dr. Esa Indah Ayudia Bagian Biokimia dan Biologi Medik VITAMIN DAN MINERAL dr. Esa Indah Ayudia Bagian Biokimia dan Biologi Medik

Pendahuluan Vitamin - Nutrien organik - Sedikit - Fungsi biokimia - Hampir tidak dapat disintesis Kebutuhan bersifat individual Defisiensi atau toksisitas Larut air dan larut lipid

Vitamin Vitamin larut lipid Senyawa hidrofobik Penyerapan tergantung lemak Pengangkutan Berbagai fungsi pada metabolisme Contoh : A, D, E, K Vitamin larut air Contoh : B dan C

Vitamin A

Vitamin A Vitamin A terdiri dari 3 biomolekul aktif : retinol, retinal (retinaldehyde) retinoic acid. Pada tumbuhan : prekursor → karatenoid Dalam makanan : jumlah equivalen retinol

Absorpsi dan Transport Vit A Transport di dalam tubuh = chylomikron Vit A di simpan dalam sel stealate pada hati dalam bentuk retinyl ester (retinol diesterifikasi dengan suatu molekul asam lemak) Pada saat dimobilisasi dlm tubuh  diubah mjd retinol dan dilepas ke peredaran darah dgn berikatan dg protein RBP. RBP hanya akan dilepas ke dlm darah apabila mengandung retinol. Berbagai macam sel mempunyai reseptor RBP yang terikat pada membran. Absorpsi dan Transport Vit A

Peran Fungsi penglihatan Penyerapan sinar Retinaldehid  gugus prostetik protein opsin sensitif cahaya: Rodopsin (Sel batang) Iodopsin (Sel kerucut) Holoprotein rodopsin Penyerapan sinar Isomerisasi retinaldehid  Perubahan bentuk opsin  retinaldehid terlepas  inisiasi impuls saraf

Peran Regulasi ekspresi gen dan diferensiasi jaringan Antioksidan Asam retinoat Melekat pada reseptor di nukleus Antioksidan β-karoten

Vitamin A Defisiensi Kelebihan Buta senja Xeroftalmia  keratinisasi kornea dan kebutaan Rentan terhadap infeksi Kelebihan Toksisitas Ggn SSP Ggn fungsi hati Ggn homeostasi kalsium Ggn kulit

xeroftalmia

Thiamin (Vitamin B1) Struktur thiamin merupakan gabungan antara pirimidin dan thiazole yang dihubungkan dengan jembatan metilene

Di dalam otak dan hati  segera diubah menjadi TPP = thiamin pyrohosphat oleh enzim thiamin difosfotransferase, reaksi membutuhkan ATP Berperan penting sebagai koenzim dekarboksilasi senyawa asam-keto Beberapa enzim yang menggunakan TPP sbg koensim: pyruvate decarboxylase, pyruvate dehydrogenase, transketolase.

Defisiensi Ggn Saraf Asidosis laktat (diet KH >>>) Neuritis perifer Beri-beri Enselopati wernicke Asidosis laktat (diet KH >>>) Piruvat  asetil-koA Piruvat  Laktat

Beri-beri

Riboflavin (vitamin B2) Komponen dr koenzim flavin  FMN dan FAD Enzim yang bekerja pada reaksi reduksi – oksidasi (redoks) Memiliki fungsi sentral dlm produksi energi dan pernapasan seluler.

Koenzim FMN FAD Pembawa elektron dalam reaksi oksidoreduktasi pada rantai respirasi mitokondria

. Defisiensi Bukan masalah Deskuamasi dan peradangan lidah

Niasin (vitamin B3) Niasin dapat merupakan nikotinamid atau asam nikotinat Nikotinamid dan asam nikotinat = sebagai sumber vitamin B3

Niasin juga dapat disintesis dari triptofan Niasin juga dapat disintesis dari triptofan. Akan tetapi  tidak efisien. Karena membutuhkan 60 mg triptofan untuk menghasilkan 1 mg niasin Dan juga memerlukan vitamin B1, B2 dan B6 Kebutuhan niasin 19 mg /day

Defisiensi Pellagra Toksisitas Dermatitis fotosensitif Kematian Wanita 2x pria Toksisitas Vasodilatasi Iritasi kulit Kerusakan hati

FAD NAD FAD & NAD  electron carriers. Ktk suatu pasangan e- dipindahkan ke molekul ini  1 atau 2 hidrogen juga akan pindah.

