Metabolisme Glikogenolisis

Laporan Praktikum Ke-1 MK. Metabolissme Zat Gizi

Tanggal Mulai Tanggal Selesai

: 16 Februari 2015 : 23 Februari 2015

PROSES GLIKOGENOLISIS: PENGARUH PUASA TERHADAP KADAR GLUKOSA DARAH DAN KANDUNGAN GLIKOGEN HATI TIKUS Oleh : Kelompok 2 M5 Sessy Paramita Lirizka Siti Fadiah Sofyan Wahyu K Solfa Damanik Wilgy Novi P Wuri Wulandari

I14144034 I14144036 I14144037 I14144038 I14144040 I14144041

Asisten Praktikum Hana Fitria Navratilova, MSc Sakinah Koordinator Mata Kuliah : DR. Rimbawan

DEPARTEMEN GIZI MASYARAKAT FAKULTAS EKOLOGI MANUSIA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2015

PENDAHULUAN Latar Belakang Manusia memerlukan energi untuk dapat melakukan aktivitas sehari-hari. Energi tersebut diperoleh melalui asupan makanan dan minuman yang cukup. Zat gizi utama penghasil energi adalah karbohidrat. Karbohidrat dalam tubuh akan dimetabolisme menjadi glukosa. Glukosa merupakan sumber energi penting untuk otak, sel darah merah dan medula ginjal (Mann dan Truswl 2007). Ketika kadar glukosa dalam darah berlebihan, maka glukosa tersebut akan disimpan dalam hati dan otot dalam bentuk glikogen. Glikogen dalam hati akan diubah lagi menjadi glukosa untuk menghasilkan energi ketika tubuh kekurangan energi (Idris dan Ali 2013). Tubuh akan kekurangan gukosa ketika kondisi kelaparan, puasa, atau aktivitas fisik yang tinggi. Puasa membatasi makan dan minum seseorang. Puasa mengakibatkan tubuh kekurangan asupan energi dan zat- zat gizi esensial lainnya sehingga terjadi perubahan metabolisme dalam tubuh. Kadar glukosa dalam darah ketika puasa akan turun. Kadar glukosa dalam darah harus selalu dipertahankan normal agar tubuh selalu dalam kondisi stabil. Menurut Emhoff et al (2013), tubuh bereaksi mempertahankan kadar glukosa darah ketika kondisi kelaparan, puasa dan aktivitas tinggi dengan cara memecah glikogen hati menjadi glukosa. Cadangan glikogen pada keadaan normal akan cukup untuk memenuhi kebutuhan energi dalam waktu 10-12 jam. Pada saat berpuasa, glikogen hati akan habis setelah 12- 18 jam (Mann dan Truswel 2007). Proses glikogenolisis terjadi pada kondisi tersebut. Berdasarkan paparan diatas, perlu dibuktikan bahwa terjadi proses glikogenolisis pada saat puasa atau kondisi kelaparan dengan melakukan praktikum proses glikogenolisis yang dilakukan dengan mengamati pengaruh puasa terhadap kadar glukosa darah dan kandungan glikogen hati pada hewan coba. Tujuan Praktikum bertujuan membuktikan bahwa dalam keadaan puasa atau kelaparan kadar glikogen hati akan berkurang karena dipecah untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

TINJAUAN PUSTAKA Glikogenolisis Glikogen merupakan simpanan utama dari karbohidrat yang disimpan di hati dan otot. Glikogen yang disimpan di hati berfungsi sebagai bahan yang akan dipecah menjadi glukosa saat asupan gula sebagai sumber energi tidak tersedia atau saat puasa. Glikogenolisis adalah jalur yang digunakan glikogen untuk dikonversi menjadi glukosa 1-fosfat dan glukosa 6-fosfat menjadi glukosa. Pada kondisi puasa yang berlangsung selama 12 – 18 jam, hati secara keseluruhan menggunakan glikogen (Mann 2007) Fungsi glikogen yang disimpan dihati digunakan untuk menjaga kadar glukosa darah. Glikogen juga disimpan di otot yang digunakan secara langsung sebagai energy untuk beraktivitas. Saat glikogen di otot digunakan, glukosa darah memasuki otot untuk menjaga kebutuhan energi dari jaringan yang aktif (Driskell 2008). Proses glikogenolisis mulai terjadi saat kadar glukosa darah sudah mulai menurun.

