasib utama UDP-glukosa adalah sintesis glikogen, yaitu polimer untuk menyimpan glukosa. Walaupun sebagian besar sel memiliki glikogen sebagai pemasok glukosa dalam keadaan darurat, na- mun simpanan terbesar adalah di otot dan hati. Glikogen otot digunakan un- tuk menghasilkan ATP selama kontraksi otot. Glikogen hati digunakan untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa dan olahraga atau pada saat kebutuhan meningkat. UDP-Glukosa juga digunakan untuk membentuk gula lain, dan galaktosa dan glukosa dapat dipertukarkan sementara terikat ke UDP. UDP-Galaktosa digunakan untuk sintesis laktosa di kelenjar payuda- ra. Di hati, UDP-glukosa dioksidasi menjadi UDP-glukuronat, yang digunakan untuk mengubah bilirubin dan senyawa toksik lainnya menjadi glukuronida untuk ekskresi (lihat Gbr. 25.7). Gula nukleotida juga digunakan untuk sintesis proteoglikan, glikoprotein, dan glikolipid (lihat Gbr. 25.7). Proteoglikan adalah komponen karbohidrat yang utama pada matriks ekstrasel, tulang rawan, dan cairan ekstrasel (mi- salnya cairan sinovium sendi). Sebagian besar protein ekstrasel adalah gliko- protein, yaitu, protein ekstrasel secara kovalen melekat ke karbohidrat. Untuk glikolipid dan glikoprotein membran sel. bagian karbohidrat meluas ke dalam ruang ekstrasel. Semua sel dengan tiada hentinya mendapat glukosa; tubuh memperta- hankan kadar glukosa dalam darah yang konstan (sekitar 8 0 - 1 0 0 mg/dL) wa- laupun pasokan makanan dan kebutuhan jaringan berubah-ubah sewaktu kita tidur, makan, dan bekerja. Proses ini disebut homeostasis glukosa. Kadar glukosa darah yang rendah (hipoglikemia) dicegah dengan pelepasan glu- kosa dari simpanan glikogen hati yang besar (glikogenolisis); melalui sintesis

384 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A TGlukuronida Glikoprotein J Glikogen ; X^ Glikolipid ^ ; Gliko Proteoglikan X^ UDP-Glukuronat < UDP-Glukosa • Galaktosa Glukosa-1-P UDP-Galaktosa Glukosa^^^^^^ Laktosa iGlutamat dan* asam amino \ lain !Gbr. 25.9. G a m b a r a n r i n g k a s j a l u r u t a m a m e t a b o l i s m e g l u k o s a . J a l u r foenolpiruvat; U D P - G = UDP-glukosa; D H A P = dihidroksiasetonuntuk produksi glukosa darah diperlihatkan dalam garis terputus-putus. fosfat.A L = asam lemak: T G = triasilgliserol; O A A = oksaloasetat; P E P = fos-

B A B 25 / P E N C E R N A A N , P E N Y E R A P A N , D A N P E N G A N G K U T A N K A R B O H I D R A T 383glukosa dari laktat, gliserol, dan asam amino di hati (glukoneogenesis) (Gbr. G l u k o s a : iNjADPH Biosintesis25.8); dan melalui pelepasan asam lemak dari simpanan jaringan adiposa (li- G-6-Ppolisis) sebagai bahan bakar alternatif apabila pasokan glukosa tidak men- Pencegahancukupi. Kadar glukosa dalam darah yang tinggi (hiperglikemia) dicegah oleh kerusakanperubahan glukosa menjadi glikogen dan perubahan glukosa menjadi tri- oksidatifasilgliserol di hati. Dengan demikian, jalur penggunaan glukosa sebagai ba-han bakar tidak dapat dianggap terpisah sama sekali dari jalur yang melibat- Piruvatkan metabolisme asam amino dan asam lemak (Gbr. 25.9). Gbr. 25.6. G a m b a r a n r i n g k a s j a l u r pentosa Keseimbangan antarjaringan dalam menggunakan dan menyimpan glu- fosfat.kosa selama puasa dan makan terutama dilakukan melalui kerja hormon ho-meostasis metabolik—insulin dan glukagon. Namun, kortisol, epinefrin, nor-epinefrin, dan hormon lain juga berperan dalam penyesuaian pasokan dankebutuhan antarjaringan sebagai respons terhadap perubahan dalam statusfisiologis. Darah Glikogen I f f Giikcgenolisis Glukosa-1-P Glukosa Glukosa Glukosa-6-P ^ Glukosa-6-P f 1 Glukonecgenesrs tGlukuronida : \ Gnserol-3-P •\UDP-Glukuronat ; Glukosa-1-P : Glikogen UDP-Glukosa : 'VGlikoprotein : UDP-Galaktosa \ Glikolipid GlukosaProteoglikan Laktosa : G b r . 25.8. Pembentukan glukosa darah dariG b r . 25.7. Produk-produk yang berasal dari UDP-glukosa. glikogen (melalui glikogenolisis) dan dari alanin, laktaL dan gliserol (melalui glukoneo- genesis). PEP - fosfoenolpiruvat; O A A - ok- saloasetat.

25 P e n c e r n a a n , P e n y e r a p a n , dan Pengangkutan KarbohidratKarbohidrat adalah sumber terbesar kalori makanan untuk sebagian besar popu- Pektin ditemukan di dalamlasi di dunia. Karbohidrat utama yang terdapat di dalam makanan orang AmerikaSerikat adalah kanji (suatu polisakarida yang terdiri dari unit glukosil), laktosa buah-buahan, misalnya apel.(suatu disakarida yang terdiri dari glukosa dan galaktosa), dan sukrosa (suatu di-sakarida yang terdiri dari glukosa dan fruktosa). Apakah hal Ini merupakan dasar Proses pencernaan mengubah karbohidrat makanan menjadi monosakarida me- dari pepatah yang mengatakan applelalui hidrolisis ikatan glikosidat antara gula-gula. Enzim utama yang berperanadalah amilase-a pankreas dan saliva dan kompleks disakaridase semispesifik di a day keeps the doctor awa/?membran b r u s h - b o r d e r pada sel mukosa usus. Pada bayi manusia, aktivitas disaka-ridase laktase mukosa tinggi, tetapi aktivitas ini menurun selama masa anak-anakpada semua kelompok populasi kecuali orang Eropa Utara. Serat dalam makanan,yang terutama terdiri dari polisakarida, tidak dapat dicerna oleh enzim salurancerna manusia. Beberapa jenis serat mungkin memiliki efek yang menguntungkan. Glukosa, galaktosa, dan fruktosa yang terbentuk oleh enzim pencernaan dipin-dahkan ke dalam sel epitel absorptif pada usus halus melalui transpor aktif depen-den-Na^ dan difusi fasilitasi. Transpor fasilitasi monosakarida tersebut diperanta-rai oleh sekelompok protein transpor glukosa ( g l u c o s e t r a n s p o r t p r o t e i n , G L U T ) .Monosakarida masuk ke dalam kapiler jaringan pembuluh splanknik, mengalir kehati dan jaringan perifer, dan dipindahkan masuk ke dalam sel melalui salah satudari berbagai transporter glukosa spesifik-jaringan. Jenis transporter yang ditemu-kan di masing-masing jaringan mencerminkan peran metabolisme glukosa pada ja-ringan yang bersangkutan. Deria Voider a d a l a h s e o r a n g g a d i s b e r u s i a 2 0 t a h u n d a r i N i g e r i a y a n g mengikuti program pertukaran pelajar. Ia mengeluh perut kembung, kejang perut, dan diare intermiten sejak tiba di Amerika Serikat 6 bulan yang lalu.Anamnesis yang teliti mengungkapkan bahwa gejala ini paling sering timbul sekitar45 m e n i t s a m p a i 1 j a m s e t e l a h s a r a p a n p a g i t e t a p i j u g a d a p a t t e r j a d i s e t e l a h m a k a nsiang atau malam. Produk susu, yang bukan merupakan bagian dari makanan Deria diNigeria, diperkirakan merupakan penyebab keluhan tersebut karena gejala salurancema menghilang setelah susu dan produk susu dihilangkan dari makanannya. K a d a r g l u k o s a p u a s a d a n p a s c a - m a k a n Ann Sulin s e r i n g b e r a d a d i atas a m - bang normal walaupun ia mematuhi terapi insulin. Dokter merujuknya ke seorang ahli gizi yang berpengalaman dalam melatih penderita diabetesm e n e r a p k a n d i e t American Diabetes Association y a n g s e s u a i . S e b a g a i b a g i a n d a r iprogram, N y . Sulin diminta untuk menyertakan makanan yang mengandung serat kedalam dietnya sebagai butir utuh (misal,gandum, oar, jagung), leguminosa (misal, ka-cang polong, buncis, miju-miju), akar umbi (misal,kentang, kacang tanah), dan buah-buahan. Nona Melos a d a l a h s e o r a n g b a y i p e r e m p u a n b e r u s i a 7 b u l a n , a n a k k e d u a yang lahir dari orangtua yang tidak memiliki hubungan darah. Kehamilan ^ ibunya berlangsung normal dan cukup bulan, dan berat lahir Nona normal. 385

