Vitamin dan Mineral Rachmad Dharmawan UB 2013 135050100111075@mail.ub.ac.id

Vitamin Vitamin dan mineral mempunyai fungsi utama yang sangat penting dalam reaksi metabolisme yaitu kofaktor Kofaktor adalah substansi non protein yang berperan dalam reaksi ensimatis metal Ion-Ion metal (Mineral) Koenzim (Senyawa Organik / Vitamin) Vitamin dibutuhkan untuk pertumbuhan yang normal, memelihara, dan menjaga fungsi tubuh Merupakan senyawa organik esensial : tidak dapat dibuat oleh tubuh dan diperlukan dalam jumlah kecil Tubuh yg kekurangan vitamin (defisiensi) : AVITAMINOSIS menimbulkan gejala macam-macam penyakit Tubuh yg kelebihan vitamin : HIPERVITAMINOSIS : akibatnya gangguan kesehatan/dikeluarkan dari tubuh Berdasarkan hidrofobisitasnya, vitamin dibagi menjadi 2 : Vitamin yang larut dalam lemak (fat soluble vitamin) : A, D, E, K Vitamin yang larut dalam air (water soluble vitamin) : B kompleks, C

Water soluble vitamin VITAMIN B Terdiri dari 8 vitamin larut air yang berperan penting dalam metabolisme sel Struktur kimia vitamin-vitamin B berbeda-beda Biasa disebut vitamin B kompleks Peran : Menunjang dan meningkatkan laju metabolisme Mempertahankan kesehatan kulit dan tulang Meningkatkan sistem imun dan fungsi syaraf Meningkatkan pertumbuhan dan pembelahan termasuk sel darah merah sehingga dapat mencegah anemia Menurunkan resiko kanker pankreas Semua vitamin B larut air sehingga ekskresi yang berlebihan harus diganti

Vitamin B1 (Thiamin) Di dalam otak dan hati  segera diubah menjadi TPP = thiamin pyrohosphat oleh enzim thiamin difosfotransferase, reaksi membutuhkan ATP Berperan penting sebagai koensim dekarboksilasi senyawa asam-keto Struktur thiamin merupakan gabungan antara pirimidin dan thiazole yang dihubungkan dengan jembatan metilene Beberapa enzim yang menggunakan TPP sebagai koensim: pyruvate decarboxylase, pyruvate dehydrogenase, transketolase. Tidak stabil terhadap panas, tapi stabil selama pembekuanTidak stabil terhadap uv, iradiasi gamma

Fungsi : Penting sebagai koensim pyruvate dan a-ketoglutarate dehydrogenase  sehingga jika defisiensi : kapasitas sel dalam menghasilkan energi menjadi sangat berkurang Meningkatkan sirkulasi dan pembentukan darah Juga diperlukan untuk reaksi fermentasi glukosa menjadi etanol Memelihara sistem saraf Berperan dalam biosintesis neurotransmiter Berperan dalam produksi HCL dalam perut  penting untuk pencernaan Sumber : pada biji-bijian Jika makanan kita banyak mengandung karbohidrat  dibutuhkan lebih banyak thiamin Tanda-tanda defisiensi : Menurunnya nafsu makan Depresi mental Peripheral neurophaty Lemah Defisiensi kronis = gejala kelainan neurologis seperti kebingungan (mental), kehilangan koordinasi mata Penyakit karena defisiensi tiamin : Beri-Beri akibat makanan yang kaya akan karbohidrat tetapi rendah thiamin

Vitamin B2 (Riboflavin) Komponen dari koensim flavin  FMN dan FAD Ensim yang bekerja pada reaksi reduksi – oksidasi (redoks) Riboflavin rusak oleh cahaya Fungsi Memiliki fungsi sentral dalam produksi energi dan pernapasan seluler. Merupakan prekursor kofaktor : flavin mononukleotida (FMN) flavin adenine dinukleotida (FAD) Enzim yang memerlukan kofaktor tersebut  flavoprotein Riboflavin + ATP = FMN FMN + ATP = FAD FAD dan FMN berfungsi sebagai akseptor elektron. Sumber : terdapat di berbagai sumber makanan = susu, keju, daging, telur dan sereal Kekurangan riboflavin dapat menyebabkan gejala iritasi, kulit merah dan keretakan kulit dekat dengan sudut mata dan bibir seperti halnya sensitivitas yang berlebihan terhadap sinar (photophobia)