Sesuai gambar diatas, proses glikogenolisis tidak berlangusng secara spontan. Ada beberapa tahap yang harus dilalui. Tahap pertama adalah proses fosforilasi glikogen oleh pengaruh enzim glikogen fosforilase sehigga dilepaskan glukosa 1fosfat. Selanjutnya, glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase. Langkah terakhir adalah defosforilasi glukosa 6-fosfat oleh pengaruh enzim glukosa 6-fosfatase sehingga terbentuk glukosa (Sumardjo 2006) Metabolisme karbohidrat merupakan salah satu jenis metabolisme yang berlangsung dalam setiap tubuh makhluk hidup sepanjang hidupnya. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa didalam sel darah dan sistem pusat syaraf (Hayatul 2014).

Kadar Glukosa Darah Puasa dan Tidak Puasa Nilai normal kadar glukosa darah sewaktu adalah 140 mg/dL, kadar glukosa darah puasa adalah 70-90 mg/dL dan 2 jam setelah makan terjadi proses glikogenolisis sehingga kadar glukosa darah menurun kembali seperti kadar glukosa darah pada saat puasa yaitu 70-90 mg/dL (Sardesai 2012).

Fungsi Pereaksi Pereaksi yang digunakan dalam praktikum ini diantaranya adalah natrium tungstat, asam sulfat, HCl, dan NaOH. Fungsi natrium tungstat yaitu untuk mengendapkan glukosa yang terlarut dalam air. Pereaksi asam sulfat berfungsi sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi pengendapan glukosa oleh natrium tungstat. HCl pekat untuk menghidrolisis glikogen, sedangkan pereaksi NaOH digunakan untuk memberikan suasana basa atau menetralkan karena reaksi berlangsung dalam keadaan asam (Winarno 1984) Pereaksi folin wu digunakan untuk membuat filtrate darah bebas protein dengan mengandapkan protein oleh pembentukan asam tungstat. Penambahan asam fosfomolibdat agar asam fosfomolibdat tereduksi oleh Cu2O yang selanjutnya menjadi warna biru dengan intensitas warna sebanding dengan kadar glukosa darah (Poedjiadji 1994). Aplikasi dalam Kehidupan Sehari- hari

Aplikasi glikogenolisis dalam contohnya pada saat latihan fisik yang berat pada laki-laki yang memungkinkan memungkinkan terjadinya glikogenolisis glikogen hati. Glikogenolisis di hati pada laki-laki yang sering latihan fisik lebih dari 60 menit lebih tinggi dibandingkan yang tidak latihan fisik ( Emhoff 2013).

METODOLOGI Waktu dan Tempat Praktikum ini dilakukan 2 sesi pertemuan yaitu sesi pertama pada hari Selasa, 17 Februari 2015 pukul 10.00-13.00 WIB dan sesi kedua pada hari Selasa, 24 Februari 2015. Keduanya bertempat di Laboratorium Analisis dan Kimia Makanan, Departemen Gizi Masyarakat, Fakultas Ekologi Manusia, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Pada praktikum Proses Glikogenolisis Pengaruh Puasa Terhadap Kadar Glukosa Darah dan Kandungan Glikogen Hati Tikus menggunakan alat yaitu berupa pipet Mohr, pipet Volumetrik, pipet tetes, Erlenmeyer, kertas Whatman dan corong, Spektrofotometer dan Kuvet, labu takar 25 ml, tabung reaksi, dan penangas. Bahan yang digunakan yaitu larutan Na Tungstat 10%, larutan Asam Sulfat 0,67 N, larutan standar glukosa, pereaksi tembaga alkalis (Folin Wu), larutan asam Fosfomolibdat, akuades, larutan sel darah merah tikus tidak puasa, dan ekstrasi glikogen tikus tidak puasa. Prosedur Kerja Pembuatan filtrat bebas protein, dilakukan dengan cara mencampurkan akuades, darah tikus, larutan Na Tungstat 10%, larutan Asam Sulfat 0,67 N dan setelah itu dilakukan sentrifugasi agar filtrat jenih dengan endapan terpisah, setelah filtrat diperoleh kita bisa menetapkan kadar glukosa darah dengan cara sebagai berikut