386 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A TCH2OH CHgOH Ia tidak berespons baik terhadap pemberian airsusu ibu danpada usia 4 minggu ia di- beri susu formula yang didasarkan pada susu sapi. Pada usia antara 7 minggu dan 12 -Q J—Q minggu, iadirawat dua kali di rumah sakit dengan riwayat menjerit/berteriak setelah pemberian makanan, tetapi dipulangkan setelah pengamatan tanpa diagnosis spesifik. Amilosa Penyingkiran susu sapi dari makanannya tidak menghilangkan gejala tersebut; ibu Nona melaporkan bahwa serangan menjerit tersebut menjadi semakin parah setelahCH2OH CH2OH Nona m i n u m sari buah dan bahwa Nona sering mengeluarkan gas dan mengalami kembung perut. Pada usia 7 bulan pertumbuhannya masih baik (berat badan d i atas persentil ke-97) tanpa temuan abnormal pada pemeriksaan fisik. Dilakukan pengam- bilan sampel tinja. OH OH I KARBOHIDRAT DALAM MAKANAN Amilopektin Karbohidrat adalah sumber kalori terbesar dalam makanan sehari-hari orang Amerika dan biasanya merupakan 40-45% dari asupan kalori kita. Sebagian besar dari kaloriCH2OH CH2OH ini (60%) terdapat dalam padi-padian, akar umbi, dan sayuran dalam bentuk kanji nabati amilopektin dan amilosa (Gbr. 25.10). Polisakarida ini mengandung 10.000 OH OH sampai 1juta unit glukosil. Gula pasir adalah sukrosa, suatu disakarida yang terdiri dari glukosa danfruktosa. Sukrosa dansejumlah kecil monosakarida glukosa danGalaictosa Glukosa fruktosa adalah pemanis alami utama yang terdapat dalam buah-buahan, madu, dan sayuran. Makanan yang berasal dari hewan, misalnya daging atau ikan, mengandung Laktosa sangat sedikit karbohidrat kecuali sejumlah kecil glikogen. Karbohidrat dalam ma- kanan yang berasal dari hewan adalah laktosa, suatu disakarida yang terdiri dari glu- kosa dan galaktosa yang hanya ditemukan dalam susu dan produk susu. Serat dalam makanan, yaitu bagian dari makanan yang tidak dapat dicerna oleh enzim saluran cema manusia, juga temtama terdiri dari polisakarida. Gula spesifik tidak diperlukan dalam makanan. Glukosa dapat diperoleh dalam makanan atau disintesis dari asam amino tertentu yang terdapat dalam protein makan- an. Fmktosa, galaktosa, xilosa, dan semua gula lainnya yang diperlukan untuk proses metabolik dalam tubuh manusia dapat disintesis dari glukosa.Glukosa , PENCERNAAN KANJI HOCH2 Dalam saluran cema, polisakarida dandisakarida dalam makanan diubah menjadiFruktosa monosakarida oleh enzim (glikosidase) yang menghidrolisis ikatan glikosidat antara gula-gula. Enzim ini memperlihatkan sedikit spesifisitas terhadap gula, ikatan gliko- GH2OH s i d a t (a a t a u P), d a n j u m l a h u n i t s a k a r i d a d a l a m r a n t a i t e r s e b u t . M o n o s a k a r i d a d i p i n - dahkan menembus selmukosa usus masuk ke dalam cairan interstisiimi dan selanjut-Gbr. 25.10. Karbohidrat utama dalam makan- nya masuk ke dalam darah (Gbr. 25.11).an. Amilosa dan amilopektin adalah komponenkanji. Gula susu adalah laktosa, dan gula pasir Pembahan kanji (amilopektindanamilosa) menjadi glukosa berawal didalam mu-adalah sukrosa. lut. Kelenjar liur mensekresikan sekitar 1 liter cairan per hari yang mengandung musin liur danamilase-a liur. Musin liur adalah suatu glikoproteinlicin yang penting untuk melimias (lubrikasi) dan menyebarkan (dispersi) polisakarida. Amilase-a se- cara acak menghidrolisis ikatan a-K4intemal antara residu glukosildalam amilopek- tin, amilosa, danglikogen, mengubah polisakarida yang berukuran besar menjadi polisakarida yang lebih kecil yang disebut dekstrin. Amilase-a bekerja pada ikatan in- temal di tempat yang terpencar-pencar dalam rantai polisakarida. Karena alasan ini, amilase-a disebut suatu endoglikosidase. Sebaliknya, eksoglikosidase bekerja secara bemmtan dari satu ujimg pada rantai karbohidrat. Makanan bergerak dari mulut me- lalui esofagus masuk ke dalam lambung, tempat kerja amilase-a dihentikan oleh p H yang asam, yang menyebabkan denaturasi enzim (Gbr. 25.1). Proses pencemaan berlanjut sewaktu makanan berpindah dari lambung ke dalam bagian atas usus halus ( d u o d e n u m ) . Sekresi pankreas e k s o k r i n (sekitar 1,5 liter per hari) mengandung i o n bikarbonat (HCO3), yang menetralkan asam ( H C l ) dari lam- bimg. Sekresi tersebut juga mengandimg amilase-a pankreas, yang terus menghi-