Vitamin B6

Bentuk Piridoksin Piridoksal Piridoksalamin Turunan fosfatnya Aktif  Koenzim : Piridoksal fosfat 80% di otot, terkait dgn glikogen fosfoliase

Peran Koenzim Transaminasi dan derkaboksilasi Glikogenolisis Kerja hormon steroid : melepaskan kompleks hormon-resptor dari DNA

Defisiensi Ggn metab. Triptofan dan metinonin Berhubungan kanker dependen hormon seperti payudara, uterus, prostat Kelebihan Neuropati sensori

Kobalamin Lebih sering dikenal sebagai vitamin B12 Struktur terdiri dari cincin tetrapirol membentuk komplek dan ditengahnya terdapat Cobalt Disintesis secara eksklusif oleh mikroorganisme dan ditemukan dalam hati hewan dalam bentuk : terikat protein  methycobalamin or 5'-deoxyadenosylcobalamin. Terdapat pada daging, susu, dan ikan, tidak pada produk tumbuhan atau yeast

Absorpsi Dalam makanan terikat dengan protein Lambung: Protein terlepas Diikat oleh kobalofilin Duodenum Protease pankreas ; Hidrolisis kobalofilin Diikat fakto instrinsik dari lambung Diserap Transport : Transkobalamin

Peran Koenzim Metilmalonil koA mutase Aminomutase Metionin sintase Defisiensi Anemia pernisiosa Defisiensi folat

Asam folat

Asam folat Asam folat : kelompok vitamin B Ditemukan oleh Mitchell dkk (1941): isolasi dari daun bayam Nama folat dari daun, folium. Asam folat terbentuk dari tiga komponen derivate pteridin p-aminobenzoat Glutamat Bentuk aktif: Tetrahidrofolat (THF)

Defisiensi Anemia Megaloblastik Cacat tabung saraf Kelainan kongenital Aterosklerosis Keganasan

BIOTIN Bentuk biotin, biositin, karboksi-biositin Dalam makanan : biositin Disintesis mikroba intestinum

Peran Koenzim Berperan pada regulasi siklus sel Karboksilase Acetyl-CoA carboxylase Pyruvate carboxylase Propionyl-CoA carboxylase Methylcrotonyl-CoA carboxylase Biotin diikat  biositin Transfer CO2 Berperan pada regulasi siklus sel Biotinilate

ASAM PANTOTENAT Berperan pada metabolisme grup asil Sebagai molekul pantotein bagian dari koA atau acyl carrier protein Pantotein dibentuk dengan sistein CoA  SAS, Sintesis dan oksidasi ASAM LEMAK dan Sintesis Kolesterol ACP  Sintesis asam lemak

Vitamin C Dapat disintesis beberapa mamalia Aktivitas Glukosa melalui jalur asam uronat Kecuali, humans, primates, guinea pigs, and fruit bats Aktivitas Asam askorbat Asam dehidroksi askorbat

Peran Koenzim Antioksidan Hidroksilase Dopamin β-hidroksilase Lisin hidroksilase Prolin hidroksilase collagen synthesis, tyrosine degradation, catecholamine synthesis, and bile acid biosynthesis Antioksidan

Defisiensi Scurbut Perubahan kulit, fragilitas kapiler, gum decay, tooth loss, and bone fracture Deficient collagen synthesis

VITAMIN D Hormon Disintesis di kulit 7-dehidroksikolesterol  Provitamin D  Kolekalsiferol Sumber makanan, bila pajanan sinar matahari kurang

Hati dan Ginjal Kolekalsiferol  kalsitriol

Peran Mempertahankan kalsium plasma Penyerapan di usus Reabsorbsi di tubulus Memobilisasi kalsium tulang Sintesis dan sekresi hormon paratiroid Sekresi insulin Pada sistem imun Meningkatakan ekspresi gen (hormon)

Defisiensi Rakhitis Osteomalasia Kelebihan Toksisitas Kalsinosis

VITAMIN E Senyawa tokoferol dan tokotrienol Peran sebagai antioksidan larut lipid utama di membran sel dan menjaga fluiditas membran

Defisiensi Hewan percobaan Resopsi janin Atrofi testis

VITAMIN K Anti perdarahan Bentuk: Filokuinon Menakuinon Menadion/menadiol diasetat

PERAN Ko-enzim untuk karboksilasi glutamat Karboksiglutamat  Protrombin dan Protein Pembekuan darah Karboksiglutamat  Osteokalsin (protein pengikat kalsium tulang)

Mineral 4% penyusun tubuh adalah mineral Peranannya dlm tubuh: 1. kofaktor/aktivator enzim 2. pembentuk garam appatite pd tulang & gigi 3. komponen hormon 4. komponen senyawa biologis aktif

