Biokimia Nutrisi

Biokimia nutrisi membahas interaksi molekuler antara zat-zat kimia dalam makanan dengan komponen biologis dalam tubuh, menggali cara nutrien seperti karbohidrat, protein, lemak, dan vitamin berpartisipasi dalam proses metabolik yang mendukung kesehatan dan fungsi tubuh manusia.

Nutrisi

  • Pencernaan merupakan proses penting dalam tubuh yang bertanggung jawab untuk mengubah makanan menjadi nutrisi yang dibutuhkan oleh sel-sel. 
  • Proses pencernaan:

 

  • Nutrisi terbagi menjadi dua jenis yaitu makronutrien yang diperlukan dalam jumlah besar oleh tubuh dan mikronutrien dibutuhkan dalam jumlah yang lebih kecil. 
    1. Makronutrien: karbohidrat, protein, lemak
    2. Mikronutrien: Vitamin (A,B,C,D,E,K), mineral (kalsium, besi, magnesium, seng, tembaga, selenium, iodin), dan elemen jejak (selenium, molibdenum, kobalt, dan lain-lain)

 

Makronutrien

  1. Karbohidrat
    • Karbohidrat adalah gula, pati, dan serat yang terdapat dalam banyak makanan.
    • Karbohidrat merupakan makronutrien yang berfungsi sebagai sumber utama energi untuk tubuh
    • Berdasarkan pada struktur kimianya, karbohidrat dibagi menjadi dua jenis:

    • Pencernaan karbohidrat terjadi melalui hidrolisis menjadi oligosakarida, monosakarida, dan disakarida
    • Pencernaan karbohidrat dikatalisis oleh amilase saliva dan pankreas
    • Proses pemecahan disakarida menjadi monosakarida dijalankan oleh enzim disakaridase (e.g. maltase, sukrase-isomaltase, laktase, dan trehalase) pada tepi sel mukosa usus halus
    • Proses penyerapan monosakarida terjadi secara variatif:
      • Glukosa dan galaktosa → proses yang bergantung pada natrium,
      • Monosakarida lainnya → difusi yang dimediasi oleh pembawa.


        sumber: Rodwell et al. (2015) 

        Keterangan:
      • Glukosa dan galaktosa: diangkut melawan gradien konsentrasi oleh transporter SGLT 1 yang terhubung dengan pompa Na+-K+.
      • Fruktosa, serta glukosa dan galaktosa: diangkut melintasi gradien konsentrasi oleh transporter GLUT 5 yang tidak memerlukan Na+.
      • Pengeluaran semua Monosakarida dilakukan melalui transporter GLUT 2 yang memfasilitasi transportasi.


  2. Protein
    • Protein merupakan bahan bangunan untuk sel-sel tubuh sehingga penting untuk pertumbuhan, perbaikan, dan pemeliharaan jaringan tubuh.
    • Contoh sumber protein:  daging, telur, dan kacang-kacangan. 
      Protein dicerna tubuh dalam bentuk molekul yang lebih kecil yang disebut asam amino
    • Terdapat dua kelompok enzim yang mengkatalisis pencernaan protein :
      • endopeptidase: menghidrolisis ikatan peptida di dalam molekul protein
      • exopeptidase: menghidrolisis ikatan peptida dari ujung peptida



        • Produk akhir dari aksi endopeptidase dan exopeptidase adalah campuran asam amino bebas, dipeptida, tripeptida, dan oligopeptida yang semuanya diserap.
        • Asam amino bebas diserap melalui mukosa usus dengan transportasi aktif 
        • Dipeptida dan tripeptida masuk ke tepi sel mukosa usus halus dan  dihidrolisis menjadi asam amino bebas, yang kemudian diangkut ke dalam vena porta hepatik.
  3. Lemak
    • Lemak merupakan sumber energi yang kaya bagi tubuh dan membantu tubuh menyerap vitamin.
    • Sumber lemak: Ikan, Yogurt, keju, telur, minyak nabati & hewani, dan kacang kacangan
    • Selama proses pencernaan, tubuh menguraikan molekul lemak menjadi asam lemak dan gliserol
    • Lipid utama dalam diet adalah triasilgliserol dan fosfolipid.
    • Molekul lipid bersifat hidrofobik dan perlu dihidrolisis dan diemulsikan menjadi micelles lipid yang sangat kecil sebelum dapat diserap.
    • Lemak dalam sistem pencernaan cenderung menggumpal secara hidrofobik membentuk globula lemak besar. Sehingga proses pencernaan lemak melewati beberapa tahap berikut: 

sumber gambar: https://ib.bioninja.com.au/

Tambahan: 

      • Lipoprotein densitas rendah → mengangkut lemak melalui aliran darah ke sel-sel.
      • Lipoprotein densitas tinggi → membersihkan lemak berlebih dari aliran darah dan jaringan dan mengembalikannya ke hati.