Vitamin B3 (Niasin) Niasin merupakan nikotinamid atau asam nikotinat Niasin juga dapat disintesis dari triptofan Niasin beersifat stabil Fungsi Asam nicotinamida mampu menurunkan kadar kolesterol serum darah Asam nikotimida juga mampu menurunkan simpanan glikogen dan lemak yang ada di jaringan otot di tulang dan jantung. Niasin dibutuhkan untuk sintesis vitamin B3, NAD (nicotinamida adenin dinucleotida), dan NADP+ (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) Sumber : Jamur, asparagus dan sayuran hijau Defisiensi niasin mengakibatkan pellagra ,ditandai dengan gejala depressi, dermatitis dan diarrhea Niasin dalam jumlah yang besar dapat menjadi racun pada sistem syaraf, lemak darah dan gula darah

Vitamin B5(Asam pantotenat) berasal dari β-alanin dan asam pantoat ditemukan sebagai analog alkohol, yang panthenol provitamin, dan kalsium pantotenat Bersifat stabil Fungsi : sintesis coenzim A, komponen asil carier protein (ACP) pd sintesis asam lemak sintesis kofaktor ensim fatty acid synthase Sumber : Banyak ditemukan di kacang-kacangan, daging dan biji-bijian Co A diperlukan pada siklus kreb, sintesis dan oksidasi asam lemak, metabolisme asam amino, sintesis kolesterol Kekurangan B5 menyebabkan muntah, sulit tidur dan kelelahan

Vitamin B6 (Pyridoxine) berasal dari β-alanin dan asam pantoat Di dalam tubuh diubah menjadi bentuk aktif vitamin B6 yaitu piridoksal fosfat Pengubahan dari vit B6  Piridoksal fosfat ini membutuhkan ATP  dengan ensim piridoksal kinase PLP = koensim pada reaksi transaminasi, sintesis dan katabolisme asam amino, glikogenolisis (gikogen fosforilase) Yang paling stabil adalah piridoksal yang digunakan untuk fortifikasi Fungsi : Vitamin B6 berperan dalam metabolisme asam amino dan asam lemak. vitamin B6 membantu tubuh untuk mensintesis asam amino nonesensial. Selain itu juga berperan dalam produksi sel darah merah. Sumber : Daging, ikan dan unggas Kelebihan dan kekurangan vitamib B6 berakibat kegagalan pertumbuhan, kerusakan fungsi motorik dan sawan.

Vitamin B7 (Biotin) Kofaktor yang dibutuhkan dalam reaksi karboksilasi (ex piruvat karboksilase)  karier Co2 Enzymes yang mengandung biotin : acetyl CoA carboxylase, pyruvate carboxylase, and carbamoyl phosphate synthetase II disintesis oleh bakteri usus halus kita Biotin bersifat stabil Fungsi : Biotin memainkan peranan penting dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Sumber : Berbagai sumber makanan Defisiensi ditemukan pada treatmen antibiotik dalam waktu yang lama  karena mengurangi bakteri usus halus karena konsumsi telur mentah dalam jumlah banyak  di dlm putih telur , protein putih telur  mencegah absorbsi biotin oleh usus halus

Vitamin B9 (Asam folat) Molekul gabungan struktur cincin pteridin dihubungkan dengan PABA (para amino benzoic acid)  asam pteroat Asam pteroat berkonjugasi dengan glutamat  asam folat Hewan tidak dapat mensintesis PABA dan glutamat  harus diperoleh dari makanan Asam folat  kofaktor THF – tetrahidrofolate Fungsi : THF penting dalam reaksi transfer / membawa 1 atom C baik dalam bentuk metil, methilene, formimino, formil , methenil Penting dalam sintesis serin, metionin, glisin, purin. Dibutuhkan pada ibu hamil  peningkatan proliferasi sel di dlm darah  pada tri semester pertama Sumber :, daun sayuran dan hati hewan, kuning telur dan susu Kekurangan folat dapat menyebabkan kekurangan darah rasa panas pada jantung (heartburn), diare dan sering terkena infeksi

