LAPORAN DISKUSI TUTORIAL BLOK 1.4 MINGGU 3 SKENARIO 3: BADAN KURUS BUKAN KARENA TAK MAKAN
KELOMPOK 23 D TUTOR : Dra. Machdawati Masri, MSi.Apt Ketua : Fido Arief (1010312026) (1010312026) Sekretaris I : Yelsa Yulanda Putri (1010313111) (1010313111) Sekretaris II : Amanda Besta Rizaldy (1010313119) (1010313119)
Anggota Kelompok : Raysa Ramayumi (1010311023) (1010311023) Karolin Trisnawelda (1010312054) (1010312054) Wiwie Bakti Kemampa (1010312082) Fitria Novita (1010312110) (1010312110) Inez Amelinda (1010313029) (1010313029) Ahmad Giffar Danto (1010313065) (1010313065) Mulf Mulfa a Satr Satria ia Asne Asnell
(101 (10103 0313 1310 109) 9)
FAKULTAS KEDOKTERAN JURUSAN PENDIDIKAN DOKTER UNIVERSITAS ANDALAS 2011
MODUL 3 SKENARIO 3 : BADAN KURUS BUKAN KARENA TAK MAKAN
Weni, 30 tahun, seorang karyawati bank swasta merasa heran dengan keadaan yang dialaminya dialaminya dalam 1 bulan terakhir terakhir ini. Berat badannya turun sampai 5 kg, padahal makannya banyak, bahkan dia cenderung selalu merasa lapar. Selain itu dia banyak mengeluarkan keringat dan sering merasa gerah, meskipun cuaca dingin. Kadang, Weni juga merasakan suhu badannya meningkat. Weni pergi menemui menemui dokter dokter keluarga keluarga langganann langganannya ya dan menjelaskan menjelaskan keluhan keluhan yang yang dialam dialaminy inya. a. Setela Setelah h melaku melakukan kan pemeri pemeriksa ksaan an fisik, fisik, Dokter Dokter mengat mengataka akan n bahwa bahwa kemu kemung ngki kina nan n kead keadaa aan n yang yang dial dialam amii We Weni ni terja terjadi di karen karenaa peni pening ngka kata tan n kece kecepa pata tan n metabo metabolism lismee akibat akibat pengar pengaruh uh hormon hormon.. Dokter Dokter menyar menyarank ankan an agar agar Weni Weni menjal menjalani ani pemeriksaan Basal Metabolism Rate (BMR) serta memeriksa kadar Free kadar Free T4 dan TSHs dan bila perlu radioactive iodine uptake . Bagaimana anda menjelaskan pada Weni?
I. Mengk Mengklar larifi ifikas kasii termi terminol nologi ogi
1. Free Free T4 adalah adalah tiroksin tiroksin,, merupaka merupakan n hormon hormon utama tiroid tiroid yang mengan mengandun dung g 4 atom iodium dalam setiap molekul. 2. BMR adalah adalah energi energi minimum minimum yang yang dibutuhk dibutuhkan an tubuh tubuh untuk untuk bertahan bertahan hidup. hidup. 3. Radioa Radioactiv ctivee Iodine Iodine Uptake Uptake adalah penguku pengukuran ran jumlah jumlah iodium iodium yang diambil diambil dari kelenjar tiroid. 4. TSHs TSHs adalah adalah Tiroid Tiroid Stimula Stimulatin ting g Hormon Hormon sensit sensitif. if. 5. Hormon Hormon adalah adalah substansi substansi kimia kimia yang dihasilkan dihasilkan dalam dalam tubuh tubuh ynag memiliki memiliki efek regulator spesifik pada aktivitas sel atau organ tertentu. 6. Meta Metabo boli lism smee adal adalah ah pros proses es yang yang dida didala lamn mnya ya terd terdap apat at pemb pemben entu tuka kan n dan dan pemakaian energi.
II. Menen Menentuk tukan an masal masalah ah
1. Mengapa Mengapa Weni sering sering merasa merasa lapar lapar padahal padahal makann makannya ya banyak banyak ? 2. Mengapa Mengapa Weni sering sering berkeri berkeringat ngat dan dan gerah gerah meskipun meskipun cuaca cuaca dingin? dingin? 3. Bagaim Bagaimana ana gambar gambaran an metabo metabolism lisme? e?
4. Bagaimana metabolisme makromolekul dalam tubuh ? 5. Apa saja faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan metabolisme? 6. Bagaimana cara pengukuran BMR? 7. Berapa kadar normal BMR?
III.Menganalisis masalah
1. Weni sering merasa lapar padahal makannya banyak, kemungkinan dikarenakan hipertiroid yaitu kelebihan hormon tiroid (sekresi hormon tiroksin dan triiodotironin meningkat), menimbulkan peningkatan rangsangan simpatis sehingga berat badan turun dan nafsu makan meningkat. 2. Merupakan pengaturan dari hormon yang dihasilkan kelenjar tiroid itu sendiri, jika cuaca dingin maka sekret tiroksin meningkat sehingga reaksi kimia dalam tubuh meningkat, terjadi peningkatan laju metabolisme sehingga energi yang dihasilkan pun semakin banyak dan suhu tubuh meningkat (tinggi). 3. Metabolisme merupakan proses kimia yang terjadi dalam makhluk hidup dan merupakan reaksi enzimatis yang selalu menggunakan katalisator. Ada 2 proses metabolisme : - Anabolisme yaitu pembentukan senyawa kompleks dari senyawa sederhana dan membutuhkan energi, misalnya glikogenesis, glukoneogenesis, biosintesa asam lemak, dan biosintesa protein - Katabolisme yaitu penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dan menghasilkan energi, misalnya respirasi,glikolisis, siklus krebs,dan fosforilasi oksidatif Penghubung kedua reaksi di atas adalah amfibolik misalnya siklus krebs. Anabolisme merupakan proses reduksi sedangkan katabolisme merupakan proses oksidasi. Hasil anabolisme merupakan permulaan untuk anabolisme. Glukoneogenesis tidak ada pada otot rangka, namun digantikan oleh siklus Cory dan siklus alanin. Metabolisme terjadi pada tingkat sel. Glikolisis terjadi pada sitoplasma sedangkan siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif terjadi pada mitokondria.
