Vitamin dan Mineral

Pupuh Findia UmawirandaKimia A 2010 / 103234039

1. Jelaskan penggolongan vitamin, sebutkan contohnya dan jelaskan struktur dan fungsi biologi dari masing-masing contoh !

LKM-3

Penggolongan vitamin

Vitamin

Larut dalam air

Vitamin B komplek

Larut dalam lemak

Vitamin non-B komplek

LainnyaHematopoietikPelepasan energi

Vitamin C ( asam askorbat)

Vitamin A (retinol, β-karoten) Vitamin D (kolekalsiferol) Vitamin K (piloquinon,

menaquinon) Vitamin E (tokoferol)

Vitamin B6 Piridoksal piridoksamin

Asam folat Vitamin B12

Vitamin B1 (tiamin)

Vitamin B2 (riboflavin)

Vitamin B3 (niasin) Biotin Asam pantotenik

Contoh Vitamin Fungsi Struktur

Vitamin B1 (tiamin)

Pemindahan residu hidroksialkil pada dekarboksilasi oksidatif asam 2-keto (daur asam sitrat)

Vitamin B2 (riboflavin)

Pemindahan hidrogen, pembentukan molekul steroid, sel darah merah, dan glikogen, serta menyokong pertumbuhan berbagaiorgan tubuh, seperti kulit, rambut, dan kuku

Contoh, struktur, serta fungsi vitamin

Vitamin B3 (niasin)

Berperan dalam metabolisme karbohidrat untuk menghasilkan energi, metabolisme lemak, dan protein, menjaga kadar gula darah, tekanan darah tinggi, penyembuhan migrain, dan vertigo

Vitamin B5 (asam pantotenat)

pemecahan nutrisi makanan, memproduksi senyawa asam lemak, sterol, neurotransmiter, dan hormon tubuh

Asam folat

Untuk metabolisme C1, pada bagian satu karbon yang menempel pada THF (Tetrahidrofolat)

Vitamin B6 (piridoksal)

Untuk aktivasi asam amino, berperan dalam metabolisme nutrisi dan memproduksi antibodi sebagai mekanisme pertahanan tubuh terhadap antigen atau senyawa asing yang berbahaya bagi tubuh

Vitamin B7 / vitamin H (biotin)

Untuk pemindahan gugus karboksil

Vitamin B12 (sianokobalamin)

Untuk proses pemindahan 1,2 hidrogen, berperan dalam pemeliharaan kesehatan sel saraf, pembentukkan molekul DNA dan RNA, pembentukkan platelet darah

Vitamin C (asam askorbat)

Untuk stabilisasi sistem enzim, pembentuk kolagen

Vitamin A (retinol)

Mencegah ataxia, pertumbuhan dan perkembangan sel, pemeliharaan selaput lendir (mukosa), untuk siklus penglihatan. Retinal untuk proses penglihatan, retinol untuk transpor gula, dan asam retionat untuk perkembangan diferensiasi

Vitamin D (kolekalsiferol)

Untuk metabolisme kalsium, serta regulasi metabolisme CO2+

Vitamin E (tokoferol)

Perlingungan dari oksidasi, perlindungan lipida membran, sebagai antioksidan alami

Vitamin K (filokinon)

Untuk menghentikan pendarahan (karboksilasi dari protein plasma), sebagai kofaktor enzim untuk mengkatalis reaksi karboksilasi asam amino asam glutamat

Vitamin Koenzim(bentuk aktif)

Jenis reaksi atau proses yang dilangsungkan

1. Larut dalam air

Tiamin (B1)

Riboflavin (B2)

Asam nikotinat

Asam pentotenatPiridoksinBiotin Asam folat

Vitamin B12

Asam askorbat

2. Larut didalam lemakVitamin AVitamin DVitamin EVitamin K

Tiamin pirofosfat

Flavin monokleotida, flavin adenine dinukleptida

Nikotinamida adenin dinukleotida, nikotin amida adenin dinukleotida fosfat

Koenzim APiridoksal fosfatBiositinAsam tetrahidrofolatDeoksiadenosil kobalaminTidak diketahui

