Metabolisme, Keseimbangan Energi, Dan Termoregulasi, 2012

METABOLISME, METABOLISME, KESEIMBANGAN ENERGI, DAN TERMOREGULASI Oleh Sri Wahyu B

METABOLISME Metabolisme:keseluruhan

reaksi yang terjadi di dalam sel, sel, meliputi proses meliputi proses penguraian penguraian & sintesis molekul molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (energi) (energi) serta serta dikatalisis oleh enzim Metabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) (anabolisme/endorgenik)  menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis hidrol isis ATP ATP 2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) (katabolisme/eksorgenik)  memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan dibutu hkan untuk mensintesis mensintesi s ATP ATP.. 2

Hubungan Katabolisme dan Anabolisme •

Struktur polimer untuk proses katabolisme  anabolisme

•

Tahap 1, 2, 3 dibedakan berdasarkan ukuran molekul

Metabolisme  S +E  SE  P + E proses-melibatkan> proses-melibatkan> 1 jenis rx yg saling berkait -subtrat -enzim -product subtrat product 

JALUR METABOLISME

•

ATP adalah sumber energi yang dapat dipakai berbagai fungsi sel

•

SUMBER UTAMA ENERGI BERASAL DR GLUKOSA bila glukosa habis mk sumber alternatif -memecah glikogen -berikut lemak -berikut protein

Kadar Glukosa Darah Kadar glukosa darah dipertahankan dengan cara: 1. Glikogenolisis, yaitu hidrolisis simpanan glikogen di hati dan otot rangka. 2. Lipolisis, yaitu katabolisme triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak di jaringan adiposa. Gliserol yang mencapai hati akan diubah menjadi glukosa. 3. Protein dikatabolisme menjadi glukosa ( gluconeogenesis)

7

Metabolisme post-absorptive state

faal_metabolisme/ikun/2006

8

Hubungan metabolisme karbohidrat, Lipid, Protein dan Asam Nukleat

•

ATP sebagai alat tukar energi:dipakai dan dibentuk kembali berulang kali

Sumber ATP dan Transfor energi

Jalur anaerob Jalur aerob

Jalur anaerob

KESEIMBANGAN ENERGI Keluaran Energi

Asupan Energi

Energi Makanan

Kerja internal

Energi panas

Nutrien pool

Kerja eksternal Cadangan energi

HKM TERMODINAMIKA

ENERGI TIDAK DAPAT DICIPTAKAN DAN DIMUSNAHKAN 12

Status keseimbangan energi 1. Netralenergi masuk = energi keluar 2. Positif  energi masuk > energi keluar 3. Negatif  energi masuk < energi keluar Pemasukkan makanan terutama dikontrol oleh hipotalamus pusat lapar/nafsu makan dan pusat kenyang

Penggunaan energi

Diet-induced Thermogenesis (DIT) •

Diet-induced Thermogenesis (DIT) atau specific dynamic action (SDA) ialah energi yang digunakan untuk metabolisme makanan yang menghasilkan panas.

•

Setelah seseorang makan makanan campuran, penggunaan energi meningkat selama 6 jam. Hal ini mungkin digunakan untuk melakukan pencernaan makanan, absorpsi, dan penyimpanan makronutien. DIT berkisar antara 8%-15% dari TEE pada individu yang aktivitasnya sedang. Dari makanan yang kita konsumsi DIT lemak 2%- 15

•

•

METABOLISME RATE KECEPATAN PEMAKAIAN ENERGIkecepatan pembebasan panas selama reaksi kimia satuan

kilokalori per jam

kalori : satuan jumlah energi yang dilepaskan bahan makanan untuk proses fungsional tubuh 1 kalori : panas untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebesar 1 0C Digunakan kilokalori = Kalori

Pengukuran metabolisme rate Pengukuran : 1.

Kalorimeter langsung

2.

Kalorimeter tidak langsung

Makanan + O2  H2O + CO2 + energi ada hubungan pemakaian O2 dgn panas yg dihasilkan

KALORIMETER LANGSUNG * Mengukur jumlah panas total yang dibebaskan tubuh pada suatu waktu Orang Coba/Hewan Coba Ruang isolasi berisi udara Tidak ada panas yang hilang Panas yang keluar dari tubuh akan memanaskan udara dalam ruangan Panas yang dihasilkan diukur

KALORIMETER TIDAK LANGSUNG mengukur produk hasil oksidasi biologis yang memproduksi energi, yaitu karbondioksida, air, dan produk metabolisme lain; atau dengan mengukur konsumsi oksigen. Oksigen yang digunakan  dikonversikan sebagai energi yang digunakan Jumlah energi yang dibebaskan per liter O 2 dalam tubuh rata-rata 4,825 Kalori 1 liter O2 bila yang dimetabolisme : Glukosa  5,01 Kalori Karbohidrat  5,06 Kalori Lemak  4,70 Kalori Protein  4,60 Kalori Ekuivalen Energi dari 1 liter O 2 = 4,825 Kalori

Mengukur metabolisme rate •

Dalam satu jam seseorang mengkonsumsi 15 liter O2. Berapa perkiraan metabolisme rate orang tersebut?