4. Metabolisme makromolekul dalam tubuh : - Karbohidrat
Pembakaran karbohidrat terutama glukosa. Gula lain jumlahnya lebih sedikit berlangsung di sitoplasma. - Lemak Pada mitokondria oleh sel oksidasi β. - Protein Pemecahan asam amino menjadi senyawa intermediet pada siklus asam sitrat.
5. Faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan metabolisme : - hormon tiroid : akan meningkatkan kecepatan metabolisme, bila sekresi tiroksin dalam jumlah yang maksimal maka laju metabolisme akan meningkat 50-100% di atas normal. Kehilangan total sekresi tiroid akan menurunkan kecepatan metabolisme 40-60% di bawah normal. - hormon testosteron: akan meningkatkan 10-15%, sedangkan hormon wanita dapat meningkatkan kecepatan metabolisme namun tidak berarti. - hormon pertumbuhan: akan meningkatkan laju metabolisme 5-20% akibat rangsangan langsung metabolisme seluler. - demam : akan meningkatkan kecepatan metabolisme untuk mempercepat perbaikan sel sel yang rusak. - tidur : akan menurunkan laju metabolisme 10-15% di bawah normal disebabkan tonus otot rangka menurun dan aktivitas simlatis menurun. - malnutrisi : penurunan kecepatan metabolisme 20-30% karena tidak ada zat makanan dalam sel. - usia : metabolisme menurun dan cenderung gemuk - jenis kelamin: pada wanita kecepatan metabolisme lebih rendah daripada pria. - komposisi tubuh: berat badan normal, namun banyak otot maka kecepatan metabolisme nya lebih tinggi. - iklim : pada iklim tropis maka 10% lebih rendah dari subtropis
6. Cara pengukuran BMR : 1. secara langsung, menggunakan kalorimeter 2. tidak langsung , Menggunakan spirometer
Prinsipnya 90% metabolisme sel secara anaerob dengan mengukur konsumsi oksigen. Metode pengukuran kecepatan penggunaan oksigen selama waktu yang ditentukan dengan kondisi : -
puasa 12 jam terakhir
-
ditentukan setelah tidur semalaman
-
tidak melakukan pekerjaan berat setidaknya 1 jam sebelum pengujian
-
tidak ada faktor fisik dan psikis yang menimbulkan rangsangan
-
suhu kamar nyaman.
8. Kadar BMR normal: 2000 Kal / hari, untuk orang yang mempunyai berat badan 70 kg. Nilai BMR normal : (-15)% – (+15) % Jika menggunakan ketelitian yang lebih tinggi, maka (-10)% - (+10)%
IV. Sistematika
Karbohidrat
lemak
Pengukuran
protein
hormon Metabolisme glikolisis
Anabolisme
katabolisme siklus Krebs ATP Fosforilasi oksidatif
V. Memformulasikan tujuan pembelajaran
1. Mampu menjelaskan mengenai metabolisme, anabolisme, katabolisme, dan bioenergetika 2. Mampu menjelaskan metabolisme aerob dan metabolisme anaerob 3. Mampu menjelaskan biologi oksidasi 4. Mampu menjelaskan respirasi sel 5. Mampu menjelaskan pembentukan energi 6. Mampu menjelaskan faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan metabolisme 7. Mampu menjelaskan pengukuran metabolisme 8. Mampu menjelaskan pengaturan suhu tubuh 9. Mampu menjelaskan gangguan pembentukan energi
VI. Mengumpulkan informasi 1. Metabolisme, anabolisme,katabolisme, dan bioenergetika
Metabolisme merupakan interkonversi senyawa kimia dalam tubuh, jalur yang diambil oleh tiap molekul, hubungan antar molekul, dan mekanisme yang mengatur aliran metabolit melalui jalur metabolisme. Jalur metabolik ada 3 kategori : 1) jalur anabolik (anabolisme) Berperan dalam sintesa senyawa dari prekursor yang lebih kecil menjadi senyawa yang lebih besar dan kompleks (endotermik). ATP: ADP + Pi (ATP-ADP cycle) Misalnya : sintesis protein dari asam amino, glikogenesis, glukoneogenesis 2) jalur katabolik Berperan dalam penguraian molekul besar yang melibatkan reaksi oksidatif (eksotermik) dan menghasilkan ekuivalen pereduksi dan ATP. Misalnya : glikolisis, glikogenolisis,dan oksidasi lemak. ATP : dibebaskan setelah elektron ditransfer ke Oksigen 3) jalur amfibolik Berlangsung di persimpangan metabolisme, penghubung antara jalur katabolik dan anabolik, misalnya siklus Krebs. Bioenergetika
Bioenergetika merupakan ilmu tentang perubahan enaargi yang menyertai reaksi biokimia (ATP-ADP). Didalam bioenergetika terdapat metabolisme, dan didalam metabolisme terdapat katabolisme dan anabolisme. Sistem biologis bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk menjalankan proses proses kehidupan.