Retinal 1,25-dihidroksikolekalsiferolTidak diketahuiTidak diketahui

Dekarboksilasi asam α-ketoReaksi oksidasi-reduksi Reaksi oksidasi-reduksi Transfer gugus asilTransfer gugus asam amino

Transfer CO2

Transfer gugus 1-karbonPemindahan 1,2 hidrogenKofaktor pada reaksi hidroksilasi

Siklus penglihatanRegulasi metabolime CO2+

Perlindungan lipida membranKofaktor pada reaksi karboksilasi

2. Sebutkan yang tergolong unsur kelumit esensial. Jelaskan peranan bagi sistem biologi dari masing-masing unsur yang saudara sebutkan !

Unsur Contoh fungsi biokimiawiBesi

IodiumTembagaManganSeng

KobaltMolibdenumSeleniumVanadiumNikel

Gugus prostetik enzim heme (katalase, oksidase sitokrom)Diprlukan pada struktur hormone tiroidGugus prostetik pada oksidase sitokromKofaktor arginase dan enzim lainKofaktor pada dehidrogenase, polymerase DNA, anhidrase

karbonik

Komponen vitamin B12

Kofktor oksidase xantinKofaktor peroksidase glutation dan enzim lainKofaktor reduktase nitratKofaktor urease

Unsur Peranan yang terlibat

KromiumTimahFluorSilikonArsenikum

Pemanfaatan glukosa darah yang baikPembentukan tulangPembentukan tulangPembentukan jaringa pengikat dan tulangTidak diketahui

1. Kebutuhan nutrisi asam nikotinat kekurangan vitamin asam nikotinat pada

diet mengakibatkan penyakit pellagra:

a. Kebutuhan per hari asam nikotinat pada manusia dewasa sebesar 7,5 mg,

kebutuhan ini akan menurun jika asam aminotriptofan terdapat dalam

jumlah besar Di dalam diet. Bagaimanakah hubungan metabolisme antar

asam nikotinat dan triptofan sehubungan dengan pengamatan diatas?

b. Pelagra pernah menjadi penyakit umum dijumpai selama berabad-abad,

terutama di Amerika Selatan, yang dietnya miskin akan daging dan

menggunakan jagung sebagai makanan pokoknya. Dapatkah kamu

menerangkan mengapa keadaan tersebut berakibat pada kekurangan

asam nikotinat?

LKM-4

a. Asam nikotinat yang merupakan vitamin B3 disintesis dari asam

amino triptofan atau dengan kata lain triptofan merupakan

prekusor asam nikotinat (niasin). Triptofan merupakan asam amino

esensial yang berarti tidak dapat di sintesis didalam tubuh

manusia oleh karena dapat diperoleh dari vitamin B3 (niasin).

Vitamin B3 yang masuk ke dalam tubuh manusia akan dirubah

menjadi asam amino triptofan yang kemudian digunakan dalam

perubahan karbohidrat menjadi glukosa, sehingga jika kadar

triptofan ada dalam jumlah yang besar maka kebutuhan akan

vitamin B3 akan menurun.

b. Jagung mengandung triptofan sebesar 0,11% . Jumlah ini sangat

sedikit sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan triptofan atau

vitamin B3. oleh karena itu masyarakat yang hanya mengkonsumsi

jagung sebagai makanan pokok, akan mengalami kekurangan

vitamin B3 sehingga menyebabkan penyakit Pelagra.

2. Polineuritis pada burung merpati pada percobaan klasik, merpati yang

diberikan diet percobaan tidak dapat mempertahankan keseimbangan

dan koordinasi tubuhnya. Tingkat piruvat di dalam darah dan otaknya

ditemukan jauh lebih tinggidibandingkan burung-burung yang normal.