Pengukuran Kadar Glukosa Darah Tikus

Blanko (2 ml akuades ditambah 2 ml larutan Folin Wu)

Larutan standar (2 ml larutan glukosa standar ditambah 2 ml larutan Folin Wu)

Larutan uji (2 ml darah tikus tidak puasa ditambah 2 ml larutan Folin Wu)

Dipanaskan dalam air mendidih selama 8 menit, setelah itu didinginkan Ditambah dengan 2 ml asam Fosfomolibdat Ditera didalam labu takar 25 ml, diabsorbansi pada panjang gelombang 490 nm Gambar 1 Prosedur Pengukuran Kadar Glukosa Darah Tikus

Pengukuran Kadar Glukosa Jaringan Hati Larutan ekstrasi glikogen Diaduk, sentrifugasi 3000 rpm selama 15 menit lalu diambil endapan Dicampur dengan 10 ml akuades, 10 ml HCl pekat dididihkan 10 menit, didinginkan Dinetralkan dengan NaOH dan ditera hingga 25 ml

Blanko (2 ml akuades ditambah 2 ml larutan Folin Wu)

Larutan standar (2 ml larutan glukosa standar ditambah 2 ml larutan Folin Wu)

Larutan uji (2 ml ekstraksi glikogen tikus tidak puasa ditabah 2 ml larutan Folin Wu)

Dipanaskan dalam air mendidih selama 8 menit, setelah itu didinginkan Dicampurkan masing-masing larutan dengan 2 ml asam Fosfomolibdat ditera didalam labu takar 25 ml, dibaca absorbansi pada panjang gelombang 490 nm Gambar 2 Prosedur Pengukuran Kadar Glukosa Jaringan Hati

HASIL DAN PEMBAHASAN Percobaan pengukuran kadar glukosa darah tikus yang puasa dan yang tidak puasa dari hasil percobaan setelah diukur dan dihitung dapat disajikan didalam tabel. Tabel 1 Hasil Pengamatan Kadar Glukosa Darah Sampel

Kadar Glukosa Darah

TP 3

34,285

TP 6

200

Puasa 3

171,428

Keterangan : Absorbansi standar Glukosa standar Fp

= 0,350 = 10 mg / 100 ml = 10

Hasil praktikum pada percobaan pengukuran kadar glukosa darah tikus metode folin wu menunjukan kadar glukosa darah sampel tikus tidak puasa 6 sebesar 200 mg/100ml lebih pekat dari konsentrasi glukosa standar. Kadar glukosa darah TP 3 lebih kecil dari TP6 yaitu sebesar 34,285 mg/100ml dikarenakan terjadi hemolisis dimana sel darah pecah yang menyebabkan dalam plasma masih mengandung protein sehingga kadar glukosa darah rendah, pada sampel darah puasa 3 kadar glukosa sebesar 171,428 mg/100ml. Kadar gula darah tikus tidak puasa (TP6) lebih tinggi dibandingkan kadar glukosa darah tikus puasa karena glukosa dari makanan yang dikonsumsi lebih mudah dipecah untuk digunakan menjadi energi dibandingkan energi yang didapat dari simpanan glukosa berupa glikogen yang dipecah. Glikogen harus melalui tahapan pemecahan menjadi glukosa 1 posfat, glukosa 6 posfat sehingga menjadi glukosa yang dapat digunakan sebagai energi sehingga memerlukan waktu yang lama. Oleh karena itu kadar glukosa darah sampel tidak puasa lebih tinggi dari kadar glukosa darah sampel puasa. Kadar glukosa darah pada tikus puasa lebih besar daripada kadar glukosa darah pada tikus tidak puasa (TP3). Hal ini karena dalam keadaan konsentrasi glukosa darah menurun (puasa), sel-sel di hati akan mengubah glikogen menjadi glukosa (glikogenolisis). Glukosa dilepaskan ke dalam aliran darah hingga meningkatkan level gula darah. Tikus yang tidak puasa maupun manusia, pada umumnya memiliki tingkat gula darah yang bertahan pada batas-batas sempit sepanjang hari, yaitu berkisar 4-8 mmol/L (70-150 mg/dl). Kadar glukosa orang normal yang puasa adalah 70-90 mg/dl (Susatyo 2010). Adapun faktor lain yang memengaruhi peningkatan kadar glukosa darah pada tikus puasa ini dikarenakan telah terjadi hemolisis pada darah tikus dan adanya kesalahan pada saat praktikum. Kesalahan yaitu dalam hal penyaringan untuk mendapatkan filtrat yang jernih masih terdapat campuran darah di dalam filtratnya