∆G = Enegi bebas, bagian dari perubahan energi total dari suatu sistem yang tersedia untuk melakukan kerja
Sistem biologis mengikuti hukum termodinamika, Hukum termodinamika I : energi total suatu sistem, termasuk sekitarnya , tetap konstan artinya energi tidak hilang dan bertambah selama perubahan namun energi dapat dipindahkan dari suatu bagian sistem ke bagian lain atau diubah menjadi bentuk energi lain. Misalnya : energi kimia diubah menjadi panas/listrik, radiasi atau mekanik. Hukum termodinamika II : entropi total suatu sistem harus meningkat jika suatu proses terjadi secara spontan. Entropi adalah tingkat kekacauan / ketidakteraturan sistem dan menjadi maksimal sewaktu mendekati keseimbangan. Hubungan : ∆G = ∆H – T.∆S , ∆H = ∆E sehingga persamaan menjadi : ∆G = ∆E – T.∆S ∆G = - , maka reaksi spontan dan hilangnya energi bebas (eksergonik) ∆G = + , maka energi bebas diperoleh dan endergonik ∆G = 0, maka sistem seimbang
Reaksi eksergonik (mengeluarkan energi), yaitu energi yang bisa digunakan untuk melakukan kerja, intinya proses yang menghabiskan energi dengan menyerap sebagian besar energi bebas yang tersimpan dalam molekul gula. Reaksi endergonik : reaksi yang menyerap energi bebas dari sekelilingnya (menyimpan energi bebas dalam molekul. Bioenergetik merupakan transformasi energi yang berlangsung dalam reaksi siklus ATP-ADP yang tunduk pada hukum termodinamika I dan II.
Siklus ATP-ADP meliputi penggunaan energi ikatan kimia ATP yang tiada hentinya untuk menjalankan kerja yang diperlukan baginkehidupan dan oksidasi bahan
bakar
yang
tiada
hentinya
untuk
memperbaharui
ATP.
2. Metabolisme aerob dan anaerob
Metabolisme aerob Proses glikolisis : Ada 2 fase : yang butuh ATP dan menghasilkan ATP. Yang menghasilkan ATP disebut dengan Fosforilasi Tingkat Substrat. Hasil dari glikolisis adalah 2 ATP dan 2 NADH. NADH masuk ke mitokondria melalui 2 shuttle yakni malate dan gliserol fosfat shuttle.Malate pada hati, ginjal, jantung. Gliserol fosfat pada otot rangka dan otak.
Metabolisme anaerob Fermentasi merupakan oksidasi bahan organik menghasilkan ATP tanpa oksigen, Oksidasi mengacu pada kehilangan elektron yang berpindah ke setiap akseptor elektron, tidak hanya oksigen. Glikolisis adalah oksidasi glukosa menjadi 2 molekul piruvat, sebagai agen pengoksidasi adalah NAD+, bukan oksigen. Secara keseluruhan glikolisis eksergonik dan dihasilkan 2 ATP (fosforilasi tingkat substrat). Jika terdapat oksigen yang cukup, maka ada ATP tambahan dibuat melalui fosforilasi oksidatif. Fermentasi merupakan perluasan glikolisis penghasil ATP dengan hanya fosforilasi tingkat substrat dengan syarat ada pasokan NAD+ yang cukup untuk menerima elektron selama oksidasi glikolisis. 1. Fermentasi alkohol Piruvat diubah menjadi etanol (etil alkohol) dalam 2 langkah : a. melepaskan CO2 dari piruvat uang diubah menjadi senyawa asetaldehida berkarbon 2. b. Asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol.
Meregenasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis. Fermentasi alkohol oleh ragi, jamur, pembuatan bir dan anggur. Bakteri melakukan fermentasi alkohol dalam anaerob.
2.
Fermentasi asam laktat Piruvat direduksi langsung oleh NADH menjadi laktat tanpa melepas CO2. Fermentasi asam laktat oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dam yoghurt. Sel otot memfermentasi asam laktat bila kurang oksigen. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah mengakibatkan otot letih dan nyeri, tetapi secara perlahan dibawa oleh darah ke hati . Bila jumlah oksigen tidak mencukupi, maka fosforilasi oksidatif tidak terjadi namun sedikit energi masih dapat dibebaskan ke sel melalui tahapan glikolisis dan degradasi karbohidrat pada tahapan glikolisis karena reaksi kimia pemecahan glukosa menjadi asam piruvat tidak membutuhkan oksigen. Pembebasan energi glikolisis disebut energi anaerob yang merupakan cara untuk mempertahankan kehidupan selama beberapa menit bila kadar oksigen berkurang.
Perbandingan Fermentasi dan Respirasi Keduanya menggunakan glikolisis untuk mnegoksidasi glukosa dan bahan organik lain menjadi piruvat, 2 ATP untuk fosforilasi substrat pada fermentasi dan respirasi. NAD+ merupakan agen pengoksidasi yang menerima elektron dari makanan selama glikolisis. Perbedaannya adalah cara mengoksidasi NADH kembali ke NAD+, untuk mempertahankan glikolisis tetap terjadi. -
Pada fermentasi akseptor elektron terakhir adalah molekul organik seperti piruvat (fermentasi asam laktat ) atau asetaldehida (fermentasi alkohol).
-
Pada respirasi, akseptor akhir untuk elektron dan NADH adalah oksigen yang berfungsi untuk meregenasi NAD+ untuk glikolisis dan membayar bonus ATP apabila transpor elektron dan NADH ke oksigen menggerakkan fosforilasi oksidatif.
