FISIOLOGI METABOLISME ENERGI OLEH dr Fina Purwaningtyas METABOLISME

FISIOLOGI METABOLISME & ENERGI OLEH: (dr. Fina Purwaningtyas)

METABOLISME • Metabolisme (bahasa Yunani: metabolismos, perubahan) adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular. • Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik 1. Anabolisme ( membangun) 2. Katabolisme (memecah)

METABOLISME • Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi • Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh • Kedua proses di atas bekerja secara simultan untuk membangun dan memecah molekul secara berurutan dan saling bergantung satu dengan lainnya

• Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. • Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. • Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promotor dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis.

• Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediate, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. • Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom.

KATABOLISME • Jalur katabolisme menguraikan molekul kompleks menjadi senyawa sederhana mencakup: • Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentuk ATP dan NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein).

• Jalur-jalur metabolisme respirasi sel terlibat dalam pencernaan makanan, antara lain – Katabolisme karbohidrat • Glikogenolisis, pengubahan glikogen menjadi glukosa. • Glikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa membutuhkan oksigen.

• Jalur pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari glukosa. – Katabolisme protein, hidrolisis protein menjadi asam amino. • Respirasi aerobik – Transpor elektron – Fosforilasi oksidatif

• Respirasi anaerobik, – Daur Cori – Fermentasi asam laktat – Fermentasi etanol

ANABOLISME • Jalur anabolisme yang membentuk senyawa-senyawa dari prekursor sederhana mencakup: • Glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa. • Glukoneogenesis, pembentukan glukosa dari senyawa organik lain. • Jalur sintesis porfirin

• Jalur HMG-Co. A reduktase, mengawali pembentukan kolesterol dan isoprenoid. • Metabolisme sekunder, jalur-jalur metabolisme yang tidak esensial bagi pertumbuhan, perkembangan, maupun reproduksi, namun biasanya berfungsi secara ekologis, misalnya pembentukan alkaloid dan terpenoid.

METABOLISME Dua fungsi metabolisme : 1. Menyediakan energi dalam bentuk ATP 2. Mengubah karbon dari molekul makanan • Semua proses yang menggunakan energi dalam tubuh (gerakan) tergantung pada metabolisme

FUNGSI ATP • Karbohidrat, lemak dan protein dapat dipakai seluruhnya oleh sel untuk membentuk sejumlah besar ATP • ATP dapat dipakai sebagai sumber energi untuk berbagai fungsi sel lainnya • ATP disebut juga sebagai “aliran” energi yang dapat dibentuk dan digunakan

FUNGSI ATP • ATP mempunyai jumlah energi bebas yang besar yang cukup untuk menjalankan semua reaksi kimia dalam tubuh • Beberapa reaksi kimia yang membutuhkan energi ATP hanya memakai beberapa ratus kalori dari 12. 000 kalori yang tersedia, dan sisa energi ini kemudian hilang dalam bentuk panas

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN METABOLISME 1. 2. 3. 4. 5. Kerja Kebutuhan energi untuk aktivitas sehari-hari (kebutuhan energi untuk pertahanan ± 2000 Kal) Usia ( pada anak-anak) Hormon Tiroksin Hormon kelamin pria

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN METABOLISME 6. 7. 8. 9. 10. Hormon pertumbuhan Demam Iklim Tidur Perangsangan simpatis (epinefrin & norepinefrin) 11. Malnutrisi

METABOLISME BASAL «Kecepatan Metabolisme Basal: adalah kecepatan pemakaian energi dalam tubuh selama beristirahat absolut, tapi orang tersebut dalam keadaan terbangun «Keadaan basal yang diperlukan untuk mengukur metabolisme basal 1. Seseorang tidak boleh makan paling sedikit 12 jam terakhir

METABOLISME BASAL 2. Kecepatan metabolisme basal ditentukan setelah tidur penuh di malam hari 3. Tidak melakukan pekerjaan berat selama beberapa jam sebelumnya atau lebih 4. Semua faktor fisik dan psikis yang menimbulkan rangsangan harus dihilangkan 5. Suhu kamar harus menyenangkan dan berkisar antara 20 -300 C

SUHU TUBUH DAN PENGATURAN SUHU • Suhu tubuh normal rata-rata adalah 36, 7 o C dan 37 o C bila diukur per oral dan kira-kira 0, 6 o C lebih tinggi bila diukur per rektal • Temperatur tubuh diatur dengan mengimbangi produksi panas terhadap kehilangan panas