Vitamin B12 (Kobalamin) Struktur terdiri dari cincin tetrapirol membentuk komplek ,terdapat Cobalt bentuk kofaktor : metil kobalamin Disintesis secara eksklusif oleh mikroorganisme dan ditemukan dalam hati hewan dalam bentuk : terikat protein  methycobalamin or 5'-deoxyadenosylcobalamin  transcobalamin II Stabil pada pH 4-6 dan suhu tinggi. Kondisi alkali dan pereduksi menyebabkan tidak stabil Fungsi : Berperan dalam metabolisme leusine Menyebabkan kelainan DNA sintesis  penghambatan pada sintesis purin dan pirimidin berperan penting saat pembelahan sel yang berlangsung dengan cepat. memelihara dan melindungi serat syaraf dan mendorong pertumbuhan normalnya. berperan dalam aktifitas dan metabolisme sel-sel tulang. dibutuhkan untuk melepaskan folat, membantu pembentukan eritrosit Sumber : susu, dan ikan, tidak pada produk tumbuhan Kekurangan vitamin B12 dapat menyebabkan kekurangan darah merah

Water soluble vitamin Vitamin C (Asam Ascorbat) Berasal dari glukosa dari siklus asam uronat Glukosa  asam askorbat : dikatalis oleh ensim L gulonolakton oksidase vitamin C diperoleh dari makanan Defisiensi mengakibatkan scurvy Sifat vitamin C sangat mudah teroksidasi oleh panas, cahaya, dan logam Peran : Berfungsi sebagai agen pereduksi berbagai reaksi Vitamin C dikeluarkan dr tubuh melalui urine dalam bentuk dydroaskorbat, ketogulonate, askorbat 2 sulfate, asam oksalat Reaksi utama yang sangat membutuhkan vit c  hidroksilasi proline dalam kolagen Sebagai kofaktor reaksi katabolisme tirosine dan sintesis epinefrin dari tirosin, sintesis asam empedu. Vitamin C juga meningkatkan ketahanan tubuh terhadap infeksi dan membantu tubuh menyerap zat besi.

Fat soluble vitamin (A,D,E,K)

Vitamin A VITAMIN A (RETINOL) Vitamin A berasal dari sumber hewani seperti daging, kuning telur, susu, minyak ikan & sayuran hijau (mengandung karotenoid) Vitamin A terdiri dari 3 biomolekul aktif : retinol, retinal (retinaldehyde) retinoic acid. Ketiga biomolekul tersebut berasal dari β carotene  provitamin A

Fungsi : Retinol berperan pada metabolisme protein dalam sel Kekurangan karotenoid menyebabkan efek negatif pada jaringan epitelial seperti pengerasan kulit dan rabun senja Kebutuhan : Kebutuhan harian vitamin A dipenuhi dari 75% dari retinol (sebagai ester asam lemak, terutama retinil palmitat) dan 25% karotenoid dan karotenoid provitamin A lainnya Absorpsi vitamin A dan penyimpanan dalam hati terjadi dalam bentuk ester asam lemak Stabilitas : Penyebab utama pada kondisi tanpa oksigen seperti sterilisasi adalah isomerisasi dan fragmentasi Adanya oksigen menyebabkan oksidasi menghasilkan sejumlah produk Proses oksidasi biasanya bersamaan dengan oksidasi lemak

Vitamin D VITAMIN D (Kalsiferol) ergocalciferol colecalciferol VITAMIN D (Kalsiferol) Tumbuhan  steroid ergosterol (provit D), disinari uv  mjd ergokalsiferol (vit D2) Hewan  mengubah kolesterol  7 dehidrokolesterol (pro vit D), disinari matahari  mjd kolekalsiferol (vit D3) Pengubahan dari provit D menjadi vit D melibatkan sinar uv yang berguna membuka cincin steroid strukturnya. Perbedaan vit D2 dan D3  vit D2 mempunyai ikatan ganda pd rantai sampingnya Fungsi : Sumber vitamin D yang paling utama dalah minyak ikan terutama minyak hati ikan Kebutuhan : Kebutuhan vitamin D pada manusia dipenuhi oleh 7-dehidrokalsifgerol Stabilitas : Vitamin D peka terhadap cahaya dan oksigen