Sehingga repirasi seluler menghasilkan jauh lebih banyak energi dari setiap molekul glukosa daripada fermentasi, yaitu 19 kali lebih banyak. Metabolisme anaerob menghasilkan 2 ATP, respirasi sel (metabolisme aerob) menghasilkan 38 ATP.
3. Biologi oksidasi :
Oksidasi adalah pengeluaran elektron, sedangkan reduksi adalah penambahan elektron. Banyak reaksi oksidasi biologis berlangsung tanpa partisipasi oksigen molekular, misalnya dehidrogenasi. Oksigen molekular dapat bergabung dengan berbagai zat dengan enzim oksigenase
Enzim dalam proses oksidasi dan reduksi (oksidoreduktase): 1). Oksidase Menggunakan oksigen sebagai aseptor hidrogen. Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dan substrat yang menggunakan oksigen sebagai aseptor hidrogen. Enzim ini menghasilkan H2O / H2O2 sebagai produk. Sebagian oksidase mengandung Cu2+ (tembaga)
Misalnya : - sitokrom oksidase •
Merupakan hemoprotein yang terdistribusi luas dalam banyak jaringan, gugus prostetik heme tipikal, terdapat di mioglobin, hemoglobin, dan sitokrom lain.
•
Reaksi akhir rantai respirasi pada mitokondria.
•
Diracuni oleh CO, Cyanida, dan H2S
•
Mengandung : 2 mol Fe (Fe2+ dan Fe3+), tergantung oksidasi dan reduksi zat makanan
•
•
Nama lain: sitokrom a3 Sitokrom a dan a3 berkombinasi membentuk sitokrom aa3 (protein tunggal)
- Flavoprotein •
Mengandung
FMN
(Flavin
Mononukleotida)
dan
FAD
(Flavin
Adenindinukleotida, yang berikatan secara erat (bukan kovalen) dengan protein apoenzim, ada juga metaloflavoprotein yang mempunyai 1 atau lebih kofaktor esensial bentuk logam. Misalnya :
1) asam L-amino oksidase, terkait di ginjal untuk deaminasi oksidatif asam L-amino alami 2)
Xantin oksidase, mempunyai molibdenum untuk perubahan purin
menjadi asam urat 3) didehida dehidrogenase, terkait FAD pada hati manusia dan mempunyai molibdenum dan besi non heme, yang bekerja pada substrat aldehid dan N heterosiklik. 2) Dehidrogenase
- Tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor hidrogen. - memiliki 2 fungsi : •
Memindahkan H2 dari satu substrat ke substrat lain dalam reaksi gabungan oksidasi-reduksi, spesifik untuk substrat, sering menggunakan koenzim/ pembawa hidrogen. Misalnya NAD+. Memungkinkan oksidasi satu substrat dengan mengorbankan substrat lain (penting agar proses oksidatif terjadi meskipun tidak ada oksigen, misalnya fase anaerob glikolisis).
•
Komponen rantai respiratorik transpor elektron dari substrat ke oksigen.
- Jenis jenis : •
Dehidrogenase yang terikat dengan nikotinamid Menggunakan nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) atau nikotin amida adenin dinukleotida fosfat (NADP+) atau keduanya yang terbentuk di tubuh dari vitamin niasin. Koenzim direduksi oleh substrat spesifik dehidrogenase dan direoksidasi oleh akseptor elektron yang sesuai.
Umumnya dehidrogense terkait NAD mengkatalisis reaksi oksi reduksi dalam jalur oksidatif metabolisme, terutama glikolisis, asam sitrat. Dehidrogenase terkait NADP ditemukan dalam sintesis reduktif, seperti jalur sintesis steroid dan sintesis asam lemak dan jalur pentosa fosfat. •
Dehidrogenase bergantung Riboflavin - gugus flavin berkaitan dengan dehidrogenase. - terikat lebih erat pada apoenzim daripada nikotiamid. - umumnya
dehidrogenase
terkait
riboflavin
berhubunganmdengan
pemindahan elektron dalam (atau ke) rantai respiratorik. - NADH dehidrogenase bekerja sebagai pembawa elektron antara NADH dan komponen komponen dengan potensial redoks yang lebih tinggi. •
Sitokrom Hemoprotein yang mengandung Fe dengan atom besi berubah ubah (Fe 2+/ Fe3+), kecuali sitokrom oksidase. Berperan sebagai pembawa elektron dari flavoprotein di satu pihak dan sitokrom oksidase di pihak lain dlam rantai respirasi. Seperti sitokrom b, c, dan aa3
3) Hidroperoksidase Ada 2 jenis enzim peroksidase dan katalase yang berfungsi melindungi tubuh dari peroksida. Peningkatan peroksida akan menimbulkan radikal bebas yang mengganggu membran dan dapat menimbulkan kanker. 1) Peroksidase - Mereduksi peroksida dan akseptor elektron - Terdapat pada susu, leukosit, trombosit, dan jaringan lain dalam metabolisme eikosanoid. Gugus prostetik : protoheme - Reaksi oleh peroksidase : H2O2 mengalami reduksi dengan mengorbankan beberapa bahan sebagai akseptor elektron, misalnya askorbat, kuinon, dan sitokrom c. 2) Katalase - Menggunakan H2O2 sebagai donor dan aseptor elektron - Katalase : hemoprotein yang mempunyai 4 gugus heme.
