Glukosa-darah

Laporan Praktikum Hari/ tanggal : Selasa/ 10 Desember 2013 Biokimia Waktu : 13.00-14.40 WIB PJP : Puspa Julistia Puspita, S. Si, M. Sc. Asisten : Resti Siti Muthmainah, S. Si. Lusianawati, S. Si. GLUKOSA DARAH Kelompok 7 Ayu Septra Wulandari J3L112029 Yaya Nugraha J3L112089 Diana Agustini Raharja J3L112168 PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIA PROGAM DIPLOMA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013 Pendahuluan Gula darah merupakan istilah yang mengacu kepada tingkat glukosa yang ada di dalam darah. Glukosa dibentuk dari senyawa-senyawa glukogenik yang mengalami glukogenesis. Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan akan glukosa pada saat karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup dalam makanan. Pasokan glukosa yang terus menerus diperlukan sebagai sumber energy, khususnya bagi sistem saraf dan eritrosit. Glukosa juga diperlukan di dalam jaringan adipose sebagai sumber gliseralida-gliserol dan glukosa juga mempunyai peran dalam mempertahankan kadar intermediet pada siklus asam sitrat di seluruh jaringan tubuh. Glukosa juga merupakan satu-satunya bahan bakar yang memasok energi bagi otot rangka pada keadaan anaerob (Murray 2006). Proses mempertahankan kadar glukosa yang stabil di dalam darah merupakan salah satu mekanisme hemeostatis dan juga menjadi salah satu mekanisme di hepar, jaringan ekstrahepatik, serta beberapa hormon. Hormon yang mengatur kadar glukosa darah ialah insulin dan glukagon. Insulin merupakan suatu hormon anabolik yang merangsang sintesis komponen makromolekuler sel dan mengakibatkan terjadinya pengimpanan glukosa. Glukagon merupakan suatu katabolik yang membatasi sintesis makromolekuler dan menyebabkan terjadinya pengeluaran glukosa yang disimpan (Wirahadikusumah 1985). Peningkatan glukosa dalam sirkulasi mengakibatkan peningkatan konsentrasi glukosa dalam sirkulasi mengakibatkan peningkatan sekresi insulin serta pengurangan glukagon dan sebaliknya (Winarno 1984). Diabetes melitus merupakan suatu keadaan yang disebabkan oleh gagalnya pengaturan gula darah. Diabetes melitus merupakan penyakit kronik yang disebabkan oleh ketidakmampuan organ pankreas untuk memproduksi hormon insulin dalam jumlah yang cukup, tubuh tidak dapat menggunakan insulin yang telah dihasilkan oleh pankreas secara efektif, ataupun dapat disebabkan oleh gabungan dari kedua hal tersebut. Penderita diabetes melitus yang tidak terkontrol akan terjadi peningkatan kadar glukosa darah yang disebut hiperglikemia. Hiperglikemia yang berlangsung dalam waktu lama akan menyebabkan kerusakan serius pada sistem tubuh, terutama pada saraf dan pembuluh darah (Dawn 2000). Tipe diabetes melitus (DM) secara umum terbagi menjadi tiga jenis di antaranya DM tipe 1, DM tipe 2, dan diabetes gestasional. DM tipe 1 disebabkan oleh kurangnya produksi insulin oleh pankreas. DM tipe 2 disebabkan oleh resistensi insulin sehingga penggunaan insulin oleh tubuh menjadi tidak efektif. Diabetes gestasional merupakan hiperglikemia yang pertama kali ditemukan saat kehamilan. Keadaan yang mana kadar glukosa darah yang lebih tinggi dari nilai normal, namun belum cukup tinggi untuk didiagnosis sebgai diabetes melitus disebut dengan pradiabetes. Toleransi glukosa terganggu (TGT) dan glukosa darah puasa terganggu (GDPT) termasuk dalam keadaan pradiabetes. Keadaan pradiabetes ini akan meningkatkan risiko seseorang untuk menderita DM tipe 2, penyakit jantung atau stroke (Nogrady 1992). Tujuan Percobaan