 

Mikronutrien

  1. Vitamin & mineral
    • Setiap vitmin memiliki peran yang berbeda dalam pertumbuhan dan kesehatan tubuh.
    • Vitamin dikelompokkan berdasarkan kelarutannya:



    • Penyerapan vitamin dan mineral terjadi melalui mekanisme yang berbeda dan membutuhkan faktor-faktor tertentu
      • Vitamin larut dalam lemak diserap dalam micelles lipid yang merupakan hasil dari pencernaan lemak dengan tahapan sebagai berikut:



      • Vitamin larut dalam air diserap oleh tubuh dengan tahapan sebagai berikut:



        Copyright 2010, John Wiley & Sons, Inc.

      • Penyerapan vitamin B12 membutuhkan protein transportasi spesifik, yaitu faktor intrinsik:


        Green et al. (2017)

        Keterangan: Dalam proses pencernaan, B12 melewati tahapan pencernaan sebagai berikut



    • Penyerapan mineral oleh tubuh:
      • Meskipun diperlukan dalam jumlah yang relatif kecil, mineral memiliki peran yang krusial dalam menjaga kesehatan dan fungsi tubuh yang optimal. Berikut merupakan fungsi dari beberapa mineral utama yang diperlukan tubuh:


    • Terdapat beberapa mekanisme penyerapan mineral oleh tubuh
      1. Penyerapan Aktif: Beberapa mineral (kalsium, besi, dan magnesium) diserap secara aktif melalui mekanisme transportasi aktif dimana tubuh menggunakan energi untuk mengangkut mineral melawan gradien konsentrasi.
      2. Penyerapan Pasif: Beberapa mineral, seperti seng, tembaga, dan mangan, diserap secara pasif melalui mekanisme difusi. Dalam proses ini, mineral bergerak melalui membran sel ke area dengan konsentrasi yang lebih rendah tanpa memerlukan energi tambahan.
      3. Interaksi dengan Nutrisi Lain: Beberapa mineral dapat saling mempengaruhi penyerapan mereka. Misalnya, penyerapan zat besi dapat dihambat oleh keberadaan kalsium.
      4. Faktor Lingkungan dan Kondisi Medis: Beberapa faktor lingkungan, seperti tingkat asam di dalam perut, dapat mempengaruhi penyerapan mineral tertentu. 


    • Setelah mineral diserap, mereka didistribusikan ke seluruh tubuh melalui aliran darah. Kelebihan mineral yang tidak diperlukan akan dikeluarkan dari tubuh melalui urin atau tinja.

    • Berikut merupakan rangkuman singkat mekanisme penyerapan dari masing-masing nutrien: 


Metabolisme Nutrisi

  • Nutrisi dibutuhkan tubuh sebagai bahan baku yang diperlukan untuk:
    • Pertumbuhan dan proliferasi sel
    • Metabolisme seluler. 
  • Fungsi seluler yang efektif bergantung pada konteks, seperti jenis kelamin dan usia, serta pasokan ideal nutrisi yang diperlukan.
  • Proses metabolisme masing-masing nutrisi terangkum pada tabel berikut:

Referensi

  1. Chen, Y., Michalak, M., & Agellon, L. B. (2018). Importance of Nutrients and Nutrient Metabolism on Human Health. The Yale journal of biology and medicine, 91(2), 95–103.
  2. Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennely PJ, and Weil PA. Harper’s Illustrated Biochemistry. 30th ed. McGraw-Hill Education; 2015.
  3. Green, R., Allen, L., Bjørke-Monsen, AL. et al. Vitamin B12 deficiency. Nat Rev Dis Primers 3, 17040 (2017). https://doi.org/10.1038/nrdp.2017.40
  4. The National Digestive Diseases Information Clearinghouse (TNDDIC). 2013.Your digestive system and how it work, accessed 9 July 2023, http://digestive.niddk.nih.gov/ddiseases/pubs/yrdd.
  5. Lipid Absorption | BioNinja [Internet]. [cited 2023 Jul 9]. Available from: https://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-6-human-physiology/61-digestion-and-absorption/lipid-absorption.html

Daftar Isi

Customer Support umeds