388 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A T Mukosa f/Q HO OH Amilase-a Submukosa Maltosa liur dan pankreasPembuluh darah dan HO-Vy-OH limfe Isomaltosa Sel absorptif dan gobletC Zat gizi OH HoX_/-0\_AO\_^ Trisakaridamimmt Brush- (dan oligosakarida yang lebih besar) Dekstrin-a border (oligosakarida Gbr. 25.12. K e r j a a m i l a s e - a liur d a n pankreas. dengan cabang-cabang a-1,6) Sel absorptif Membran Kompleks Sukrase-Isomaltase basal Kompleks sukrase-isomaltase menghidrolisis maltosa, sukrosa, danisomaltosa (Gbr. Kapiler 25.14). Konsentrasinya paling tinggi di jejunum danlebih rendah diujung proksimalGbr. 25.13. S e l a b s o r p t i f pada usus. A. V i l i dan distal usus halus. Bagian utama kompleks sukrase-isomaltase, yang mengandungm u k o s a . B. S e b u a h v i l u s . C. A l i r a n z a t g i z i m e - tempat katalitik, menonjol dari sel absorptif k e dalam lumen usus. Ranah lain padalintasi mikrovili, s e l danmasuk k e dalam protein membentuk suatu segmen penghubung (tangkai), dan sebuah segmen pen-darah. j a n g k a r / p e n a m b a t {anchoring segment) y a n g m e l u a s m e n e m b u s m e m b r a n s a m p a i k e dalam sel. Kompleks tersebut disintesis sebagai sebuah rantai polipeptida yang dipi- 25.2: sahkan menjadi duasubunit enzim (sukrase danisomaltase) diluar sel. Kedua subunit enzim tersebut memiliki aktivitas maltase dan maltotriase yang tinggi dan menghi- drolisis ikatan a-l,4-glukosil. Aktivitas maltase memutuskan disakarida, dan aktivi- tas maltotriase memutuskan trisakarida yang terbentuk dari kanji (Gbr. 25.15 dan 25.16). Bersama-sama, sukrase danisomaltase menentukan sekitar 8 0 %aktivitas maltase d idalam usus. Walaupun memiliki aktivitas maltase, enzim-enzim tersebut diberi nama berdasarkan kerja spesifiknya. Subunit sukrase adalah satu-satunya en- zim di usus yang menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Subunit iso- maltase melaksanakan sebagian besar hidrolisisikatan a-1,6 antara residu-residu glu- kosil dalam isomaltosa yang terbentuk dari kanji. Kompleks GlukoamilaseIkatan mana yang dihidrolisis oleh Kompleks glukoamilase juga memiliki dua subunit enzim yang berlainan, tetapi spe-kompleks sukrase-isomaltase? Mana sifisitas substrat keduanya hanya sedikit berbeda. Kedua subunit enzim iniadalah ek-yang dihidrolisis oleh glukoamilase? soglukosidase (kadang-kadang disebut sebagai a-glukosidase), danfungsi utamanya adalah hidrolisis ikatan a-1,4 antara unit-unitglukosil dalam oligosakarida, yang di-

B A B 2 5 / P E N C E R N A A N , P E N Y E R A P / W . D A N P E N G A N G K I J l A N K A R B O H I D R A T 387 25.1:Kanji CHgOH CHgOHLaktosaSukrosa Dapatkah ikatan glikosidat pada struktur yang diperlihatkan di atas dihidrolisis oleh amilase-a? Pemanis, dalam bentuk sukrosa dan sirop jagung tinggi fruktosa (kanji, sebagian mengalami hi- drolisis dan Isomerisasi menjadi fruktosa), juga terdapat dalam makanan sebagai zat tambahan dalam makanan yang telah di- olah. Rata-rata, seseorang di AS meng- konsumsi 6 5 Ib(30 kg) sukrosa dan 4 0 Ib (18 kg) sirop padat jagung tinggi fruktosa per tahun. FesesGbr. 25.11. Pencemaan karbohidrat di dalam saluran cema. Amilase-a adalah suatu enzimyang dihasilkan oleh kelenjar liur dan pankreas. Maltase. isomaltase, sukrase. dan laktase ada-lah a k t i v i t a s e n z i m a t i k y a n g t e r l e t a k d a l a m k o m p l e k s e n z i m pada brush border sel e p i t e l usus.drolisis ikatan a-1,4 dalam kanji. Produk proses pencemaan pada tahap iniadalah di-sakarida yang mengandung imit glukosil yang dihubtmgkan dengan ikatan a-1,4(maltosa) dan ikatan a-1,6 (isomaltosa), dan oligosakarida (dekstrin terbatas) yangmengandung dari 3sampai sekitar 8residu glukosil, termasuk ikatan cabang a-1,6 (li-hat Gbr. 25.12).GLIKOSIDASE PADA MEMBRAN BRUSH-BORDER USUSPerubahan disakarida dan disakarida serta oligosakarida dalam makanan yang terben- 25.1: Tidak. PoHsakarida i n it u k d a r i k a n j i m e n j a d i m o n o s a k a r i d a d i l a k u k a n o l e h g l i k o s i d a s e d i m e m b r a n brush- adalah selulosa. Unit-imit glu-border s e l a b s o r p t i f d a l a m v i l i u s u s ( G b r . 2 5 . 1 3 ) . G l i k o s i d a s e ( e n z i m y a n g m e n g h i - kosil disatukan oleh ikatan gli-drolisis ikatan glikosidat) terdapat sebagai empat kompleks glikoprotein besar yang kosidat p-1,4, dan amilase-a pankreas danmenonjol dari membran tersebut ke liunen usus: kompleks sukrase-isomaltase, k o m - liur hanya memutuskan ikatan a-1,4 anta-pleks glukoamilase, kompleks laktase atau p-glikosidase, dan trehalase. Semua k o m - ra unit-unit glukosil.pleks utama memiliki lebih dari satu jenis substrat atau aktivitas.