dilakukan untuk menentukan kadar glukosa darah dengan metode Follin Wu. Metode Bahan-bahan yang digunakan, yaitu akuades, Na-wolframat 10%, H2SO4 0,67 N, kertas saring, fosfomolibdat, darah ayam, standar glukosa, dan kupritartrat. Alat-alat yang digunakan, yaitu spektrofotometer, penangas air, dan alat-alat gelas. Kadar glukosa darah. Sebanyak 1 mL darah dipipet ke dalam erlenmeyer kecil, kemudian ke dalam erlenmeyer ditambahkan 7 mL akuades, 1 mL Na-wolframat 10%, dan tetes demi tetes 1 mL H2SO4 0,67 N. Campuran di dalam erlenmeyer dicampurkan baik baik dan didiamkan selama 10 menit dengan kertas saring dan 3 buah tabung disiapkan. Tabung pertama diisi dengan 1 mL filtrat sampel dan 1 mL kupritartrat. Tabung kedua diisi dengan 1 mL standar glukosa dan 1 mL kupritartrat. Tabung ketiga diisi dengan 1 mL akuades dan 1 mL kupritartrat. Ketiga tabung tersebut dipanaskan dalam air mendidih selama 8 menit, didinginkan, kemudian diencerkan dengan 7 mL akuades. Fosfomolibdat sebanyak 1 mL ditambahkan pada setiap tabung. Intensitas warnanya ditentukan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 660 nm. Kadar glukosa darah dihitung dalam mg/dL. Hasil Berikut ini hasil yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan pada penentuan kadar glukosa darah. Tabel 1 Data hasil penentuan kadar glukosa darah Larutan Absorpsi Kadar glukosa darah (mg/dL) Blanko 0,000 Standar 0,005 Sampel 1 0,002 40 Sampel 2 0,005 100 Contoh perhitungan pada sampel 1. Pembahasan Metode yang digunakan pada percobaan dalam perhitungan glukosa darah bergantung pada kemampuan glukosa untuk mereduksi larutan tembaga alkali. Pereaksi yang mengandung asam fosfomolibdat dapat membentuk kompleks bewarna biru akibat adanya kombinasi tembaga tereduksi. Metode yang digunakan dalam penentuan kadar glukosa darah pada percobaan ialah metode Follin Wu yang pertama kali diperkenalkan oleh Follin dan Wu pada tahun 1919. Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk membuat filtrat darah bebas protein dengan pengendapan protein. Percobaan yang dilakukan menggunakan beberapa pelarut dan pereaksi. Larutan yang digunakan di antaranya ialah kupritartrat, fosfomolibdat, standar glukosa, H2SO4, Na-wolframat, dan akuades. Fungsi penambahan akuades ialah mengencerkan darah sehingga albumin dalam darah akan larut oleh akuades. Albumin merupakan protein yang dapat larut dalam air serta dapat terkoagulasi oleh panas. Albumin terdapat dalam serum darah dan putih telur. Penambahan Na-wolframat berfungsi agar darah terbebas dari protein dengan cara mengendapkan albumin yang terlarut dalam air. H2SO4 berfungsi sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi pengendapan albumin oleh Na-wolframat. Fungsi pemanasan selama 8 menit bertujuan mempercepat reaksi (Poedjiadi 1994). Ketika dilakukannya penambahan kupritartrat, ion kupri akan direduksi oleh gula menjadi kupro dan mengendap sebagai Cu2O dan dengan penambahan pereaksi fosfomolibdat, kupro oksida akan larut kembali. Larutan akan membentuk warna biru tua yang disebabkan oleh adanya oksida Mo dengan reaksi dapat dilihat pada gambar 1. Kupritartrat + glukosa Cu2O (endapan) Cu2O (endapan) + fosfomolibdat oksida Mo (biru tua) Gambar 1 Reaksi yang terjadi pada metode Follin Wu Serapan dari warna larutan merupakan ukuran dari banyaknya gula yang ada di dalam filtrat (Murray 2006). Fosfomolibdat yang akan ditambahkan pada sampel bersifat sangat reaktif sehingga penambahannya pada sampel yaitu ketika hendak dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer. Uji glukosa darah pada percobaan yang dilakukan menggunakan metode spektrofotometri pula. Spektrofotometri merupakan salah satu cara yang dapat digunakan dalam penentuan kadar glukosa dalam darah. Metode analisis spektrofotometri didasarkan pada absorpsi radiasi elektromagnet. Cahaya terdiri dari radiasi gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda akan menimbulkan cahaya yang berbeda pula sedangkan campuran cahaya dengan perbedaan panjang gelombang ini akan menyusun cahaya putih. Cahaya putih meliputi seluruh spektrum tampak pada panjang gelombang 400-760 nm. Spektrofotometri terjadi jika perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron tidak diikuti oleh perubahan arah spin, hal ini dikenal dengan sebutan tereksitasi. Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert Beer, yaitu jika cahaya monokromatis melalui suatu media maka sebagian cahaya tersebut akan diserap dan sebagian lainnnnya akan dipantulkan maupun dipancarkan. Serapan dari warna larutan diukur pada panjang gelombang 660 nm, karena glukosa memiliki panjang gelombang maksimum pada 660 nm. Pemilihan panjang gelombang maksimum ini bertujuan agar diperoleh konsentrasi glukosa darah lebih tepat dan teliti, karena jika pengukuran tidak melalui panjang gelombang maksimum maka akan menyebabkan kesalahan respon pada alat cukup besar jika terjadi sedikit perubahan yang tidak diinginkan pada pengukuran. Glukosa darah berasal dari beberapa sumber di antaranya ialah dari karbohidrat makanan, senyawa glikogenik melalui glikoneogenesis, serta dari glikogen hati oleh glikogenesis. Sistem penjaga kadar glukosa dalam darah pada ternah ruminansia melalui proses glikolisis, glikoneogenesis, dan sebagainya sehingga konsentrasi glukosa darah akan relatif konstan (Poedjiadi 1994). Sampel darah yang digunakan pada percobaan ialah darah yang berasal dari darah ayam. Kadar gula darah normal pada ternak ruminansia bervariasi, yaitu antara 40-60 mg/100 mL dan 35-55 mg/100 mL (Poedjiadi 1994). Berdasarkan tabel 1 dapat diketahui bahwa kadar glukosa darah ayam pada sampel 1 sebesar 40 mg/dL dan 100 mg/dL. Kadar glukosa darah ayam sebesar 40 mg/dL setara dengan 40 mg/100 mL, sehingga sampel 1 menunjukkan kadar gula darah ayam dalam kondisi normal. Sampel 2 sebesar 100 mg/dL yang setara dengan 100 mg/100 mL, sehingga sampel 2 menunjukkan kadar gula darah ayam dalam kondisi di atas normal. Sampling dilakukan pada darah ayam yang sama sehingga kemungkinan adanya kesalahan dalam pengukuran dapat terjadi. Jika kadar glukosa darah yang diperoleh sedikit di atas normal dapat dikatakan bahwa kondisi ayam tersebut sebelum pengambilan darah ialah setelah memakan pakan. Jika kadar glukosa darah yang diperoleh sedikit di bawah normal dapat dikatakan bahwa kondisi ayam tersebut sebelum pengambilan darah ialah sebelum memakan pakan. Kadar gula darah normal di dalam tubuh manusia berkisar antara 70 hingga 120 mg/dL sebelum makan dan  setelah makan berada di kisaran di bawah 140 mg/dL. Beragamnya kisaran gula darah normal dipengaruhi oleh usia, genetis, dan perbedaan pola makan. Gula darah meningkat setelah mengkonsumsi makanan ataupun minuman yang bukan air mineral. Kadar glukosa yang tinggi disebut dengan hiperglikemia. Apabila kadar glukosa yang diperoleh sangat tinggi jauh dari normal merupakan tanda dari penyakit diabetes melitus. Gula darah yang tinggi lambat laun dapat merusak mata, saraf, ginjal, atau jantung. Kadar yang tinggi ini dapat