Mineral Kelompok mineral tubuh 1. Elemen utama: C,H,O,N,S,P, Mg, Na,K, Cl 2. Trace elements: Co, Cu, Zn, I, Fe, Silikon, Mn, Mo, Se, Cr 3. Dibutuhkan binatang, blm tentu oleh manusia: Arsen, Cad, Ni, Silikon, Timah, Vanadium 4. Bersifat racun untuk manusia & binatang: Ag, Hg, Pb  Kebanyakan dlm bentuk garam sukar larut, kec. Na & K  diekskresi mll tinja

Mineral Transport & penyimpanan perlu protein carrier  Co-transcobalamin, Fe-transferin, Cu-albumin, Mn-globulin, dll Ekskresi mll empedu (Cr, Cu, Mn, Zn), urin (Co, Cr, Mo, Zn), & lepasan sel mukosa (Fe, Zn) Fungsi saling berkaitan: Ca-P, Na-K

Mineral sbg 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 Fe Cu Zn Mn Co Ni Mo V Se

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.

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) Kontraksi otot Secondary messenger Merupakan mineral yang sulit diperoleh dari makanan kita sehari-hari Berfungsi : 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

Kalium (K) Merupakan mineral esensial dan byk dikenal sbg elektrolit Fungsi tubuh  normal = tergantung konsentrasi K di dlm dan luar sel Berfungsi sebagai Menjaga potensial membran sel Kofaktor enzim

Menjaga potensial membran K – kation utama di dalam sel, Na – 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 Sbg kofaktor : contoh : pyruvat kinase (metabolisme karbohidrat)

Kalsium & Fosfor membentuk garam Kalsium fosfat dlm tulang & gigi (80-90%), & jar.Lunak Fungsi Ca2+: penggumpalan darah, kontraksi otot, penghantar rangsang, aktivitas bbrp enzim Fungsi P: transport energi (ATP, ADP, Kreatin P, fosfoenolpiruvat Absorpsi Ca di lumen intestin dipengaruhi oleh P Ca:P = 1:1-1:3, jika P > 3 absorpsi Ca terhambat  kekurangan Ca  Rachitis Absorpsi Ca & P dipengaruhi vitamin D Kadar Ca dlm darah diatur oleh hormon paratiroid

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

Dlm btuk bebas di dalam tubuh : konsentrasi sgt rendah. Karena Terdapat dlm bentuk Fe (II) atau (Fe(III)  di dlm tubuh ditemukan berasosiasi dgn proteinDi dalam tubuh tersimpan dlm jumlah besar dalam protein  ferritin Dlm 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 Fe2+ Fe3+

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

Tembaga Tubuh manusia mengandung 100-150 mg Cu Hati, otot, SSP, jantung & ginjal : kandungan Cu tinggi Saliva & getah lambung mengandung senyawa BM rendah membentuk senyawa kompleks mudah larut dg Cu2+  Cu2+ mudah diserap di mukosa intestin Dlm sel mukosa intestin, Cu2+ dibebaskan kemudian diikat oleh metalotionnein Di dalam darah 5% Cu diikat oleh albumin, sisanya diikat oleh seruloplasmin (alfa-2-globulin) Cu berhubungan dg senyawa biologis aktif lain spt MAO (monoamin oksidase), superoksida dismutase, tirosinase, sitokrom oksidase

Zinc (Zn) Element essensial dalam makanan baik (tumbuhan, hewan dan manusia) Dibutuhkan untuk pembentukan substansi genetik dlm sel dan untuk reproduksi biologis Diperlukan dlm sintesis DNA dan RNA Merupakan bagian dari ± 200 metaloensim Kekurangan Zn : tidak spesifik krn banyaknya ensim yg membutuhkan Zn

Defisiensi Zn : Serious immunodeficiency increased numbers of infections stunted growth delayed sexual maturation dll

Yodium Merupakan komponen hormon tiroksin (T3 & T4) Pengambilan I oleh kel. Tiroid dipengaruhi hormon TSH (tirotropik, Thyroid Stimulating Hormone) Sebelum disekresi ke dalam sirkulasi, disimpan di kel. Tiroid dlm bentuk berikatan dg globulin (tiroglobulin) Ekskresi yodium mll urin, sedikit dlm air liur & air susu Defisiensi yodium  hipertrofi kel tiroid/gondok; myxedema & cretinisme (jika terjadi sejak intrauterin)

TUGAS 1. Buat dalam bentuk tabel, fungsi metabolik dari masing-masing vitamin