B A B 2 5 / P E N C E R N A A N , P E N Y E R A P A N , D A N P E N G A N G K U T A N K A R B O H I D R A T 389ocrC. sukrase Maltosa ikatan a - 1 , 4 HO-J\ / 0 % / L OH aktivitas maltase isomaltase Maltotriosa Segmen Gbr. 25.15. A k t i v i t a s maltase ( d a l a m k o m - ' penghubung (tangkai) pleks sukrase-isomaltase dan glukoamilase). Tanda panah menunjukkan ikatan a-1,4 yang diputuskan. Vii^!M!r\l Segmen w,.,,^Q ikatan a-1,6 transmembran -OH sukrase- Ranah (domain) aktivitas isomaltase sitoplasma isomaltc-tseG b r . 25.14. K o m p l e k s sukrase-isomaltase. K o m p l e k s i n i m e l e k a t k e m e m b r a n sel epitel usus HO-OOOl OH( m e m b r a n brush-border). D a r i H u n z i k e r W , S p i e s s M , S e m e n z a G , L o d i s h H . Cell 1 9 8 6 ;4 6 : 2 3 1 . H a k c i p t a o l e h Cell Press, Gbr. 25.16. A k t i v i t a s isomaltase. T a n d a panah menunjukkan ikatan a-1,6 yang diputuskan.mulai dari ujung non-pereduksi rantai tersebut. Keduanya juga memutuskan ikatan Laktosaa ( l - > 4 ) pada maltosa sehingga bekerja sebagai maltase. Aktivitas glukoamilase se-cara progresif meningkat d i sepanjang usus halus dan paling tinggi di ileum. CH2OH ikatanKompleks p-Glikosidase (Laktase) HO/ \ 4 CH2OH vOH /Aktivitas laktase (spesifik u n t u k ikatan P-1,4 antara galaktosa dan glukosa dalam lak- / \0Ht o s a ) j u g a m e r u p a k a n b a g i a n d a r i s e b u a h g l i k o p r o t e i n b e s a r y a n g t e r d a p a t d i brush-border, k o m p l e k s P - g l i k o s i d a s e ( G b r . 2 5 . 1 7 ) . D i s t r i b u s i n y a d i s e p a n j a n g s a l u r a n i^^^^\OHcema sempa dengan distribusi kompleks sukrase-maltase danpaling banyak terdapatdi jejunum. Tidak seperti aktivitas sukrase, maltase, isomaltase, dan glukoamilase, OH laktase oHyang terdapat berlebihan, aktivitas laktase rendah dan dapat menjadi kendala yangmembatasi penyerapan laktosa. Bagi sebagian besar populasi didunia, aktivitas lak- Galaktosa Glukosatase meningkat selama periode gestasi lanjut (27-32 minggu), dan tetap tinggi sampaiusia sekitar 5-7 tahun. Setelah usia ini, aktivitas tersebut t u m n sampai kadar dewasa, Gbr. 25.17. A k t i v i t a s laktase. Laktase adalahyang kurang dari 10% dari yang terdapat pada bayi. Pada orang yang terutama berasal suatu p-galaktosidase. Enzim ini memutuskandari Eropa Utara, kadar laktase sama.dengan, atau sedikit dibawah, kadar bayi selama laktosa p-galaktosida, gula utama dalam susu.masa dewasa. Kadar laktase pada masa dewasa yang rendah kadang-kadang disebut membentuk galaktosa dan glukosa.sebagai \"defisiensi laktase awitan-lambat\" (Tabel 25.1). 25.2: Ikatan (1) dan (3) mula- Penyakit yang mencederai selabsorptif vili usus akan mengurangi aktivitas lak- mula akan dihidrolisis oleh glu-tase di sepanjang usus, menimbulkan kelainan yang dikenal sebagai defisiensi laktase koamilase. Ikatan (2) akan me-s e k u n d e r . K w a s h i o r k o r ( m a l n u t r i s i p r o t e i n ) , k o l i t i s , g a s t r o e n t e r i t i s , tropical sprue merlukan isomaltase. Ikatan (4) dan (5) ke-d a n nontropical sprue, d a n k o n s u m s i a l k o h o l b e r l e b i h a n m a s u k d a l a m k a t e g o r i i n i . mudian dapat dihidrolisis oleh kompleksPenyakit-penyakit i n ijuga mempengaruhi disakaridase lainnya, tetapi aktivitas sukrase-isomaltase, atau oleh komplekssukrase, maltase, isomaltase, danglukoamilase biasanya terdapat dalam kadar yang glukoamilase, yang semuanya mengubah maltotriosa dan maltosa menjadi glukosa.

390 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A T 25.3: Buncis, kacang polong, Tabel 25.1. Prevalensi Defisiensi Laktase Awitan Lambat kedelai, dan tumbuhan legumi- nosa lainnya mengandung oli- Kelompok Prevalensi (%)gosakarida dengan residu galaktosa ter-ikat-(1,6) yang tidak dapat dihidrolisis un- Populasi AS 100tuk diserap, termasuk sukrosa dengan 95satu, dua, atau tiga residu galaktosa me- Asialekat padanya (lihat Gbr. 25.19). Bagai- Indian Amerika (Oklahoma) 81mana nasib berbagai polisakarida Ini di da- Amerika berkulit hitam 56lam usus? Amerika meksiko 24 Amerika berkulit putih Orang dengan defisiensi genetik kompleks sukrase-isomaltase Lain-lain 89 memperlihatkan gejala intole- Ibo, Yoruba (Nigeria) 71ransi sukrosa, tetapi mampu makan kanji Italia 67dalam jumlah normal, tanpa masalah. Ak- Aborigin (Australia) 53tivitas maltase dalam kompleks glukoami- Yunanilase, dan aktivitas sisa pada kompleks Denmark 3sukrase-isomaltase (yang dalam keadaan Belandanormal terdapat dalam jumlah berlebihan) 0tampaknya cukup untuk mencerna kanjidalam makanan. Direproduksi, dengan izin, dari Annu Rev Mecf 1990;41:145. © 1990 oleh Annual Reviews, Inc. berlebihan sehingga tidak timbul efek patologis. Laktase biasanya merupakan aktivi- tas yang pertama kali hilang dan yang paling terakhir pulih. Trehalosa Trehalase H OH Kompleks glikosidase yang keempat, trehalase, menghidrolisis ikatan glikosidat pada Glukosa trehalosa, suatu gula yang ditemukan dalam serangga, alga, cendawan, dan jamur lainGbr. 25.18. Trehalosa. D i s a k a r i d a i n i m e n g a n - (Gbr. 25.18). Walaupun trehalosa saat i n i bukan merupakan komponen utama dalamdung 2gugus glukosa yang disatukan oleh ikat- makanan di Amerika Serikat, namun defisiensi trehalase dapat menimbulkan akibatan yang tidak lazim yang menyatukan karbon- yang merugikan. Defisiensi trehalase ditemukan sewaktu seseorang menjadi sakitkarbon anomerik. Zat ini diputuskan oleh tre- parah setelah makan cendawan dan semula diduga sebagai keracunan cendawan.halase. Ikatan glikosidat pada gula makanan lainnya, termasuk residu gula yang melekat ke lemak dan protein, semua dihidrolisis olehi e n z i m pencemaan, dan gula dibebaskan untuk diserap k edalam sel mukosa usus. Misalnya, P-glikosidase mampu menghi- drolisis ikatan glikosidat lemak glikosilseramida. SERAT DALAM MAKANAN Carrageenan adalah sejenis se- Serat dalam makanan adalah bagian dari makanan yang tidak dicerna secara enzimatis rat yang berasal dari ganggang oleh enzim pencemaan manusia sehingga tidak secara langsung berfungsi sebagai laut. Zat ini terdiri dari galaktosa sumber gizi (Gbr. 25.19). Terdapat lima kategori utama yaitu selulosa, hemiselulosa,bersulfat dan turunan asam galakturonat p e k t i n , m u s i l a g o d a n g e t a h (gum), d a n l i g n i n ( y a n g b u k a n m e m p a k a n k a r b o h i d r a t ,(lihat Gbr. 25.19). Gugus sulfat yang ber- tetapi polimer fenilpropana). W a l a u p u n enzim manusia tidak dapat mencema serat,muatan negatif membentuk ikatan hidro- flora bakteri normal dalam usus manusia dapat menguraikan serat makanan yang le-gen dengan air dan mengubah polisaka- bih dapat lamt, membebaskan produk tersebut k e dalam lumen usus. Hasil akhir me-rida menjadi bahan seperti-gel. Bahan ini tabolisme bakteri adalah CO2, H2O, H2, metana, d a n asam l e m a k rantai pendek (ase-ditambahkan ke dalam berbagai makanan tat, propionat, dan butirat). Sebagian dari asam lemak i n i m u n g k m diserap dantermasuk es krim dan McDonald's McLean digunakan oleh selepitel usus dansebagian mungkin berpindah ke hati melalui vena porta hepatika. Kita mungkinmemperoleh 10% dari seluruh kalori dari senyawa yangburger. dihasilkan melalui pencernaan bahan oleh bakteri didalam saluran cema.'3 Ahli gizi menjelaskan kepada The N a t i o n a l Research C o n n c i l m e n g a n j u r k a n b a h w a o r a n g A m e r i k a s e b a i k n y a A n n Sulin alasan mengapa per- meningkatkan kandungan serat dalam makanan. Salah satu efek menguntungkan dari lu ditambahkan berbagai serat serat tampak pada penyakit divertikulum, dimana terbentuk kantung atau sakus d ike dalam makanannya. Pektin dan getah kolon akibat melemahnya struktur otot dan submukosa. Serat diperkirakan dapat ''me-(gum) yang membentuk gel dan menahan lunakkan\" tinja, sehingga mengurangi tekanan d idinding kolon dan meningkatkanair memperiambat pengosongan lambung pengeluaran tinja. Penelitian epidemiologis dan jenis penelitian lain mengisyaratkandan memperiambat kecepatan penyerap- bahwa konsumsi serat yang rendah oleh orang Amerika mungkin berkaitan denganan disakarida dan monosakarida. peningkatan insiden kanker kolon.