disebabkan oleh efek samping protease inhibitor (PI). Kadar gula darah yang sangat rendah dari normal disebut dengan hipoglikemia yang dapat menyebabkan kelelahan hingga hilang kesadaran. Hiperglikemia timbul karena penyerapan glukosa ke dalam sel terhambat serta metabolismenya terganggu. Kira-kira 50% glukosa pada keadaan normal yang masuk ke dalam tubuh mengalami metabolisme sempurna manjadi CO2 dan H2O pada jaringan adiposa melalui proses glikolisis, 15% menjadi glukagon pada jaringan hepar melalui proses glikogenesis dan kira-kira 30-40% diubah menjadi lemak pada jaringan adiposa. Proses pencernaan karbohidrat pada kondisi normal dapat dilihat pada gambar 2. Gambar 2 Skema pencernaan karbohidrat secara normal. Karbohidrat dicerna menjadi glukosa sehingga kadar glukosa darah meningkat. Insulin berperan dalam menjaga kadar glukosa darah tetap normal dengan cara mentransfer glukosa darah ke dalam sel-sel yang membutuhkan. glukosa darah tidak dapat digunakan secara langsung menjadi energi, tetapi harus ditransfer terlebih dahulu ke dalam sel. Glukosa di dalam sel dapat diubah menjadi energi melalui proses oksidasi (respirasi) yang dapat dilihat pada gambar 3. Gambar 3 Proses oksidasi glukosa menjadi energi di dalam sel Jika tidak segera diubah menjadi energi, glukosa darah akan diubah menjadi glikogen dan lemak untuk disimpan sebagai energi cadangan. Proses pencernaan karbohidrat pada kondisi terkena DM dapat dilihat pada gambar 4. Gambar 4 Skema perjalanan karbohidrat kondisi DM Asupan karbohidrat dalam tubuh dapat meningkatkan kadar glukosa darah. Defisiensi insulin menyebabkan gangguan saat glukosa darah ditransfer ke dalam sel sehingga walaupun kadarnya berlimpah dalam darah, glukosa darah tidak dapat diubah menjadi energi. Gangguan saat glukosa diubah menjadi glikogen dan lemak. Glukosa yang tidak dapat diubah menjadi energi dan glikogen beserta lemak, menyebabkan kadar glukosa darah tetap tinggi. Kondisi ini menyebabkan glukosa akan dibuang melalui ginjal ke dalam urin sehingga urin mengandung glukosa (glikosuria). Hal ini merupakan salah satu gejala DM. Glukosa terutama diabsorbsi di usus halus. Hiperglikemia tidak berbahaya, kecuali bila terjadi dengan hebat sekali sehingga darah menjadi hiperosmotik terhadap cairan intrasel. Efek samping yang berbahaya justru akibat timbulnya glukosuria, karena glukosuria bersifat diuretik osmotik, sehingga banyak cairan yang keluar disertai hilangnya berbagai macam elektrolit. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya dehidrasi dan hilangnya elektrolit pada penderita diabetes yang tidak diobati, sehingga badan berusaha mengatasinya dengan banyak minum (polidipsia). Polifagia timbul karena perangsangan pusat nafsu makan di hipotalamus akibat kurangnya pemakaian glukosa di kelenjar itu. Apabila kadar gula darah naik, maka insulin akan disekresikan, setelah itu hepar akan terangsang dan menyebabkan terjadinya penyimpanan glukosa oleh sebagai glikogen di hati, apabila kelebihan maka akan disimpan dalam bentuk lemak. Begitu pula sebaliknya, apabila kadar gula dalam darah turun maka glukagon akan disekresikan, lalu tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik dengan meningkatkan kadar gula darah dengan pembongkaran glikogen, pembongkaran lemak (glikogenolisis) dan seluruh sel yang memerlukan glukosa dipaksa untuk menghemat pemakaian glukosa. Seseorang yang mengalami hipoglikemia ini untuk mencukupi kadar gula darah agar kembali ke normal, maka apabila glukosa tidak