SUHU TUBUH DAN PENGATURAN SUHU • Produksi panas merupakan produk tambahan metabolisme yang utama • Sebagian besar produksi panas di dalam tubuh dihasilkan oleh organ dalam (hati, otak, jantung, otot rangka) selama kerja • Panas dihantarkan dari organ dan jaringan yang lebih dalam ke kulit yang akan hilang ke udara dan sekitarnya

MEKANISME HILANGNYA PANAS TUBUH 1. Radiasi (gel. panas infra merah) 2. Konduksi (benda-benda) 3. Konveksi (aliran udara) 4. Evaporasi sebagai mekanisme pendinginan yang penting pada suhu udara yang sangat tinggi (keringat)

SUHU TUBUH DAN PENGATURAN SUHU • Suhu tubuh diatur hampir seluruhnya oleh mekanisme umpan balik, dan hampir semua mekanisme ini terjadi melalui pusat pengaturan suhu di hipotalamus • Sewaktu pusat temperatur hipotalamus mendeteksi bahwa temperatur tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, pusat akan memberikan prosedur penurunan atau peningkatan temperatur yang sesuai

MEKANISME PENURUNAN SUHU TUBUH 1. Vasodilatasi • Pada hampir semua area tubuh, pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat karena hambatan dari pusat simpatis hipotalamus posterior yang menyebabkan vasokontriksi • Vasodilatasi akan meningkatkan kecepatan pemindahan panas ke kulit sebanyak 8 x lipat

MEKANISME PENURUNAN SUHU TUBUH 2. Berkeringat Peningkatan temperatur tubuh 1 o C menyebabkan keringat yang cukup banyak untuk membuang 10 x lebih besar kecepatan metabolisme basal 3. Penurunan Pembentukan panas

MEKANISME PENINGKATAN SUHU TUBUH 1. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh akibat rangsangan pusat simpatis hipotalamus posterior 2. Peningkatan pembentukan panas seperti menggigil, rangsangan simpatis pembentukan panas, sekresi tiroksin

MEKANISME PENINGKATAN SUHU TUBUH 2. Piloereksi • Rambut berdiri pada akarnya, akibat rangsangan simpatis yang bekerja pada otot erektor pili yang melekat pada folikel rambut berkontraksi untuk menghambat pengeluaran panas, sehingga rambut berdiri tegak

METABOLISME KARBOHIDRAT 1. GLIKOLISIS 2. GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS HATI DAN OTOT 3. GLUKONEOGENESIS 4. HMP SHUNT (HEXOSE MONO PHOSPHATE SHUNT) 5. METABOLISME ASAM URONAT 6. METABOLISME FRUKTOSA 7. METABOLISME GALAKTOSA 8. PENGATURAN METABOLISME KARBOHIDRAT 9. PENAGATURAN GLUKOSA DARAH

GLIKOLISIS - Lintasan utama penggunaan glikosa - Lintasan utama metabolisme Fruktosa - Lintasan utama metabolisme Galaktosa - Lintasan utama menghasilkan asetil-Ko. A - Oksidasi pada TCA (Aerob)

OTOT RANGKA: • Masih dapat bertahan hidup pada Glikolisis Anaerob. OTOT JANTUNG: • Sanagat tergantung keadaan Aerob. • Bahaya bila terjadi Skemia

SEL KANKER: • Proses Glikolisis lebih cepat dari siklus kebutuhan asam sitrat. • Lebih banyak piruvat dihasilkan dari yang di metabolisme • Pembentukan Laktat berlebihan

METABOLISME KARBOHIDRAT • Karbohidrat dalam diet berbentuk polisakarida, disakarida dan monosakarida – Monosakarida terdiri dari aldosa dan ketosa. – Contoh dari aldosa yaitu glukosa dan galaktosa. – Contoh ketosa yaitu fruktosa

• Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida • Disakarida utama dalam diet adalah 1. Sukrosa (glukosa-Fruktosa) 2. Maltosa (glukosa-glukosa) 3. Laktosa (Galaktosa-glukosa)

• Polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. – Contoh polisakarida adalah selulosa, glikogen (dari hewani) dan amilum (nabati).