Keadaan ini dapat dicegah atau disembuhkan dengan memberikan

makanan sisa daging kepada burug-burung tersebut. Brikan keterangan

untuk pengamatan tersebut diatas.

Polinueritis pada burung merpati diakibatkan kekurangan vitamin

B1 atau tiamin. Salah satu sumber vitamin B1 adalah daging.

Daging mengandung 0,9 mcg tiamin, oleh karena itu pada

penganggulangan burung merpati yang menderita Polinueritis di

berikan asupan daging.

3. Analisa Riboflavin dengan menggunakan bakteri Lactobacillus casei,

anggota kelompok bakteri di dalam pembuatan makanan terfermentasi

seperti yogurt, sayur-asin, dan pikel tidak dapat mensintesis riboflavin. Ciri

khas bakteri ini adalah bahwa mereka memperoleh energi dari pemecahan

glukosa menjadi asam laktat (pK’ 3,5). Bagaimana anda akan melakukan

analisa kuantitatif riboflavin berdasarkan keterangan-keterangan diatas?

Laju produksi asam laktat tergantung pada banyaknya riboflavin di

dalam media kultur. Jika pada media kultur terdapat bakteri

lactobacillus casei yang mana bakteri tersebut memperolah energi dari

pemecahan glukosa menjadi asam laktat, maka jumlah asam laktat

yang berasal dari pemecahan glukosa oleh riboflavian satara dengan

pertumbuhan bakteri lactobacillus casei. Semakin banyak jumlah

bakteri lactobacillus casei maka semakin banyak pula riboflavin pada

media kultur.

4. Kebutuhan piridoksin dan asam amino pada bakteri. Bakteri Lactobacillus

casei tumbuh pada kultur sederhana yang mengandung vitamin riboflavin

dan piridoksin serta empat jenis asam amino. Apabila campuran lengkap

asam-asam amino ditambahkan ke dalam kultur pertumbuhan bersama-sama

dengan riboflavin, maka kebutuhan piridoksin untuk pertumbuhan yang

optimal akan berkurang 90 persen. Terangkan hasil pengamatan tersebut?

Vitamin B6 dalam tubuh diubah dalam bentuk aktif

piridoksal fosfat

Pengubahan dari vit B6 Piridoksal fosfat (membutuhkan ATP) dengan

ensim piridoksal kinase

Piridoksal fosfat merupakan koenzim pada reaksi transaminasi. Reaksi

transaminasi merupakan reaksi pemindahan enzimatik suatu gugus

amino dari asam alfa amino ke asam keto dan sebaliknya sehingga

setelah reaksi akan diperoleh asam alfa amino dan asam keto yang

baru.

Berdasarkan keterangan diatas :

Bakteri Lactobacillus Casei yang tumbuh pada kultur sederhana dengan

kandungan riboflavin, piridoksin dan asam amino, maka ketika

ditambahkan asam amino pada kultur sederhana tersebut menyebabkan

kebutuhan bakteri akan piridoksin berkurang.

5. Putih telur mencegah kerusakan kuning telur. Telur yang disimpan di dalam

lemari/ es untuk 4 sampai 6 minggu tidak mengalami kerusakan.

Sebaliknya, kuning telur yang dipisahkan dari putih telurnya cepat sekali

rusak bahkan pada suhu lemari es

a. Apakah yang menyebabkan terjadinya kerusakan?

b. Bagaimana anda dapat menerangkan bahwa adanya putih telur membantu

mencegah rusaknya kuning telur?

c. Apakah keuntungan hayati, dari hal diatas yang dapat digunakan untuk

melindungi burung

a. Penyebab terjadinya kerusakan pada kuning telur yang disimpan

pada lemari es tanpa putih telurnya dikarenakan adanya

pertumbuhan bakteri.

b. Pada putih telur terdapat avidin yang dapat membentuk

kompleks dengan biotin yang mana kompleks tersebut dapat

menghambat pertumbuhan pada bakteri dan mencegah

rusaknya kuning telur.

c. Avidin melindungi Embrio dari kerusakan akibat pertumbuhan

bakteri selama masa inkubasi.