B A B 2 5 / P E N C E R N A A N , P E N Y E R A P A N , D A N P E N G A N G K U T A N K A R B O H I D R A T 391 Jenis serat tertentu (misal, pektin) m u n g k i n m a m p u menurunkan kadar kolesterol 25.3: Gula-gula ini tidak dicemadarah dengan mengikat asam empedu. Pektin juga mungkin menimbulkan efek dengan baikoleh usus manusia,menguntungkan dalam diet penderita diabetes dengan memperlambat kecepatan tetapi membentuk sumberpenyerapan gula sederhana danmencegah peninggian kadar glukosa darah setelah energi yang baik bagi bakteri di usus. Bak-makan. N a m u n , setiap efek menguntungkan yang dikaitkan dengan \"serat'* bersifat teri ini mengubah gula menjadi H^, asamrelatif spesifik bagi jenis serat yang bersangkutan, dan bentuk fisik makanan yang me- laktat, dan asam lemak rantai pendek.ngandung serat tersebut. Faktor ini, bersama faktor lainnya, menyebabkan kesulitan Jumlah gas yang dibebaskan setelah ma-dalam menarik kesimpulan dari berbagai penelitian mengenai efek serat pada kese- kan makanan yang mengandung buncishatan manusia. telah lama dikenal. CH2OH CH2OH CH2OH gluoksa yang terikat p-1,4 COOHHOH2C Asam N-Asetil- OH galakturonat galaktosamin a-L-Arabinosa Asam galakturonat Komponen pektin bermetllasi • Ditemukan pada hemiselulosa, gum, d a n musilago CH2OH Galaktosa Galaktosa-4-S04 i-• Komponen carrageenan CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH Sukrosa II Raffinosa CH OH Turunan fenil propana > Ditemukan pada ligninG b r . 25.19. Beberapa karbohidrat yang tidak dapat dicerna. Senyawa-senyawa ini mempakan komponen serat dalam makanan.

392 B A G I A N V / M E T A B O L I S M E K A R B O H I D R A T 3 Intoleransi laktosa dapat disebabkan oleh defisiensi primer pembentukan laktase di usus halus (seperti kasus Deria Voider) atau dapat akibat cedera pada mukosa usus tempat laktase biasanya dihasilkan. Laktosa yang tidak diserap diubah menjadi asam laktat, gas metana (CH J , dan gas H2 (lihat gambar di se- belah kiri) oleh bakteri kolon. Efek osmotik laktosa dan asam laktat dalam lumen usus merupakan penyebab diare yang sering terjadi pada sindrom ini. Gejala serupa dapat timbul akibat sensitivitas terhadap protein susu (intoleransi susu) atau akibat malab- sorpsi gula lain dalam makanan. Laktosa Pada orang dewasa yang dicurigai mengidap defisiensi laktase, diagnosis bia- (1 gelas susu,sekitar 200 mL) sanya ditegakkan berdasarkan kesimpulan apabila penghindaran semua produk susu menyebabkan gejala menghilang dan pemberian produk susu kembali menyebabkan timbulnya kembali sindrom yang khas. Namun, apabila hasil dari tindakan ini adalah Z>-s. defisien samar-samar, malabsorpsi laktosa dapat ditentukan secara lebih spesifik dengan laktase mengukur kandungan H2 dalam napas penderita setelah penderita mengkonsumsi do- sis uji laktosa. Gejala Deria Voider tidak muncul apabila ia menelan tablet yang mengandung lak- tase sewaktu makan produk susu. PENYERAPAN GULA Diare Glukosa disalurkan melalui selabsorptif usus oleh difusi fasilitasi dantranspor fasili- cair tasi yang dependen-Na^ (lihat Bab 10 untuk penjelasan mengenai mekanisme trans- (1 liter cairan ekstrasel hilang por). Molekul glukosa bersifat sangat polar dan tidak dapat berdifusi menembus lapis- per 9 gram laktosa dalam ganda fosfolipid hidrofobik pada membran sel. Setiap — O H pada molekul glukosa 1 gelas susu) membentuk paling sedikit dua ikatan hidrogen dengan molekul air, dan gerakan acak akan memerlukan energi untuk melepaskan gugus O H polar dari ikatan hidrogen dan Sampel tinja Nona Melos me- untuk mengganggu gaya V a n derWaals antara ekor-ekor hidrokarbon asam lemak miliki pH 5 dan memberi hasil pada fosfolipidmembran. Oleh karena itu,glukosa masuk ke dalam selabsorptif me- positif pada pemeriksaan untuk lalui pengikatan dengan protein transpor, yaitu protein yang menembus membran dangula. Urin memberi hasil uji reduksi gula berikatan dengan molekul glukosa di satu sisi membran dan melepaskannya di sisiyang negatif. Dipertimbangkan kemung- yang berlawanan (Gbr. 25.20). D i sel absorptif usus terdapat dua jenis protein transporkinan malabsorpsi karbohidrat dan dianjur- glukosa: transporter glukosa dependen-Na^ dan transporter glukosa fasilitatif (Gbr.kan pemeriksaan uji pernapasan hidrogen 25.21).(hydrogen breath test). Transporter glukosa dependen-Na^, yang terletak disisi luminal selabsorptif, me- mungkinkan sel ini mengkonsentrasikan glukosa dari lumen usus. Konsentrasi N a ^ intrasel yang rendah dipertahankan oleh Na^,K^-ATPase d i sisi serosal (darah) sel yang menggunakan energi dari pemutusan A T P untuk memompa Na^ keluar dari sel ke dalam darah. Dengan demikian, transpor glukosa dari konsentrasi rendah di dalam lumen ke konsentrasi tinggi di dalam sel ditunjang oleh kotranspor Na^ dari konsen- trasi tinggi di dalam lumen ke konsentrasi rendah di dalam sel (transpor aktif sekun- der) (lihat Bab 10). Transporter glukosa fasilitatif, yang tidak mengikat Na^, terletak di sisi serosal seltersebut. Glukosa berpindah melalui transporter fasilitatif dari kon- sentrasi tinggi4i dalam sel ke konsentrasi rendah didalam darah tanpa mengeluarkan energi. Selain transporter glukosa dependen-Na^, transporter fasilitatif untuk glukosa juga terdapat di sisi luminal sel absorptif Transporter glukosa fasilitatif terdapat di berbagai selsebagai suatu kelompok p r o t e i n y a n g s e r u p a ( b e n t u k i s o , (isoform)) d e n g a n 5 0 - 7 6 % k e m i r i p a n d a l a m u r u t a n asam amino. Isoform protein merupakan produk dari genyang berbeda pada kromo- s o m yang berbeda pula. I s o f o r m yang berlainan m e m i l i k i distribusi jaringan dan sifat^ yang berlainan, dan sebagian jenis selmemiliki lebih dari satu isoform. Sifat dan dis- tribusi jaringan dari lima isoform iniyang ditemukan dimembran plasma sel (disebut sebagai G L U T 1 - G L U T 5), diperlihatkan dalam Tabel 25.2. Galaktosa diserap melalui mekanisme yang sama dengan glukosa. Galaktosa masuk k e dalam sel absorptif di sisi luminal melalui transporter glukosa dependen- Na^ dantransporter glukosa fasilitatif dan dipindahkan melalui sisi serosal oleh trans- porter glukosa fasilitatif