mencukupi, tubuh akan merubah glikogen menjadi glukosa. Proses ini disebut glukoneogenesis, yaitu pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat. Apabila simpanan glikogen otot habis, maka tubuh akan menggunakan lemak dengan cara membongkanya. Proses ini terjadi di hati. Apabila pembongkaran ini terjadi dengan proses anaerob, asam laktat akan terbentuk secara otomatis. Penumpukan asam laktat yang berlebihan, maka akan menyebabkan tubuh menjadi asam, hal ini bisa menyebabkan terjadinya ketoasidosis. Ketoasidosis yang berkelanjutan maka akan berakhir dengan shock, dan akhirnya koma, lalu terjadilah kematian. Setelah semua lemak terbongkar dan itu tidak cukup untuk menyediakan glukosa bagi tubuh, maka yang selanjutnya terjadi adalah pembongkaran protein. Metode Follin Wu memiliki kelemahan, yaitu warna berangsur-angsur memudar dibandingkan larutan standar glukosa dengan perlakuan yang sama, sedangkan keuntungannya antara lain hanya membutuhkan dua pelarut, filtrat yang terbentuk lebih netral, dan proses filtrasi lebih cepat. Penentuan kadar glukosa darah dapat dilakukan dengan beberapa metode selain dengan metode Follin Wu. Metode Follin Wu merupakan salah satu metode oksidasi-reduksi. Metode oksidasi-reduksi lainnya juga dapat diterapkan dengan cara ion kupri mereduksi glukosa dalam larutan alkali panas dan terbentuk ion kupro. Bila kondisi reaksi dijaga, maka ion kupro yang terbentuk sebanding dengan glukosa yang bereaksi dengan iodium dalam suasana asam dan kelebihan iodium di dalam blangko dan sampel dititrasi dengan tisosulfat. Selisihnya dengan glukosa yang ada dalam sampel. Metode lainnya yaitu metode kondensasi dan metode enzimatik. Glukosa (dan aldosa lain) dapat berkondensasi dengan macam-macam senyawa aromatik dalam suasana asam panas membentuk produk-produk yang berwarna. Hidroksimetilfurfural terbentuk dari glukosa dalam larutan asam kuat panas. Gugus aldehida dari produk ini berkondensasi dengan suatu fenol untuk menghasilkan senyawa hijau yang dapat diukur secara spektrofotometrik. Kadar glukosa darah diukur dengan metode enzimatik (glukosa oksidase) menggunakan alat glukometer. Prinsip kerja penggunaan alat ini yaitu oksigen dengan bantuan enzim glukosa oksidase mengkatalis proses oksidasi glukosa menjadi asam glukonat dan hidrogen peroksida. Enzim peroksidase dalam reaksi kedua mengkatalisis reaksi oksidasi kromogen (akseptor oksigen yang tidak berwarna), kemudian oleh hidrogen peroksidase membentuk suatu produk kromogen teroksidasi berwarna biru yang diukur dengan glukometer. Tes strip pada glukometer mengandung bahan kimia glukosa oksidase kurang lebih 0,8 IU, garam naftalena, asam sulfat 42 µg, dan 3-metil-2-benzothiazolin hidrazon. Simpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapaat disimpulkan bahwa kadar glukosa darah ayam pada sampel pertama normal sebesar 40 mg/dL, sedangkan pada sampel kedua di atas normal sebesar 100 mg/dL. Daftar Pustaka Dawn BM. 2000. Biokimia Kedokteran Dasar: Dasar-Dasar Kimiawi dan Biolo- gis Biokimia. Jakarta: EGC. Murray RK, DK Granner, VW Rodwell. 2006. Harper’s Illustrated Biochemistry Amerika: The Mc Graw-Hill Companies, Inc. Ed. ke-27. Nogrady T. 1992. Kimia Medisinal. Jilid ke-2. Bandung: ITB Press. Poedjiadi A. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI Press. Winarno FG. 1984.  Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Wirahadikusumah M. 1985. Biokomia: Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Li- pid. Bandung: ITB Press.