6. Kebutuhan nutrisi asam folat pada Streptococcus faecalis. Bakteri yang

terdapat pada usus besar. Spectrococcus faecalis mempunyai kebutuhan

nutrisi akan vitamin asam folat. Apabila medium pertumbuhannya

mengandung adenine dan timidin, bakteri tersebut dapat ditumbuhkan

segera tanpa adanya asam folat. Pemeriksaan terhadap kultur tersebut

menunjukkan bahwa bakteri yang tumbuh dengan cara demikian sama

sekali tidak memerlukan asam folat. Mengapa bakteri membutuhkan

asam folat? Mengapa penambahan adenine dan timidin ke dalam kultur

medium menghilangkan kebutuhan tersebut?

Bakteri Streptococcus faecalis membutuhkan asam folat yang berada

dalam bentuk aktifnya yaitu tetrahidrofolate untuk pembentukan

timidin yang mana berguna untuk membangun DNA dan RNA. Jika pada

media kultur ditambahkan adenine dan timidine maka kebutuhan

bakteri tidak lagi membutuhkan asam folat.

Tetrahidrofolate

7. Kebutuhan kobalt pada Ruminansia sebagai besar bobot tumbuhan di bumi

kita terdiri dari polisakarida tak larut, dengan selulosa sebagai komponen

utamanya. Meskipun kebanyakan hewan kekurangan. Enzim yang penting

untuk mencerna selulosa, ruminansia (contohnya sapi, kuda, domba dan

kambing) memanfaatkan kerja mikroba untuk melakukan pra-pencernaan

rumput dan daun-daunan. Tidak seperti kebanyakan hewan lainnya,

ruminansia mempunyai kebutuhan nutrisi yang tinggi akan kobalt.

Didaerah yang kandungan kobalt di dalam tanahnya redah, seperti

Australia, kekurangan kobalt pada sapi/lembu dan domba merupakan

masalah yang serius. Sarankan alasan tingginya kebutuhan nutrisi kobalt

pada ruminansia

Kobalt merupakan bagian dari vitamin B12. Mikroorganisme lah yang

menyebabkan vitamin B12 jelas-jelas membutuhkan masuknya kobalt

karena vitamin B12 ditemukan hanya dalam jumlah sangat kecil di

dalam sel hewan dan beberapa mikroorganisme.

Pada ruminansia kebutuhan cobalt sebenarnya hanya kecil, akan

tetapi karena tubuh dan jaringan tidak mampu menyimpan unsur

tersebut dengan baik tambahan dari luar sangat diperlukan.

Sedangkan Cobalt diperlukan dalam sintesis vitamin B12, yang

diperlukan untuk pemasakan sel darah merah. Kebutuhan sapi /

ruminansia akan vitamin B12 sangat besar, Cobalt dapat mencegah

terjadinya anemia.

8. Pemasukan vitamin meskipun memugkinkan bagi kita memasukkan

cadangan vitamin A dan vitamin D untuk beberapa minggu sekaligus,

tetapi vitamin B kompleks harus diberikan lebih sering. Mengapa?

Vitamin B kompleks harus lebih sering diberikan karena vitamin B

kompleks tidak dibuat oleh tumbuhan maupun hewan dan dapat

disintesa hanya oleh beberapa mikroorganisme. Senyawa ini

dibutuhkan hanya dalam jumlah sedikit, yaitu sekitar 3 µg per

hari oleh orang yangs sehat. Peranannya yang kompleks di dalam

penyembuhan anemia pernisiosa. kelarutan tinggi vitamin B

kompleks menyebabkan ekskresi yang cepat

9. Kekurangan vitamin A Xeroftalmia, penyakit buta mata yang ditandai

dengan keringnya dan tidak bercahanya bola mata, disebabkan oleh

kekurangan vitamin A. penakit ini menyarang sejumlah besar anak-

anak dan sedikit orang dewasa. Di negara-negara tropic setiap tahun

penyakit ini menyebabkan kebutahn puluhan ribu anak-anak yang

berusia 18 sampi 36 bulan. Sebagai perbandingan, seorang

sukarelawan dewasa yang hanya diberi makanan kekurangan vitamin

A pada dietnya selaba lebih dari dua tahun hanya menunjukkan buta

malam. Kerusakan minimal ini dapat segera disembuhkan dengan

pemberian vitamin A. sarankan suatu keterangan bagi perbedaan

pengamatan kekurangan vitamin A pada anak-anak dan orang dewasa.