METABOLISME KARBOHIDRAT • Pencernaan karbohidrat dimulai di mulut oleh amilase saliva yang memecahnya menjadi polimer glukosa yang lebih pendek seperti maltosa dan dekstrin • Di lambung, HCl menginaktifkan amilase • Tidak ada pencernaan disakarida dan monosakarida di mulut dan lambung

METABOLISME KARBOHIDRAT • Di duodenum, amilase pankreas memecah zat pati menjadi polisakarida yang lebih kecil dan akhirnya menjadi maltosa disakarida • Getah usus menyelesaikan pencernaan disakarida menjadi glukosa, fruktosa dan galaktosa

METABOLISME KARBOHIDRAT • Semua monosakarida kemudian diserap di usus halus, masuk ke aliran darah dan dimetabolisme dalam tubuh • Hasil absorpsi dalam darah berupa glukosa dimana normalnya 100 mg glukosa dalam 1 cc darah

METABOLISME KARBOHIDRAT • Penyimpanan glukosa dalam tubuh terjadi pada hati, otot dan tulang dalam bentuk glikogen • Glikogen akan diganti kembali dengan glukosa darah menurut kebutuhannya melalui glukoneogenesis

METABOLISME KARBOHIDRAT • Di dalam jaringan, terjadi oksidasi karbohidrat u/ menyediakan energi & panas • Kelebihan karbohidrat disimpan sebagai lemak untuk penanambahan berat badan • CO 2 disingkirkan sebagai produk buangan hasil pembakaran karbohidrat di dalam jaringan yang diekskresikan oleh paru-paru berupa air (H 2 O) dan CO 2; dari kulit berupa keringat; dan dalam urin

METABOLISME PROTEIN • Proses pencernaan protein dimulai di lambung dibawah kerja enzim pepsin • Pepsin diproduksi dalam bentuk inaktif pepsinogen yang diaktifkan menjadi pepsin oleh kerja asam hidroklorida (HCl) • Pepsin memecah protein makromolekuler menjadi fragmen yang lebih kecil disebut peptida

METABOLISME PROTEIN • Dalam duodenum enzim tripsin dan kimotripsin (yang dihasilkan oleh pankreas dalam bentuk tidak aktif) diaktifkan oleh getah alkali pankreas yg bekerja memecah protein sisa dan peptida menjadi fragmen yang lebih kecil • Getah alkali kemudian menghentikan kerja pepsin

METABOLISME PROTEIN • Enzim dipeptidase memecah dipeptida menjadi asam amino tunggal • Enzim aminopeptidase dan karboksipeptidase di usus halus mencerna asam amino tunggal dari akhir fragmen protein • Asam amino diabsorpsi dari usus halus ke dalam aliran darah untuk selanjutnya dimetabolisasi dalam jaringan

METABOLISME LEMAK • Asam lemak dipecah menjadi gliserol, yg mengalami glikolisis & masuk siklus Krebs sbg asetik Ko. A • Asetil Ko. A lalu dipecah dalam glikolisis untuk menghasilkan CO 2, air & ATP • Penguraian 1 molekul lemak menghasilkan 463 molekul ATP

METABOLISME LEMAK • Lemak memiliki berat permol 5 x lebih besar dari glukosa • Per garamnya lemak menghasilkan 3 x lebih banyak mol ATP daripada glukosa • Sehingga lemak adalah bentuk penyimpanan energi yg lebih efisien

METABOLISME LEMAK • Proses pencernaan lemak dimulai di duodenum • Dalam duodenum, lemak diemulsi oleh garam empedu membentuk butir lemak yg lebih kecil untuk meningkatkan luas permukaan lemak yang kontak dengan enzim lipase pankres • Lipase memecah asam lemak dan gliserol yang diabsorpsi dari usus halus

METABOLISME LEMAK • Dalam sel usus halus, lemak dibuat kembali dan dibentuk menjadi partikel kecil disertai protein yang disebut kilomikron • Kilomikron diabsorbsi ke dalam sistem limfatik usus halus kemudian masuk aliran darah

METABOLISME LEMAK • Dari aliran darah, kilomikron diambil oleh jaringan tubuh mis. hati dan otot tempat mereka dimetabolisasi • Lemak yang tidak segera diperlukan setelah diabsorpsi disimpan oleh tubuh dalam jar. adiposa • bila diperlukan dikeluarkan dari tempat penyimpanan di dalam hati diubah menjadi gliserol dan asam lemak