BAB 25 / PENCERNAAN, PENYERAPAN, DAN PENGANGKUTAN KARBOHIDRAT 3 9 3 Membran Gbr. 25.20 (kiri). Transpor fasilitatif. Trans- sel por glukosa terjadi tanpa rotasi molekul glu- kosa. Beberapa gugus pada protein mengikat = Ligan (glukosa) gugus — O H pada glukosa dan menutup di be- Lumen lakangnya sewaktu glukosa dilepaskan ke da-Sisi mukosa lam sel (yaitu, transporter berlaku sebagai \"pori-pori berpintu\"). O = luar; I= dalam. Hubungan gejala Nona Melos dengan ingesti sari buah meng- isyaratkan bahwa ia mungkin mengalami masalah malabsorpsi fruktosa atau sukrosa yang terjadi akibat defisiensi aktivitas sukrase atau ketidakmampuan menyerap fruktosa. Kemampuannya un- tuk tumbuh dan pencapaian berat badan- nya yang memadai mengisyaratkan bah- wa setiap defisiensi kompleks sukrase- Isomaltase bersifat parsial dan tidak me- nimbulkan penurunan aktivitas maltase yang bermakna secara fungsional (aktivi- tas maltase juga terdapat pada kompleks glukoamilase). Oleh karena itu, dilakukan uji pernapasan hidrogen setelah N o n a ma- kan makanan yang mengandung fruktosa, laktosa, d a n sukrosa. Dasar dari uji ini adalah bahwa apabila suatu gula tidak di- serap, gula tersebut akan dimetabolis oleh bakteri di lumen usus yang menghasilkan bermacam-macam gas termasuk hidro- gen. / / Brush (J I Epitel usus Sisi serosa ^ ke kapiler =Na\K*-ATPase= Kotransporter Na*-glukosa = Transporter glukosa fasilitasiGbr. 25.21. Transporter dependen-Na^ dan fasilitatif dalam sel epitel dipindahkan oleh kotransporter glukosa dependen-Na^ di sisi luminalusus. Glukosa dan fruktosa dipindahkan oleh transporter glukosa fasili- (mukosal) sel absorptif.tatif di sisi luminal danserosal sel absorptif. Glukosa dan galaktosa

3 9 4 BAGIAN V / METABOLISME KARBOHIDRAT• Sel epitel ginjal, yang menyerap Tabel 25.2. Sifat GLUT 1-GLUT 5, Bentuk-bentuk Iso (Isoform) Protein Transpor Glukosa kembali glukosa ke dalam da- rah, memiliki transporter gluko- Transporter Distribusi Jaringan Sifat Khusussa dependen-Na' yang serupa denganyang terdapat disel epitel usus. Dengan GLUT1 • Sel darah merah, pembuluhmikro otak • Dapat membatasi transpor (sawar darah-otak), ginjal, kolon, dan glukosa ke dalam otak sel laindemikian, sel epitel ginjal tersebut juga GLUT 2 • Hati, sel p pankreas, permukaan • Kapasitas tinggi, afinitas rendah,mampu memindahkan glukosa melawan basolateral usus halus K^^^5 m M a t a u l e b i h t i n g g igradien konsentrasinya. Jenis sel lain me- GLUT 3 • Neuron, plasenta, testis • rendah, mungkin 1 m Mmanfaatkan terutama transporter glukosa GLUT 4 • Lemak, otot rangka, jantung • Memperantarai ambilan glukosafasilitatif yang m e m b a w a glukosa meng- yang dirangsangoleh insulinikuti penurunan gradien konsentrasinya. GLUT 5 • Usus halus, testis dan sperma. • Transporter fruktosa Kadar rendah di ginjal, otot rangka, jaringan adiposa,dan otak Membran sel Fruktosa masuk dan keluar dari sel epitel absorptif melalui difusi fasilitasi, tam- paknya melalui protein transpor yang merupakan bagian dari kelompok G L U T . Transporter Transporter pada sisi luminal diketahui merupakan G L U T 5.Walaupun transporter glukosa ini dapat memindahkan glukosa, namun aktivitasnya terhadap fruktosa jauh lebih tinggi (lihat Gbr. 25.21). Protein transpor fruktosa lainnya juga dapat ditemukan. Karena alasan yang belimi diketahui, fruktosa diserap dengan kecepatan jauh lebih tinggi apabila dimakan sebagai sukrosa daripada apabila dimakan sendirian. TRANSPOR MONOSAKARIDA KE DALAM JARINGAN- Glukosa = Transporter glukosa Sifat protein transpor G L U T berbeda di antara jaringan-jaringan, yang mencerminkan fungsi metabolisme glukosa di masing-masing jaringan. Pada sebagian besar jenis sel,Gbr. 25.22. Stimulasi transpor glukosa ke da- kecepatan transpor glukosa melintasi membran sel bukan merupakan penentu kece-lam sel otot dan adiposa oleh insulin. Pengikat- patan metabolisme glukosa. Bentuk iso transporter yang ada memiliki yang relatifan insulin ke reseptor membran selnya menye- rendah untuk glukosa dan/atau terdapat dalam konsentrasi yang relatif tinggi di mem-babkan vesikel yang mengandung protein bran sel sehingga konsentrasi glukosa intrasel mencerminkan konsentrasi dalam da-transpor glukosa berpindah dari bagian dalam rah. Karena isozim heksokinase yang terdapat dalam sel ini memiliki yang lebihsel ke membran sel. rendah lagi terhadap glukosa (0,05-0,10 m M ) , variasi kadar glukosa darah tidak mem- pengaruhi kecepatan fosforilasi glukosa intrasel. Namun, di beberapa jaringan, kece- patan transpor menjadi penentu kecepatan sewaktu kadar glukosa serum rendah atau sewaktu kadar insulinyang rendah memberi sinyal bahwa tidak terdapat glukosa dari makanan. D i hati, untuk transporter glukosa relatif tinggi apabila dibandingkan dengan jaringan lain, m u n g k i n 15 m M atau lebih. Sifat transporter berkaitan dengan sifat glu- kokinase, enzim hati yang mengubah glukosa menjadi glukosa 6-fosfat. Glukokinase m e m i l i k i So,5 y a n g t i n g g i ( = K,„) u n t u k g l u k o s a d a n m e n u n j u k k a n k u r a n g d i h a m b a t oleh glukosa 6-fosfat. Sifat ini mendorong timbulnya fluks bersih glukosa ke dalam hati sewaktu konsentrasi glukosa darah meningkat setelah makan makanan tinggi kar- bohidrat dan efluks bersih glukosa keluar dari hati sewaktu konsentrasi glukosa darah menurun. Fluks bersih glukosa ke dalam sel hati juga dipercepat oleh penggunaan \"kelebihan\" glukosa untuk sintesis glikogen dan asam lemak. D i jaringan otot dan adiposa, transpor glukosa sangat dirangsang oleh insulin. Mekanisme yang berperan adalah pengerahan transporter glukosa dari vesikel intrasel ke dalam membran plasma (Gbr. 25.22). D ijaringan adiposa, perangsangan transpor glukosa menembus membran plasma oleh insulinmenyebabkan peningkatan keterse- diaan glukosa untuk sintesis asam lemak dan gliserol melaluijalur glikolitik. D i otot rangka, perangsangan transpor glukosa oleh insuhn meningkatkan ketersediaan glu- kosa untuk glikolisis dan sintesis glikogen.