Hati menyimpan vitamin A dalam jumlah yang cukup untuk

beberapa bulan. Sebagai contoh, suatu dosis yang mengandung

30μg vitamin A cukup untuk melindungi anak selama 6 bulan,

sedangkan orang dewasa menyimpan lebih dari 300μg. Sehingga,

kebutuhan vitamin A bagi anak-anak dan orang dewasa berbeda. Hal

paling sering ditemui pada orang yang kekurangan vitamin A adalah

dideritanya penyakit mata atau kelainan pada mata. Hati berperan

sebagai tempat menyimpan vitamin A dlm tubuh. Bila tubuh

memerlukan, vitamin A dimobilisasi dari hati dalam bentuk retinol

yang diangkut oleh Retinol Binding Protein ( RBP ) yang disintesis

dalam hati.

10. Osteodistrofi Ginjal. Osteodistrofi ginjal atau “ricket” ginjal, suatu

penyakit yang berhubungan dengan penurunan jumlah mineral dalam

jumlah besar pada tulang, sering kali timbul pada pasien yang rusak

ginjalnya meskipun keseimbangan dietnya baik. Vitamin apakah yang

terlibat dalam mineralisasi tulang? Mengapa kerusakan ginjal

menurunkan jumlah mineral?

Vitamin D3; kerusakan ginjal mencegah hidroksilase sempurna

vitamin D3 menjadi senyawa lain bentuk aktifnya. Karena molekul

1,25-dihidroksikolekalsiferol atau vitamin D3 merupakan molekul

yang mengatur metabolisme Ca2+ dan fosfat, maka jika ginjal

rusak, ginjal tidak dapat membuat molekul ini, sehingga dapat

menurunkan jumlah mineral.

11.Aktivitas Warfarin dan Dikoumarol Warfarin, yang dibuat secara komersial

untuk membunuh tikus adalah lawan tangguh vitamin K, karena mempunyai

aktivitas yang berlawanan dengan vitamin K

a. Berikan keterangan molekuler bagamana warfarin dapat berlaku sebagai

lawan vitamin K

b. Mengapa termakannya warfarin oleh tikus menyebabkan kematian hewan

ini?

c. Jika lembu/kuda diberikan makanan “cured sweet clover” (daun semanggi

manis) secara tidak tepat, mereka menjadi berpenyakit yang ditandai

dengan pendarahan internal secara tidak wajar. Senyawa yang

bertanggungjawab atas kejadian tersebut diidentifikasi sebagi dikoumarol,

yang muncul karena aktivitas mikroorganisme pada koumarin, kandunngan

alamiah semanggi manis. Dikoumarol digunakan secara klinis untuk

mengobati penderita tromboflebitis gawat (pembentukan gumpalan darah

yang mengganggu). Terangkan dasar pengobatan tersebut.