sehingga memengaruhi hasil perhitungan. Faktor kesalahan lainnya adalah ketidaktelitian praktikan dalam melakukan percobaan terutama dalam hal menghitung nilai absorbansi. Berdasarkan analisa diatas bahwa kadar glukosa darah antara tikus puasa dan tidak puasa tidak berbeda jauh. Sesuai dengan Driskell (2008) bahwa fungsi glikogen yang di simpan didalam hati yaitu untuk menjaga kadar glukosa darah dan menjaga kebutuhan energi pada jaringan yang aktif. Menurut Mann (2007), kondisi puasa yang berlangsung selama 12 – 18 jam menyebabkan hati menggunakan glikogen untuk menjaga kadar glukosa darah. Tabel 2 Hasil Pengamatan Kadar Glukosa Jaringan Hati

Keterangan : Absorbansi standar Glukosa standar Fp Blanko Standar

Sampel

Kadar Glukosa (mg/100ml)

TP 3 – e

-16,5

TP 3 – f

-16,4

TP 6 – e

-0,21

TP 6 – f

0,168

P6–e

21,1

P6-f

17,02

= 0,350 = 10 mg / 100 ml = 10 = 0,12 = 0,174

Glikogen hati merupakan sumber energi langsung karena di hati mengandung enzim glukosa 6-fosfatase dimana pada otot kekurangan enzim ini sehingga glukogen otot bukan merupakan sumber energi langsung. Glikogen otot tidak langsung diedarkan ke peredaran darah melainkan harus diubah terlebih dahulu melalui siklus alanin. Percobaan ini membandingkan antara filtrat hati tikus yang tidak puasa dan filtrat hati tikus yang puasa. Filtrat hati tikus yang tidak puasa akan lebih keruh karena simpanan glikogen hati tidak dipakai, filtrat hati tikus yang puasa akan lebih bening karena simpanan glikogen hati dipakai. Penambahan HCl pekat kedalam larutan ekstraksi glikogen bertujuan untuk menonaktifkan enzim yang merusak glikogen sehingga glikogen terhidrolisis menjadi glukosa dan berfungsi mendenaturasi protein dan melarutkan protein. Pemanasan bertujuan untuk mempercepat proses hidrolisis. Penggunaan HCl pada percobaan ini dikarenakan harga murah namun semua rantai glikogen diputus menjadi glukosa sehingga penggunaan HCl menghasilkan glukosa yang lebih banyak daripada menggunakan enzim yang hanya rantai tertentu saja yang dipisah. Hal ini mengakibatkan penggunaan HCl overestimate dalam penghitungan kadar glukosa.

Data kadar glukosa pada hati untuk kelompok tikus tidak puasa dan puasa pada tabel 2 jauh berbeda hal ini disebabkan karena cara penyimpanan hati sebelum digunakan hanya disimpan di larutan NaCl 0,9 g/ dl lebih dari 24 jam di suhu ruangan tidak disimpan dilemari pendingin, dimana larutan NaCl 0,9 g/dl tersebut hanya menjaga kondisi hati tikus agar tetap dalam kondisi homeostatis namun tidak mencegah hati tikus tersebut dari kerusakan. Kadar glukosa darah pada saat puasa dan tidak puasa seharusnya sama atau tidak jauh berbeda karena proses glikogenolisis berfungsi menjaga keseimbangan kadar glukosa darah. Pada percobaan ini kadar glukosa yang didapatkan untuk tikus sampel P3 dan sampel TP3 pada tabel 1 jauh berbeda, hal ini disebabkan karena kemungkinan proses pemisahan endapan dan filtrat dengan menggunakan corong Buchner kurang sempurna. Masih ada endapan yang tercampur dengan filtrat yang mana endapan lebih banyak mengandung glukosa. Sehingga saat penghitungan kadar glukosa maka hasilnya akan tidak sesuai dengan literature. Perbedaan filtrat darah puasa dan tidak puasa adalah filtrat sampel darah tikus puasa setelah disentrifuge lebih banyak dibandingkan filtrat sampel darah tikus tidak puasa. Secara kasat mata warna absorbansinya sama karena baik sampel sampel darah tikus puasa maupun tidak puasa mempunyai rentang kadar gula yang sama karena tikus puasa memecah glikogen sehingga kadar gula darah tetap normal.