•

Konsumsi O2 =15 L/jam

•

Energi ekivalen O2 = 4,8 K/L

•

perkiraan

•

72 kilokalori/jam

laju metabolisme = 15 x 4,8

latihan •

Dalam satu jam seseorang mengkonsumsi 10 liter O2. Berapa perkiraan metabolisme rate orang tersebut?

Laju Metabolik Basal (Basal Metabolic Rate/BMR) Laju Metabolik Basal (Basal Metabolic Rate/BMR) ialah energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi fisiologis normal pada saat istirahat. Laju metabolisme seseorang ditentukan pada kondisi basaluntuk mengontrol sebanyak mungkin variable yg dapat mengubah laju metabolik 22

BMR Fungsi fisiologis normal tersebut meliputi: 1) lingkungan kimia internal tubuh, yaitu gradient konsentrasi ion antara intrasel dan ekstrasel 2) aktivitas elektrokimia sistem saraf 3) aktivitas elektromekanik sistem sirkulasi 4) pengaturan suhu

23

BASAL METABOLISME RATE (BMR) Keadaan Basal : 1. Suhu ruangan nyaman 68-80 2. Istirahat fisik, min 30 menit bebas olahraga 3. Istirahat mental (stres, cemas) 4. Tidak makan 12 jam terakhir 5. Tidur penuh 6. Tidak kerja berat min 1 jam sebelumnya

Faktor-faktor yg mempengaruhi BMR •

Hormon tiroid

•

Makanan

•

Aktifitas simpatis

•

Latihan

•

Umur

•

Faktor lain


Makanan Makanan kaya protein akan lebih meningkatkan BMR daripada makanan kaya lipid atau kaya karbohidrat. Hal ini mungkin terjadi karena deaminasi asam amino terjadi relatif cepat.

26


Status hormon tiroid Hormon tiroid meningkatkan konsumsi oksigen, sintesis protein, dan degradasi yang merupakan aktivitas termogenesis. Peningkatan BMR merupakan hal yang klasik pada hipertiroid, dan menurun pada penurunan kadar tiroid

27


Aktivitas saraf simpatis. Pemberian agonis simpatis  juga meningkatkan BMR. Sistem saraf simpatis secara langsung melalui nervus vagus ke hati mengaktivasi pembentukan glukosa dari glikogen. Sehingga aktivitas saraf simpatis meningkatkan BMR.

28


Latihan Latihan membutuhkan kalori ekstra dari makanan. Jika s/ makanan lebih banyak mengandung energi, maka berat badan akan meningkat. Jika penggunaan energi lebih banyak dari yg tersedia dlm makanan, maka tubuh akan memakai simpanan lemak yang ada dan mungkin akan menurunkan berat badan.

29


Umur & faktor lain BMR seorang anak umumnya lebih tinggi daripada orang dewasa, krn anak memerlukan lebih banyak energi selama masa pertumbuhan. Wanita hamil & menyusui juga memiliki BMR yang lebih tunggu. Demam meningkatkan BMR. Orang yg berotot memiliki BMR lebih tinggi daripada orang yg gemuk

30

TERMOREGULASI •

Suhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat.

•

Untuk mempertahankan suhu tubuh manusia dalam keadaan konstan, diperlukan regulasi suhu tubuh.

•

Suhu tubuh manusia diatur dengan mekanisme umpan balik (feed back) yang diperankan oleh pusat pengaturan suhu di hipotalamus.

TERMOREGULASI Adalah sistem pengaturan suhu makluk hidup shg terjadi keseimbangan antara thermogenesis (produksi panas) dan themolisis (pembuagan panas) Mengacu pada suhu inti (suhu jaringan tubuh dalam) -37,8 derajat C

,37

SUHU TUBUH Suhu optimal sesuai keadaan tubuh Suhu tubuh : 1. Suhu inti

konstan

2. Suhu permukaan SET POINT

berubah-ubah

HIPOTALAMUS

Homeoterm (beradarah panas) : suhu tubuh tidak berubah sesuai suhu lingkungan Poikiloterm (berdarah dingin) : suhu tubuh berubah sesuai dengan suhu lingkungan

Pengaturan Suhu Tubuh •

Pusat : Hipothalamus (area preoptik)

Mekanisme Peningkatan dan Penurunan Suhu Tubuh 1.

Penurunan Suhu Tubuh : * Vasodilatasi * Berkeringat * Penurunan pembentukan panas

2. Peningkatan Suhu Tubuh * Vasokontriksi di seluruh tubuh * Piloereksi * Peningkatan pembentukan panas : menggigil, rangsangan simpatis dan sekresi tiroksin

Asal Panas Pada Tubuh Manusia Tubuh manusia merupakan organ yang mampu menghasilkan panas secara mandiri dan tidak tergantung pada suhu lingkungan.  mahluk berdarah panas Suhu tubuh dihasilkan dari : 1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) 2. Laju cadangan metabolisme yang disebabkan aktivitas otot (termasuk kontraksi otot akibat menggigil). 3. Metabolisme tambahan akibat pengaruh hormon tiroksin dan sebagian kecil hormon lain, misalnya hormon pertumbuhan (growth hormone dan testosteron). 4. Metabolisme tambahan akibat pengaruh epineprine, norepineprine, dan rangsangan simpatis pada sel. 5. Metabolisme tambahan akibat peningkatan aktivitas kimiawi di dalam sel itu sendiri terutama bila temperatur menurun.