O O

OH

CHCH2CCH3

O

Warfarin

O

Dikoumarol

O

H2C

OO

O O

Koumarin

a. Warfarin yang merupakan turunan dari koumarin yang

mengandung molekul anti-koagulasi darah dengan menghambat

penurunan vitamin K epoksida reduktase yaitu enzim yang

mendaur ulang vitamin K sehingga dapat teroksidasi dan

berpartisipasi dalam karboksilasi protein beberapa pembekuan

darah, terutama protrombin dan trombin. Sehingga

menyebabkan enzim tersebut berkurang sehingga warfarin

bertindak sebagai lawan dari vitamin K.

b. Warfarin yang marupakan anti koagulan, ketika diberikan kepada

tikus maka tikus akan mengalami pendarahan abnormal yang

diakibatkan kekurangan vitamin K. Warfarin ini yang berupa cairan,

mempunyai pengaruh keracunan yang khas pada tikus. Sifat racun ini

adalah anti coagulants, apabila ditelan dengan interval waktu

beberapa hari, menyebabkan perdarahan abnormal sebagai akibat

kekurangan vtamin K dan mengakibatkan kematian

c. Pada daun semanggi manis terdapat kandungan koumarin yang

kemudian diproses oleh bakteri menjadi turunannya yaitu dikoumarol

yang berperan seperti warfarin yaitu sebagai anti koagulan atau

antagonis vitamin K, sehingga Dikoumarol dapat digunakan secara

klinis untuk mengobati penderita tromboflebitis gawat (pembentukan

gumpalan darah yang mengganggu). Dikoumarol warfarin adalah anti

koagulan oral yang mempengaruhi sintesa vitamin K yang berperan

dalam pembekuan darah. Ia bekerja di hati dengan menghambat

karboksilasi vitamin K dari protein prekursomya yang akan

menurunkan konsentrasi faktor koagulasi darah.

12. Asam metilmalonat di dalam urin seorang pasien klinik ditemukan

menderita gangguan metabolism ang ditandai dengan asidosis, yaitu

keadaan pH darah dan urin rendah. Analisa kimia terhadap cairan

tubuh pasien menunjukkan terdapatnya asam metilmalonat dalam

jumlah besar yang diekskresikan di dalam urinnya. Apabila senyawa

ini diberikan sebagai makanan bagi hewan, senyawa tersebut diubah

menjadi asam suksinat. Dapatkah anda menyarankan keterangan dari

segi nutrisi hasil pengamatan tersebut?

CHCH3

COOH

COOH

Asam metilmalonat

CH2

H2C

COOH

COOHAsam suksinat

Kekurangan vitamin B12. Uji penunjang untuk defisiensi vitamin

B12 adalah uji asam metilmalonat (MMA) urine atau serum. Uji

ini didasarkan pada akumulasi MMA secara berlebihan dalam

urine pengidap defisiensi, karena vitamin B12 diperlukan untuk

mengubah MMA menjadi asam suksinat.

13. Kekurangan seng pada manusia di bagian tertentu di Timur Tengah,

terutama Iran dan Mesir, dijumpai kekurangan seng pada manusia.

Kekurangan nutrisi dalam kumlah besar secara local ini dianggap berasal

dari konsumsi biji-bijian/serealia yang sangat tinggi. Serealia mengandung

sejumlah besar asam fitat (mioinositol heksafosdat), senyawa yang

mengikat kation logam bervalensi dua, dengan sngat kuat. Terutama Zn2+

a. Mengapa konsumsi serealia tersebut menyebabkan kekurangan seng?

b. Penyakit ini terutama umum terjadi di daerah pedesaan yang rotinya dibuat

tanpa menggunakan ragi untuk mengembangkan adonan. Dikota-kota yang

lebih besar, yang menggunakan ragi kejadian kekurangan seng jarang

terjadi. Berikan keterangan bagi pengamatan ini

H

OPO32-

OPO32-

H

H

OPO32-H

OPO32-

OPO32-OPO3

2-

H H

Asam f itat

a. Asam pitat mengikat Zn dan mencegah absorpsi usus. Karena di

dalam serealia terdapat asam pitat. Penyebab utama

penghambatan penyerapan seng dari bahan nabati adalah

tingginya kadar asam fitat dalam gandum-ganduman, serealia,

kacang-kacangan dan sebagainya. Asam fitat dapat bertindak

sebagai antinutrisi, yang mekanisme kerjanya adalah

menghambat penyerapan seng dari bahan nabati.

b. Khamir merusak asam pitrat.