BAB 25 / PENCERNAAN, PENYERAPAN, DAN PENGANGKUTAN KARBOHIDRAT 3 9 5Saraf Non-saraf Bagian dalam kapilerCairan serebrospinalis Cairan Interstisium^ Taut erat {tight junction) antara Tidak ada taut erat sel-sel endotel (j^ Kadang-kadang terdapat celah^ Ruang antarsel yang antarsel yang lebar sempit ij^ PinositosisQ Tidak terdapat pinositosisQ Membran basai Membran basal kontinyu terputus-putusGbr. 25.23. T r a n s p o r g l u k o s a m e l i n t a s i e n d o t e l k a p i l e r d i j a r i n g a n s a ra f dan non-saraf. K a r a k -teristik transpor pada masing-masing jenis jaringan dicantumkan dalam nomor yang sesuai de-ngan nomor pada gambar. G = glukosa.TRANSPOR GLUKOSA MELEWATI SAWARDARAH-OTAK DAN KE DALAM NEURONRespons hipoglikemik tercetus apabila terjadi penurunan konsentrasi glukosa darah O Eritrosit (seldarah merah) ada-s a m p a i s e k i t a r 18 s a m p a i 54 m g / d L (1 d a n 3 m M ) . R e s p o n s h i p o g l i k e m i k t e r j a d i a k i - lah suatu contoh'jaringan di ma-bat penurunan pasokan glukosa k e otak danberawal dengan kepala terasa ringan dan na transpor glukosa tidak bersi-pusing dan dapat berkembang menjadi koma. Kecepatan transpor glukosa melintasi fat menentukan kecepatan. Walaupunsawar darah-otak (dari darah kedalam cairan serebrospinal) yang lambat pada kadar transporter glukosa (GLUT 1) memilikiglukosa yang rendah diperkirakan merupakan penyebab timbulnyarespons hipoglike- 1-7 m M , transporter ini terdapat dalammik ini. Transpor glukosa dari cairan serebrospinal menembus membran plasma neu- konsentrasi yang sangat tinggi, menyusunron sangat cepat danbukan merupakan penentu kecepatan pembentukan A T P dari sekitar 5 % dari semua protein membran.glikolisis. Akibatnya, sewaktu kadar glukosa darah turun dari kadar pasca-makan 160 mg/dL D i o t a k , s e l e n d o t e l k a p i l e r m e m i l i k i t a u t y a n g a m a t e r a t (tight j u n c t i o n ) , d a n g l u - (10 m M ) kekadar puasa nomnal 80 mg/dLkosa harus berpindah dari darah kedalam cairan serebrospinal ekstrasel melalui trans- (5 mM), atau bahkan kadar hipoglikemikp o r t e r d i m e j n b r a n s e l e n d o t e l ( G b r . 25.23), l a l u m e n e m b u s m e m b r a n basal. P e n g u - 40 mg/dL (2,5 mM), pasokan glukosa tetapkuran proses keseluruhan transpor glukosa dari darah k e dalam sel neuron mem- memadai untuk kecepatan dimana jalurp e r l i h a t k a n Xm,app 7-11 m M , d a n k e c e p a t a n m a k s i m i m i y a n g t i d a k l e b i h b e s a r d a r i - glikolisis danpentosa fosfat terselenggara.pada kecepatan penggunaan glukosa oleh otak. Dengan demikian, penurunan kadarg l u k o s a d a r a h d i b a w a h k a d a r p u a s a 80-90 m g / d L ( s e k i t a r 5 m M ) k e m u n g k i n a n b e s a rakan mempengaruhi kecepatan metabolisme glukosa yang berarti di otak. K O M E N T A R K L I N I S . Satu dari lima orang Amerika mengalami beberapa b e n t u k g a n g g u a n p e n c e r n a a n s e l a m a 30 m e n i t s a m p a i 12 j a m s e t e l a h m a k a n makanan kaya-laktosa. Sebagian besar menjadi simtomatik (bergejala) apa-b i l a m e n g k o n s u m s i l e b i h d a r i 25 g ( m i s a l , 1 pint (0,568 l i t e r ) s u s u a t a u e k u i v a l e n -nya). Gejala Deria Voider disebabkan oleh makanan \"baru\" yang dimakannya di ne-gara ini, yang mencakup segelas susu selain susu yang digunakarmya pada serealuntuk sarapan setiap pagi. Penatalaksanaan intoleransi laktosa mencakup pengurangan atau penghindaranmakanan yang mengandung laktosa yang bergantung pada keparahan defisiensi lak-t a s e u s u s . K e j u k e r a s {cheddar, Swiss, Jarlsberg) m e n g a n d u n g s e d i k i t l a k t o s a d a n d a -