- Mampu menggunakan 1 molekul H2O2 sebagai substrat atau donor elektron dan molekul H2O2 lainnya sebagai oksidan dan akseptor elektron. - Ditemukan dalam darah, sumsum tulang, memnbran mukosa, ginjal dan hati. Fungsinya untuk menghancurkan H2O2 yang terbentuk oleh kerja oksidase. 4) Oksigenase Berhubungan dengan sintesis dan penguraian berbagai jenis metabolik, mengkatalisis penggabungan oksigen ke dalam molekul substrat dalam 2 tahap : (1) oksigen berikatan dengan enzim di bagian aktif (2) oksigen yang terikat tersebut direduksi atau dipindahkan ke substrat. Oksigenase dibagi 2: (1) Dioksigenase : menggabungkan kedua atom oksigen ke dalam substrat Contoh : enzim hati. (2) Monooksigenase
(hidroksilase,
oksidase
fungsi
campuran)
hanya
memerlukan 1 atom oksigen molekular dalam substrat.
4. Respirasi Sel:
a) glikolisis Glikolisis adalah jalur dimana glukosa yang mempunyai 6 atom C mengalami oksidasi dan pemecahan menjadi piruvat ( 3 atom C) di dalam sitosol. Fungsi utama: pembentukan ATP - secara langsung menghasilkan ATP melalui pemindahan fosfat berenergi tinggi dari zat antara pada jalur tersebut ke ADP untuk menghasilkan ATP (fosforilasi tingkat substrat) yang tidak membutuhkan oksigen. - NAD+ direduksi menjadi NADH, bila oksigen, mitokondria yang tersedia juga harus cukup, maka ekuivalen pada NADH dapat dipindahkan ke rantai tansfer elektron mitokondria - Bila kapasitas oksidatif menurun, tidak tersedia oksigen yang cukup, NADH dari glikolisis mengalami reoksidasi dari piruvat menjadi laktat oleh LDH (glikolisis anaerobik). Terdiri dari 10 langkah :
- Fase I (investasi) energi Sel menggunakan ATP untuk fosforilasi molekul bahan bakar - Fase II (pembayaran energi) ATP dihasilkan dari fosforilasi tingkat substrat dan NAD+ direduksi menjadi NADH melalui oksidasi makanan. Tidak ada CO2 yang dilepaskan, glikolisis tanpa memandang ada/ tidaknya oksigen tapi jika oksigen terus ada, maka energi pada NADH dapat diubah menjadi ATP selama fosforilasi oksidatif. Prosesnya: 1) glukosa masuk sel, heksokinase mentransfer gugus fosfat dari ATP ke gula 2) glukosa 6 fosfat disusun ulang, bentuk isomer fruktosa 6 fosfat 3) molekul ATP digunakan, total yang digunakan 2 ATP dikatalisis oleh fosfofruktokinase 4) Aldolase menguraikan gula 6 C menjadi gula 3 C yaitu gliseraldehid 3 fosfat dan dihidroksiaseton fosfat 5) Enzim mengkatalisis perubahan reversible sehingga mencapai kesetimbangan, jika dalam glikolisis menggunakan Gliseraldehid 3 fosfat , maka kesetimbangan bergeser 6) Enzim mengkatalisis 2 reaksi, gula dioksidasi oleh transfer elektron dari NAD= menjadi NADH 7) ADP diubah menjadi ATP dengan penambahan gugus fosfat dari 1,3 bisfosfogliserat ke ADP dan membentuk ATP 8) Terjadi relokasi gugus fosfat 9) Enzim mengekstraksi molekul air membentuk ikatan ganda fosfoenol piruvat, ikatan fosfat yang tidak stabil 10) Piruvat kinase menghasilkan ATP dengan mentransfer gugus fosfat dari fosfoenol piruvat sehingga terbentuk hasil akhir piruvat. Reaksinya : Glukosa+2 NAD+ + 2 Pi +2 ADP
2 piruvat + 2 NADH +4 H+ + 2 ATP + 2 H2O
b) Dekarboksilasi oksidatif Sebelum masuk ke mitokondria, ada reaksi dekarboksilasi oksidatif yang merupakan junction (persambungan) antara glikolisis dan siklus krebs yaitu reaksi asam piruvat (3 atom C) manjadi asetil ko A (2 atom C) dan 1 molekul NAD+ direduksi menjadi NADH, CO2 terbentuk. Ada 3 langkah : 1) gugus karboksil dikeluarkan membentuk CO2 2) tinggal 2 atom C yang dioksidasi membentuk asetat, enzim mentransfer energi yang diekstraksi ke NAD+ dan disimpan energi dalam bentuk NADH 3) koenzim A (mengandung S) diikatkan pada asetat oleh ikatan tak stabil dan terikat sangat reaktif menjadi asetil ko A yang siap memasuki siklus Krebs Reaksinya : 2 piruvat
2 asetil co A + 2 CO2
c) Siklus Krebs Terjadi pada mitokondria. Terdiri dari 8 langkah :
1) Asetil ko A (2 atom C) dan oksaloasetat (4 atom C) membentuk sitrar (6 atom C) oleh malat dehidrogenase 2) 1 molekul H2O dikeluarkan membentuk cia akonitat dan ditambahkan lagi H2O membentuk isositrat yang merupakan isomer dari sitrat. 3) Substrat kehilangan CO2 menghasilkan 5 atom C, mereduksi NAD+ manjadi NADH oleh isositrat dehidrogenase menjadi α ketoglutarat 4) CO2 keluar sehingga terbentuk molekul yang mempunyai 4 atom C , NAD+ direduksi menjadi NADH oleh α ketoglutarat dehidrogenase menjadi suksinil Co A 5) Terjadi fosforilasi tingkat substrat, Co A ditransfer oleh gugus fosfat ke GDP untuk membentuk GTP yang setara dengan ATP dan terbentuk suksinat 6) 2 hidrogen ditransfer ke FAD membentuk FADH2 yaitu suksinat menjadi fumarat oleh suksinat dehidrogenase 7) Penambahan molekul air membentuk malat oleh fumarase 8) Reduksi NAD+ menjadi NADH dan H+ membentuk oksaloasetat yang masuk pada siklus selanjutnya oleh malat dehidrogenase. Reaksinya (untuk 2 putaran setiap pemecahan 1 molekul glukosa) : 2 asetil co A
4 CO2 + 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2
Pada 1 putaran siklus Krebs dihasilkan 12 ATP sehingga total ATP yang dihasilkan 24 ATP untuk 2 putaran. Kesimpulan siklus Krebs : -
Asetil Co A bergabung dengan oksaloasetat membentuk sitrat
-
Asan sitrat melepas 2 atom C menjadi 2 CO2
-
Akhir lintasan dihasilkan oksaloasetat (daur selanjutnya )
-
Setiap putaran dihasilkan 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP
-
Pada setiap 1 molekul glukosa terjadi 2 putaran.