Vitamin E VITAMIN E 2 jenis vitamin E a. Tokoferol: , , ,  b. Tokotrienol: , , ,  Vitamin E terdiri dari cincin kromanol (chromanol ring) dan rantai samping fitil (phytyl) untuk tokoferol dan farnesyl untuk tokotrienol Fungsi : Vitamin E mempunyai aktivitas antioksidan yang dapat menghambat oksidasi lemak Berperan menstabilkan senyawa aktif yang lain seperti vitamin A, hormon, dan enzim terhadap oksidasi Defisiensi vitamin E menyebabkan ketidaksuburan, anemia, dan kelainan otot Mencegah penyakit kardiovaskular, kanker, katarak, dan memperbaiki sistem imun Kebutuhan : RDA (Recommended Daily Allowance) vitamin E dinyatakan dalam miligram (mg) Stabilitas : Rusak akibat autooksidasi yang intensif seperti pada pengeringan dan penggorengan

Vitamin K VITAMIN K (naftokuinon) Kelompok vitamin K merupakan turunan dari naftokuinon (naphthoquinone) yang mempunyai rantai samping yang berbeda-beda Vitamin K1 atau phylloquinone atau phytomenadione (juga disebut phytonadione) Vitamin K2 (menawuinone) dihasilkan oleh bakteri dalam usus besar Ada tiga jenis vitamin K sintetik yaitu K3, K4, dan K5 yang terutama digunakan untuk pakan hewan peliharaan (K3) dan antikapang (K5) Fungsi : Vitamin K berperan pada proses karboksilasi residu glutamat dalam protein menjadi gamma karboksiglutamat (Gla) Residu Gla berperan pada proses pengikatan kalsium aktivitas Gla-protein Gla-protein berperan pada koagulasi darah, metabolisme tulang, dan fisiologi pembluluh darah Vitamin K disimpan dalam jaringan adiposa Stabilitas : Vitamin K rusak karena cahaya dan kondisi alkali Relatif stabil terhadap suhu dan oksigen

Mineral Pandangan Nutrisi : bahan inorganik yang dibutuhkan untuk proses kehidupan baik dalam bentuk ion atau elemen bebas. Diperoleh dari makanan (tubuh tidak dapat memproduksi) Berdasar jumlah yang dibutuhkan tubuh: dibagi 2 mikroelemen dan makro elemen Makro : potasium, klorida, magnesium, fosfor dan kalsium dll Mikro : besi, tembaga, zinc,dan fluoride dll Fungsi Sebagai katalist berbagai reaksi biokimawi dalam tubuh Transmisi sinyal / pesan pada sel saraf Produksi hormon Pencernaan dan penggunaan makanan Bagian dari organ vital seperti tulang, darah, gigi dll

Mineral sebagai kofaktor Fe Cu Zn Mn Co Ni Mo V Se Mineral sebagai kofaktor Banyak enzim yang mengandung ion metal = Metaloenzim Ion tersebut berfungsi mirip dengan coenzim Fungsi dari metal tersebut dalam enzim sangat bervariasi Bisa sebagai katalis : Zn Kadang utk meningkatkan efisiensi enzim = ATP-Mg Zn2+ Mg2+ Ni2+ Mo Se Mn2+ K+ Karbonik anhidrase, karboksipeptidase EcoRV, heksokinase Urease Nitrat reduktase Glutation peroksidase Superoksid dismutase Propionil KoA karboksilase

Magnesium (Mg) merupakan kation bivalent = cenderung berfungsi sebagai “chelator” lebih banyak ditemukan di intraseluler sel daripada di serum darah. Mineral penting, selain Ca dan fosfor Di intraseluler sel  sering ditemukan berikatan dengan ATP = berperan sebagai kofaktor ATP yang berikatan dengan Mg = merupakan substrat yang lebih efektif bagi ensim – ensim yang membutuhkan ATP. Fungsi : Mg penting bagi manusia krn berperan dlm reaksi penghasilan energi Pompa Na/K yg mengatur konsentrasi elektrolit dlm sel = dikontrol oleh ATP  keseimbangan elektrolit di dalam sel tergantung pada Mg Food processing = menghilangkan Mg dalam makanan Berfungsi pula menghambat kalsium di sinapsis sel saraf = mencegah ekskresi neurotransmitter terutama adrenalin , nor adrenalin