3 9 6 BAGIAN v / METABOLISME KARBOHIDRAT pat d i t o l e r ^ s i oleh penderita dengan defisiensi laktase sedang saja. Susu masam ken^ t a l (yogurt) y a n g b e r l a b e l \" b i a k a n h i d u p d a n a k t i f p a d a k e m a s a n m e n g a n d u n g bakteri yang melepaskan laktase bebas sewaktu bakteri tersebut dilisiskan oleh asam lambung danenzim proteolitik. Laktase bebas ini kemudian mencerna laktosa. Pro- duk susu di pasaran yang telah dihidrolisis oleh enzim laktase mengalami penurunan kandungan laktosa total sebesar 7 0 % dandapat mencegah timbulnya gejala pencer- naan pada penderita dengan defisiensi ringan. Tersedia juga tablet dankapsul yang mengandung laktase dan harus diminum setengah j a m sebelum makan. Banyak orang dewasa yang mengidap defisiensi laktase mampu menelan sedikit laktosa dalam produk susu tanpa mengalami gejala. Adaptasi inimungkin melibatkan peningkatan populasi bakteri kolon yang dapat menguraikan laktosa dan bukan pemu- lihan atau induksi sintesis laktase manusia. Bagi banyak orang, produk susu meru- pakan sumber kalsium yang utama dalam makanan, danpenghilangan sama sekali produk susu dari makanan dapat menimbulkan osteoporosis. Perlu dicatat bahwa di negara ini laktosa digunakan sebagai bahan \"pengisi\" ifiller) a t a u b a h a n p e m b a w a p a d a l e b i h d a r i 1 . 0 0 0 o b a t y a n g d i j u a l b e b a s d a n o b a t yang didapat dengan resep. Orang dengan intoleransi .laktosa sering tanpa disengaja menelan laktosa bersama dengan obatnya. Penderita diabetes yang tidak terkontrol seperti A n n Sulin mengalami peningkat- an kadar kolesterol lipoprotein densitas rendah ( L D L ) dan kolesterol total dalam se- r u m . P e k t i n d a n g e t a h (gum) s e r t a l i g n i n m e n g i k a t a s a m e m p e d u d a n k o l e s t e r o l d a n menyingkirkannya dari misel di usus halus bagian proksimal. Efek ini cenderung , menurunkan penyerapan zat-zat ini ke dalam darah, yang secara kronik dapat menu- runkan kadar kolesterol total dan L D Ldalam serum pada penderita diabetes melitus. B a n y a k n y a j u m l a h H2 y a n g d i b e n t u k s e t e l a h m a k a n f r u k t o s a m e n g i s y a r a t k a n bahwa masalah N o n a Melos adalah defisiensi transpor fruktosa ke dalam sel absorptif di vili usus. Untuk memastikan diagnosis tersebut, dilakukan biopsi jejunum; aktivi- tas laktase, sukrase, maltase, d a n trehalase d i sel j e j u n u m adalah normal. Jaringan juga diperiksa untuk mengetahui enzim yang berperan dalam metabolisme fruktosa; aktivitas enzim ini juga berada dalam rentang normal. Walaupun urin Nona tidak me- ngandung gula, namun malabsorpsi disakarida dapat menyebabkan disakarida terse- but muncul di urin apabila terjadi kerusakan sel mukosa usus sehingga disakarida da- pat masuk ke cairan interstisium. Sewaktu Nona diberi diet tanpa sari buah dan makanan lain yang mengandung fruktosa, Nona membaik dan dapat mentoleransi sukrosa m u m i dalam jumlah kecil. Diperkirakan bahwa lebih dari 5 0 % populasi orang dewasa tidak dapat menyerap fruktosa dalam dosis tinggi (50 g)dan lebih dari 1 0 % populasi orang dewasa tidak da- pat menyerap 25 g fruktosa secara sempurna. Orang-orang ini,seperti penderita de- ngan gangguan metabolisme fruktosa lainnya, harus menghindari buah dan makanan lain yang mengandung fruktosa dalam konsentrasi tinggi. K O M E N T A R B I O K I M I A . Kolera adalah penyakit diare cair akut yang di- s e b a b k a n o l e h Vibrio cholerae, y a i t u b a k t e r i n e g a t i f - G r a m d a n d i t u l a r k a n • melalui air. Penyakit ini telah adasejak jaman purba; penjelasan mengenai epidemi penyakit ini telah adapada tahun 500 S M . Selama epidemi, infeksi tersebut menyebar melalui sejumlah besar vibrio yang masuk ke sumber air dari tinja cair yang berjumlah sangat banyak dan mencemari lingkungan, terutama di daerah yang sangat miskin di mana pemasangan pipa leding dan sistem pembuangan limbah yang modem masih primitif atau tidak ada. S e t e l a h t e r t e l a n , o r g a n i s m e V. cholerae m e l e k a t k e brush border e p i t e l u s u s d a n mengeluarkan eksotoksin yang berikatan secara ireversibel kereseptor kimia spesifik (gangliosida GMI) di permukaan sel. Eksotoksin ini mengkatalisis reaksi ribosilasi- A D P yang meningkatkan aktivitas adenilat siklase dan dengan demikian meningkat- kan kadar c A M P di dalam enterosit. Akibatnya, penyerapan natrium, anion, dan air yang normal dari lumen saluran cema ke dalam selusus menjadi sangat berkurang.

BAB 25 / PENCERNAAN, PENYERAPAN, DAN PENGANGKUTAN KARBOHIDRAT 3 9 7Eksotoksin juga merangsang sel kriptus untuk mensekresikan klorida, disertai kationdan air, dari aliran darah ke dalam lumen saluran cema. Akibatnya adalah keluamyacairan diare yang kaya-zat terlamt dan, pada kasus yang parah, dapat melebihi 1 l i -ter/jam. Hal ini cepat menimbulkan dehidrasi dan bahkan kematian. Pendekatan terapeutik pada penderita kolera memanfaatkan kenyataan bahwatransporter dependen-Na^ untuk glukosa dan asam amino tidak dipengaruhi oleh ek-sotoksin kolera. Akibatnya, pemberian bersama glukosa dan Na^ melalui mulut me-nyebabkan glukosa dan N a ^ diserap, diikuti oleh klorida dan air sehingga hal i n i se-cara parsial mengoreksi defisit ion dan kehilangan cairan. A s a m amino dan peptidakecil juga diserap oleh kotranspor dependen-Na\"^ yang melibatkan protein transporyang berbeda dengan transporter glukosa dependen-Na^. Oleh karena itu, penambah-an protein ke dalam larutan pengganti glukosa-natrium meningkatkan efektivitasnyadan sangat mengurangi keparahan diare. Terapi antibiotik tambahan juga memper-singkat fase diare pada kolera, tetapi tidak menurunkan kebutuhan terapi penggantianoral yang telah dijelaskan sebelumnya.Bacaan AnjuranBell GJ, Burant CF, Takeda J. Gould GW. Structure and function of mammalian facilitative sugar trans-porters. J Biol Chem 1993;268:19161-19164.Buller HA, Grand RJ. Lactose intolerance. Annu Rev Med 1990;41:141-148,Linder MC (ed). Nutrition and metabolism of carbohydrates. In: Nutritional biochemistry and metabolismwith clinical application. 2nd ed. New York: Elsevier, 1991:21-50.Semenza G, Auricchio S. Small-intestinal disaccharidases. In: Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D,eds. The metabolic and molecular bases of inherited disease. New York: McGraw-Hill, 1995;4451-4480.SOAL1. Seorang pecandu alkohol menderita pankreatitis yang mempengaruhi fiingsieksokrin pankreasnya. Ia mengalami rasa tidak enak setelah makan makanan tinggikarbohidrat. Penderita mungkin mengalami penurunan kemampuan mencerna yangabnormal. A. kanji B. laktosa C. serat D. sukrosa E. maltosa2. Apabila seseorang dengan diabetes melitus dependen-insulin lalai menyuntikkaninsulin sewaktu berlibur akhir pekan, apa yang terjadi pada transpor glukosa ke dalamselnya? Sel mana yang paling parah terpengaruh?JAWABAN1. A . Pankreas menghasilkan amilase-a yang m e n c e m a kanji. Apabila amilase-apankreas tidak masuk k edalam usus, masih dapat terjadi sedikit pencemaan kanjipada penderita inimelaluikerja amilase-a liur, tetapi kemampuan keseluruhan untukmencema kanji akan jauh lebih rendah daripada normal. Pada manusia, peran amilaseliur mencema saiigat sedikit kanji dari kanji total yang dimakan. Fungsi utama ami-lase liur m u n g k i n adalah membersihkan remah-remah kue dan sisa makanan lainnyayang terselip di antara gigi. Laktosa, sukrosa, dan maltosa dicerna oleh enzim yang di-h a s i l k a n o l e h s e l e p i t e l u s u s d a n t e r l e t a k d i brush border. N a m u n , e n z i m i n i m e n o n j o l

3 9 8 BAGIAN V / METABOLISME KARBOHIDRAT ke dalam lumen dan efektivitas enzim ini paling tinggi apabila kimus asam yang berasal dari lambung dinetralkan oleh HCO3' dari pankreas. Serat tidak dapat dicema bahkan oleh individu yang normal. 2. I n s u l i n m e r a n g s a n g p e n g e r a h a n t e r s e b u t k e m e m b r a n sel t r a n s p o r t e r g l u k o s a y a n g terdapat di membran vesikel di dalam sel. Peningkatan j u m l a h transporter glukosa pada membran selmemungkinkan lebih banyak glukosa diangkut masuk ke dalam sel. Efek kerja insulin yang paling besar ini terjadi di selotot danadiposa. Apabila penderita diabetes lalai menyuntikkaninsulin, j u m l a h transporter di membran sel otot dan adiposa akan sangat menurun. Hasilnya adalah penurunan transpor glukosa ke da- lam sel ini, yang berperan meningkatkan kadar glukosa darah yang dialami oleh pen- derita.