d) Fosforilasi oksidatif Secara estafet elektron dipindahkan sehingga terbentuk ATP dan H2O sebagai hasil akhir, NADH dan FADH2 merupakan sumber elektron . Pada dasarnya elektron dan H+ dari NADH dan FADH2 dibawa dari substrat ke substrat lain secara berantai. Setiap kali dipindahkan energi yang lepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (Pi) ke molekul ADP dan membentuk ATP. Pada akhir terdapat oksigen sebagai penerima (aseptor) membentuk H2O. ATP yang dibentuk selama respirasi sel: 1) glikolisis - fosforilasi substrat
:
4 ATP
- fosforilasi oksidatif (2 NADH)
:
6 ATP
- ATP yang digunakan
:
2 ATP
:
6 ATP
:
2 ATP
a. 6 NADH
:
18 ATP
b. 2 FADH2
:
4 ATP
2) pembentukan Asetil Ko A - fosforilasi oksidatif (2 NADH) 3) siklus Krebs - fosforilasi substrat - fosforilasi oksidatif
TOTAL
38 ATP
5. Pembentukan ATP
ATP diproduksi oleh: 1. Pembakaran karbohidrat Terutama glukosa, sedikit pada fruktosa. Pembakaran berlangsung di dalam sitoplasma melalui proses anaerobik glikolisis dan di dalam mitokondria sel melalui siklus asam sitrat daur krebs) aerobik. 2. Pembakaran lemak Berlangsung di dalam mitokondria sel oleh oksidasi beta. 3. Pembakaran protein Pertama, dilakukan hidrolisis protein menjadi asam amino. Lalu melalui siklus asam sitrat, asam amino akan diubah menjadi senyawa intermediet yang akhirnya menjadi asetil ko A dan karbondioksida. Fosfokreatin Merupakan sumber energi selai ATP, dengan jumlah energi 3-8 kali lebih banyak. Letak perbedaan fosfokreatin ATP dengan ATP adalah ketidakmampuan untuk bereaksi langsung dengan transfer enegi diantara makanan, tetapi fosfokreatin dapat saling mentransfer energi dengan ATP.
a. Jika jumlah ATP tinggi dalam sel, sebagian energi akan membentuk fosfokreatin sebagai cadangan energi. b. Okreatin akan ditransfer kembali dengan cepat menjadi ATP. Hal ini menyebabkan fosfokreatin disebut sebagi sistem penyangga ATP. Pembentukan energi -glikolisis anaerob : 2 ATP - glikolisis aerob : 6-8 ATP (2ATP dan 2NADH) - piruvat dehidrogenase : 6 ATP (2NADH) - siklus krebs : 24 ATP (6NADH, 2FADH2, 2GTP)
6. Faktor yang Mempengaruhi Kecepatan Metabolisme
1. Hormon tiroid -
Menyekresikan tiroksin yang dapat meningkatkan kecepatan metabolisme 50%-100% di atas normal.
-
Hal ini disebabkan tiroksin meningkatkan kecepatan reaksi kimia banyak sel di dalam tubuh dan oleh sebab itu meningkatkan pula kecepatan metabolisme.
2. Hormon kelamin pria (testosteron) -
Meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira 10%-15%.
-
Efeknya berkaitan dengan efek anabolik dalam peningkatan massa otot rangka.
-
Pada wanita juga terjadi peningkatan namun tidak bermakna.
3. Growth hormone -
Meningkatkan kecepatan metabolisme 15-20% sebagai akibat rangsangan langsung pada metabolisme seluler.
4. Demam -
Meningkatkan kecepatan reaksi kimia rata-rata 120% setiap peningkatan temperatur 10 C.
5. Tidur -
Menurunkan kecepatan metabolisme 10-15%.
-
Penyebabnya: a. Penurunan tonus otot rangka selama tidur. b. Penurunan aktivitas simpatis.
6. Malnutrisi -
Malnutrisi dalam jangka yang lama menurunkan kecepatan metabolisme 20-30%.
-
Hal ini disebabkan tidak adanya zat makanan yang dibutuhkan dalam sel.
7. Umur -
Kecepatan metabolisme semakin menurun seiring dengan penambahan usia,
-
Hal ini disebabkan hilangnya massa otot dan diganti dengan jaringan adiposa, yang mempunyai kecepatan metabolisme lebih rendah.