Sistem Pengaturan Suhu Tubuh •

Suhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat. Banyak faktor yang dapat menyebabkan fluktuasi suhu tubuh

•

Titik tetap tubuh dipertahankan agar suhu tubuh inti konstan pada 37°C.

•

Apabila pusat temperatur hipotalamus mendeteksi suhu tubuh yang terlalu panas, tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik. Mekanisme umpan balik ini terjadi bila suhu inti tubuh telah melewati batas toleransi tubuh untuk mempertahankan suhu, yang disebut titik tetap (set point).

•

Tubuh manusia memiliki seperangkat sistem yang memungkinkan tubuh menghasilkan, mendistribusikan, dan mempertahankan suhu tubuh dalam keadaan konstan.

Sistem Pengaturan Suhu Tubuh •

•

Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur ), yaitu suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen, dan rongga pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). Selain itu, ada suhu permukaan (surface temperatur ), yaitu suhu yang terdapat pada kulit, jaringan sub kutan, dan lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 30°C sampai 40°C.

Tabel Perbedaan derajat suhu normal pada berbagai kelompok usia Usia

Suhu (oC)

3 bulan

37,5

6 bulan

37,7

1 tahun

37,7

3 tahun

37,2

5 tahun

37,0

7 tahun

36,8

9 tahun

36,7

11 tahun

36,7

13 tahun

36,6

Dewasa

36,4

> 70 tahun

36,0

Hipotermi, bila suhu tubuh kurang dari 36 °C • Normal, bila suhu tubuh berkisar antara 36 37,5°C • Febris / pireksia, bila suhu tubuh antara 37,5 - 40°C • Hipertermi, bila suhu tubuh lebih dari 40 °C (Tamsuri Anas, 2007) •

Faktor Yang Mempengaruhi Suhu Tubuh 1. Kecepatan metabolisme basal 2. Rangsangan saraf simpatis 3. Hormon pertumbuhan 4. Hormon tiroid 5. Hormon kelamin 6. Demam ( peradangan ) 7. Status gizi 8. Aktivitas 9. Gangguan organ 10. Lingkungan

Mekanisme Thermoregulasi. 1.Reseptor pendekteksi suhu: kulit dan organ dalam tubuh spt medulla spinalis,organdalam abdomen, vena besar reseptor >> peka (10 kali lebih banyak) terhadap dingin, sehingga lebih berperan dalam mencegah terjadinya hipotermi. 2.Pusat thermoregulasi di hypothalamus: A.Hypothalamus anterior-area preoptik. regulator suhu panas. stimulasi menimbulkan respon : -thermogenesis << : anoreksia, apati, inerisia. -thermolisis >>: vasodilatasi perifer, berkeringat, peningkat respirasi. B.Hypothalamus posterior regulator tehadap suhu dingin. Stimulasi pada daerah ini akan menimbulkan respon berupa: - Thermogenesis >> Thermolisis <<:Vasokonstriksi perifer, memakai baju tebal, curling up, piloereksi/horipilasi. respon thermoregulasi mencakup perubahan otonom, somatic, endokrin, dan perilaku.

MEKANISME TERMOREGULASI •

Rangsngan dinginreseptor (kulit / dalam) hipotalamus posterior  SET PONITtermogenesis

•

Rangsangan panasreseptor ( kulit/ dalam)hipotalamus anteriorSET POINTtermolisis

Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah 1. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat : a. Vasodilatasi  disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior (penyebab vasokontriksi) sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada kulit, yang memungkinkan percepatan pemindahan panas dari tubuh ke kulit hingga delapan kali lipat lebih banyak. b.Berkeringat  pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi. c. Penurunan pembentukan panas  Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan menggigil dihambat dengan kuat.

TERMOREGULASI MELIPUTI •

Termolisis : 1.kulit :pemindahan berkas infra merah atau – Radiasi gel elektromagnetik dr satu obyek ke obyek lain tanpa kontak fisik – Konduksi :pemindahan panas scr langsung dr satu obyek ke obyek lain – Konveksi :pemindahan panas mll gas /cairan yg bergerak – Evaporasi =penguapan:mengkonversi air dr cairan mjd gas 2.respirasi 3.urin & feses

•

Termogenesis :produksi panas –

BMR,intake maknan /lapar,aktifitas otot/volunter (menggigil),TSH,epinephrin dan NE >>

Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah 2. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun : a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh  karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus posterior. b. Piloereksi  Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel rambut berdiri. c. Peningkatan pembentukan panas  sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi tiroksin.

Metabolisme, Keseimbangan Energi, Dan Termoregulasi, 2012

Recommend Documents