Kalsium (Ca) Merupakan mineral yang sulit diperoleh dari makanan kita sehari-hari Fungsi : Kontraksi otot Secondary messenger Pembentukan tulang dan otot Koagulasi darah Pemecahan glikogen dan aktivator siklus kreb Untuk melakukan kontraksi  otot membutuhkan ATP (dlm myofibril) Tapi yang menstimulasi terjadinya kontraksi = Ca

Potasium (K) Merupakan mineral esensial dan banyak dikenal sebagai elektrolit Fungsi tubuh  normal = tergantung konsentrasi K di dlm dan luar sel Fungsi : Menjaga potensial membran sel Kofaktor ensim Menjaga potensial membran K – kation utama di dalam sel, N – kation utama di luar sel K di dlm sel : 30 x lbh tinggi dibanding luar sel Na di luar sel : 10 X lbh tinggi dibanding dlm sel Perbedaan konsentrasi = gradien elektrokimiawi membran  potensial membran Potensial membran penting dalam  penyampaian sinyal untuk komunikasi antar sel : sel saraf Sebagai kofaktor : contoh : pyruvat kinase (metabolisme karbohidrat)

Zat Besi (Fe) Fungsi utama bergabung dgn protein dan tembaga = membentuk hemoglobin (transport O2 dr paru2 ke jaringan yg membutuhkan) Penting pula untuk pembentukan myoglobulin (pengangkut O2 di dlm otot) Penting untuk penderita thyroidism Keseimbangan antara Fe, Zn & Cu  penting untuk menjaga dan mencegah thyroidism Terdapat dlm bentuk Fe (II) atau (Fe(III)  di dlm tubuh ditemukan berasosiasi dgn proteinDi dalam tubuh tersimpan dlm jumlah besar dalam protein  ferritin Dalam btuk bebas di dalam tubuh : konsentrasi sgt rendah. Karena Ion Ferri tidak larut dalam air Mungkin ion ferro toksik bagi sel dpt berakasi dg hidrogen peroksida  radikal hidroksil HOOH HO- + HO. Makanan biasa mengandung Fe (III)  tapi untuk mudah diserap harus dlm bentuk Fe (II) Reduksi Fe (III) menjadi Fe (II)  dgn askorbat (vit C) atau dgn suksinat

Non heme iron enzyme Function Aconitase Siklus kreb Suksinat DH NADH DH, CoQ reduktase Rantai respirasi Adrenodoksin Sintesis hormon steroid dalam kolesterol Desaturase Sintesis asam lemak tak jenuh Xathine DH Katabolisme purine ring Ribonukleotida reduktase DNA sintesis

Zinc (Zn) Element essensial dalam makanan baik (tumbuhan, hewan dan manusia) Dibutuhkan untuk pembentukan substansi genetik dlm sel dan untuk reproduksi biologis Diperlukan dalam sintesis DNA dan RNA Merupakan bagian dari ± 200 metaloensim Kekurangan Zn : tidak spesifik karena banyaknya ensim yg membutuhkan Zn Defisiensi Zn : Serious immunodeficiency Meningkatnya persentase infeksi Pertumbuhan terhambat Pematangan seksual yang tertunda dll

Tembaga (Cu) Tembaga (copper) merupakan salah satu mineral yang banyak diperlukan dalam tubuh. Bahan makanan yang mengandung tembaga dapat berasal dari daging, seafood, bulir utuh, kacang-kacangan, sayuran, umbi-umbian, dan buah-buahan. Tembaga tidak dapat dihasilkan di dalam tubuh sehingga harus diperoleh dari makanan. Fungsi : Membantu Pertumbuhan Jaringan Membantu Menghasilkan Energi Membantu Pembentukan Pigmen Membantu Produksi Sel Darah Merah Membantu Meningkatkan Kerja Otak Menjaga Kesehatan Tiroid Menangkal Radikal Bebas