DAFTAR PUSTAKA Driskell JA. 2008. Nutrition Exercise Concerns of Middle Age. NewYork (US) : CRC Press. Emhoff W C, Messonnier L A, Horning M A, Fattor J A, Carlson TJ, Brooks G A. Gluconeogenesis and Hepatic Glycogenolysis during Exercise at The Lactate Threshold. Journal of Applied Physiology. 2013; 114 : 297–306 Hayatul, R. 2014. Aktivitas Aktivitas Ekstrak Daun Wungu (Graptophyllum pictum (L.) Griff) dalam Menurunkan Kadar Glukosa Darah Tikus Hiperglikemia. Bogor (ID); [diunduh pada 27 Februari 2015]. Tersedia pada: http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/70889 Idris S M dan Ali E A L. Assessment of Dietary Management of Patients with Cirrhosis Liver. International Journal of Science and Research [IJSR]. 2013; 2 : 47-53. Mann J, Truswell A. 2007. Essential of Human Nutrition. New York (US) : Oxford University Press. Mushawwir, Andi. 2004. Profil RNA retikulosit dan Aktivitas Glikogenolisis melalui Jalur cAMP (Adenine Monophosphate Cyclic) Domba Ekor Gemuk yang Mengalami Stress Transportasi [skripsi]. Bandung (ID) : diunduh pada 27 Februari 2015. Tersedia pada: http://pustaka.unpad.ac.id/wpcontent/uploads/2013/09/pustaka_unpad_profil_RNA.pdf Poedjiadi A. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta (ID): UI Press Sardesai, V. 2012. Introduction to Clinical Nutrition. New York (USA) : CRC Press Sumardjo D. 2006. Pengantar Kimia : Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. Jakarta (ID) : EGC Susatyo JP. 2010. Memahami pengukuran kadar gula darah; [diunduh pada: 27 Februari 2015]. Tersedia pada: http://forkom-jerman.org. Winarno FG. 1984. Kimia Pangan dan Analisis. Yogyakarta (ID) : Liberty

LAMPIRAN Tabel 1 Hasil Pengamatan Kadar Glukosa Darah Sampel TP 3

Absorbansi 0,20

Kadar Glukosa Darah 34,285

TP 6

0,70

200

Puasa 3

0,60

171,428

Tabel 2 Hasil Pengamatan Kadar Glukosa Jaringan Hati Sampel

Berat

Absorbansi

Kadar Glukosa (mg/100ml)

TP 3 – e

12,13

0,012

-16,5

TP 3 – f

12,13

0,011

-16,4

TP 6 – e

9,89

0,01

-0,21

TP 6 – f

9,89

0,219

0,168

P6–e

8,7

0,22

21,1

P6-f

8,7

0,2

17,02

Lembar Penugasan Nama/NIM

Tugas

Sessy Paramita Lirizka (I14144034)

Tinjauan Pustaka dan hasil & pembahasan

Siti Fadiah

Metodologi dan simpulan saran

(I14144036) Sofyan Wahyu K (I14144037) Solfa Damanik

Tinjauan pustaka dan hasil & pembahasan Tinjauan pustaka dan

TTD

(I14144038)

hasil & pembahasan

Wilgy Novi P

Tinjauan pustaka dan hasil & pembahasan

(I14144040) Wuri Wulandari (I14144041)

Editor dan Pendahuluan