8. Energi yang digunakan untuk aktivitas fisik Kecepatan metabolisme meningkat ketika aktivitas berat.
7. Pengukuran laju metabolisme
1. Secara langsung dengan menggunakan kalorimeter Prosedur kerja: a. OP ditempatkan dalam ruangan yang berisi udara yang terisolasi dengan baik. Sehinga tidak ada panas yang hilang melalui dinding ruangan. b. Panas yang dibentuk oleh tubuh akan memanaskan udara dalam ruangan. c. Suhu ruangan dipertahankan konstan dengan mendorong udara melalui pipa dalam air dingin. d. Kecepatan perolehan panas oleh penampungan air yang diukur dengan termometer akan sama dengan kecepatan pembebasan panas dari OP. Kalorimeter secara fisik ini sukar dilakukan, biasanya hanya untuk tujuan penelitian. 2. Secara tidak langsung dengan ekuivalen energi dari oksigen Dengan memakai ekuivale energi, seseorang dapat mmenghitung denan tepat kecepatan pembebasan panas tubbuh dari jumlah oksigen yang dipakai dalam suatu waktu. Tergantung dengan apa oksigen bereaksi nantinya, seperti jika:
a. Oksigen bermetabolisme dengan karbohidrat, menghasilkan 5,01 kalori. b. Oksigen bermetabolisme dengan lemak, menghasilkan 4,7 kalori. c. Oksigen bermetabolisme dengan protein, menghasilkan 4,6 kalori. Syarat pengukuran laju metabolisme basal: -
istirahat fisik 30 menit sebelum pemeriksaan
-
istirahat mental supaya tidak meningkatkan ekskresi epinefrin
-
suhu ruangan nyaman, agar pasien tidak menggigil, karena jika menggigil akan meningkatkan produksi panas tubuh
-
puasa 12 jam
-
diet rendah protein
Data yang diperlukan : - umur dan jenis kelamin -
tinggi dan berat badan
-
barometer dan suhu alat (gas faktor)
-
konsumsi oksigen
8. Pengaturan suhu tubuh
Suhu tubuh terbagi 2: a. Suhu inti : suhu yang berasal dari tubuh bagian dalam. Suhu ini dipertahankan sangat konstan. Normalnya: - per oral= 36 C—37,5 C - per rektal= lebih 1 F. b. Suhu kulit : dapat naik-turun sesuai suhu lingkungan. Penting untuk merujuk kemampuan kulit untuk melepaskan panas ke lingkungan.
Pengaturan suhu tubuh dikendalikan oleh keseimbangan pembentukan panas dan kehilangan panas, bila laju pembentukan panas lebih besar daripada laju hilangnya panas maka kan timbul panas dan kenaikan suhu. 1) Pembentukan panas Merupakan produk utama metabolisme. Yang menentukan laju pembentukan panas disebut dengan laju metabolisme tubuh. Faktor faktor yang mempengaruhi pembentukan panas :
-
laju metabolisme basal sel tubuh
-
laju metabolisme tambahan karena aktivitas otot, termasuk kontraksi otot karena menggigil
-
pengaruh tiroksin (umumnya), sebagian kecil hormon pertumbuhan dan testosteron
-
metabolisme tambahan seperti epinefrin, norepinefrin, dan aktivitas simpatis.
-
metabolisme tambahan yaitu peningkatan aktivitas kimiawi dalam sel dan peningkatan suhu
-
metabolisme tambahan untuk pencernaan, absorpsi dan penyimpanan makanan (efek termogenik)
2) Kehilangan panas Dipengaruhi oleh 2 faktor : -
seberapa cepat panas yang dapat dikonduksi dari tempat asal pembentukan panas dihasilkan (dari inti ke kulit).
-
seberapa cepat panas dapat dihantarkan dari kulit ke lingkungan.
Mekanisme kehilangan panas dari permukaan kulit : -
radiasi yaitu dalam bentuk gelombang infra red. Pada orang telanjang yang duduk pada suhu kamar normal akan kehilangan 60% panas total melalui radiasi. Tubuh memancarkan gelombang panas ke seluruh penjuru. Bila suhu tubuh lebih tinggi daripada suhu lingkungan, maka akan dihasilkan panas yang dipancarkan ke luar dari tubuh darpda ke dalam tubuh.
-
konduksi yaitu 3 % kehilangan panas melalui konduksi langsung dari permukaan tubuh ke benda benda padat seperti kursi, 15% kehilangan panas melalui konduksi ke udara.
-
konveksi perpindahan panas dari tubuh melalui aliran udara konveksi yang sebelumnya panas harus dikonduksi ke udara dan dibawa melalui aliran udara
-
evaporasi ekstraksi energi panas dari tubuh oleh konversi H2O cair menjadi H2O uap.
Air berevaporasi, kehilangan panas (0,58 kkal) hilang untuk setiap gram air yang berevaporasi. Bahkan, bila tidak berkeringat air berevaporasi secara tidak kelihatan dari kulit dan paru dan kehilangan panas terus menerus.
Bila suhu tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, hipotalamus akan mengaturnya melalui: a.Mekanisme penurunan suhu 1. Vasodilatasi pembuluh darah kulit. -
Hal ini disebabkan hambatan pada pusat simpatis di hipotalamus posterior.
-
Proses ini akan meningkatkan kecepatan pemindahan panas ke kulit sebesar 8 kali lipat.
2. Berkeringat. -
Ketika suhu inti tubuh > 37 C akan menyebabkan terjadinya evaporasi.
-
Peningkatan suhu tubuh sebesar 1 C akan merangsang pengeluaran keringat untuk membuang panas 10 kali lipat.
3. Penurunan pembentukan panas. -
Menghambat menggigil dan termogénesis kimia.
b. Mekanisme peningkatan suhu 1. Vasokonstriksi kulit. - Hal ini akan menurunkan pengeluaran panas tubuh ke lingkungan luar. 2. Piloereksi - Rangsangan simpatis menyebabkan M. erector pili berkontraksi sehingga rambut berdiri. - Pada hewan mekanisme ini berguna untuk membentuk lapisan tebal isolator udara sehingga dapat menekan pemindahan panas. 3. Pembentukan panas (termogenesis).
- Pengaturan suhu tubuh oleh area pre optik hipotalamus anterior : Area prepotik-hipotalamus anterior mendeteksi suhu termostatik. Area ini sensitif terhadap panas yang jumlahnya spertiga neuron sensitif terhadap dingin. Neuron sebagai sensor tubuh untuk mengontrol suhu
Neuron sensitif panas : jika kenaikan suhu 10°C maka akan terjadi peningkatan kerja 2-10 kali lipat. Neuron sensitif dingin :suhu turun Area preoptik berfungsi sebagai termostatik pusat pengaturan suhu tubuh.
- Peranan tambahan pengatur suhu tubuh oleh deteksi resepto di kulit dan jaringan dalam tubuh. Pada kulit terdapat reseptor dingin dan hangat. Jumlah reseptor dingin labih banyak daripada reseptor hangat, sehingga deteksi suhu bagian perifer menyangkut deteksi suhu sejuk dan dingin daripada suhu hangat. Reseptor suhu bagian dalam terdapat pada medula spinalis (organ dalam abdomen) dan di dalam atau sekitar vena vena besar di abdomen bagian atas dan rongga dada.
9. Gangguan pembentukan energi
- DM1 : akibat kurangnya insulin sehingga tidak bisa menyerap glukosa - Kaheksia : kelainan metabolisme disertai meningkatnya pengeluaran energi yang menyebabkan turunnya berat badan - Anoreksia : kurangnya asupan makanan akibat hilangnya nafsu makan - Inahisi : kurang ketersediaan makanan (dari internal tubuh, karena tidak dapat diolah atau diserap) yang sangat mengurangi nafsu makan, gangguan psikogenik, dan kelainan hipothalamus. - gondok : kurangnya asupan iodium dari makanan, sehingga kelenjar tiroid membesar untuk mengeluarkan protein yang banyak, yang mana protein berfungsi untuk menyerap iodium. - Hipertiroidisme: Penyebab : Goiter toksik, tiroksikosis, dan penyakit Grave. Umumnya hipertiroid : kelenjar tiroid membesar 2-3 kali lipat, hiperplasi, dan sel sel folikel bertambah jumlahnya. Pada setiap sel terjadi peningkatan sekresinya (5-15) kali lebih besar dari normal. Sebagian besar pasien, konsentrasi TSH plasma kurang dari normal dan mendekati 0. Pada sebagian pasien ada bahan yang mempunyai kerja mirip TSH darah yaitu TSI, bahan bahan tersebut
merangsang aktivasi sehingga timbul hipertiroidisme. Bahan ini mempunyai efek perangsangan yang panjang yakni 12 jam yang berbeda dengan TSH yang hanya 1 jam, akibatnya peningkatan sekresi hormon tiroid karena TSI akhirnya menekan pembentukan TSH kelenjar hipofisis anterior. - Hipotiroidisme Disebabkan oleh : a. autoimun, tidak membesar kelenjar tiroid. Merusak kelenjar. Sebelumnya pasien mengalami tiroiditis autoimun (peradangan) sehingga terjadi kemunduran kelenjar, fibrosis kelenjar dan penurunan atau tidak ada sekresi hormon tiroid. b. goiter koloid endemik , karena defisiensi yodium,prosesnya : Apabila terjadi kekurangan yodium maka penurunan produksi hormon tiroksin dan triiodotironin sehingga tidak ada hormon yang dapat dipakai untuk menghambat produksi TSH oleh hipofisis anterior, sehingga kelenjar hipofisis menyekresi peningkatan TSH. TSH merangsang sel sel tiroid, terjadi sekresi koloid tiroglobulin dalam folikel sehingga kelenjar membesar (goiter). Karena kekurangan yodium, produksi tiroksin dan triiodotironin tidak meningkat (hipotiroidisme). c. goiter koloid non toksik idiopatik. Mirip goiter koloid endemik, namun tidak ada kekurangan yodium. Jumlah hormon yang disekresi normal, namun sekresi hormonnya lebih sering tertekan. Penyebab pasti belum dikeahui, namun gejala gejala tiroiditis ringan yang mengakibatkan hipotiroidisme ringan.
VII. Sintesa dan uji informasi
DAFTAR PUSTAKA
Guyton dan Hall. 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran Edisi 11. Jakarta :EGC.
Marks, Dawn B dkk. 2000. Biokimia kedokteran Dasar. Jakarta : EGC. Murray, Robert K dkk. 2009. Biokimia Harper Edisi 27 . Jakarta :EGC. Price, Sylvia A, Wilson. 2006. Patofisiologi Volume 2 Edisi 6. Jakarta :EGC. Sherwood, Lauralee. 2001. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem Edisi 2. Jakarta : EGC. Sloane,ethel.-. Anatomi dan Fisiologi Untuk Pemula.Jakarta:EGC.
