Metabolisme, Keseimbangan Energi dan Pengaturan Suhu Tubuh

Kuliah Metabolisme, Keseimbangan Energi dan Pengaturan Suhu Tubuh
Dr. H. Perdana

SEKOLAH TINGGI KESEHATAN BANYUWANGI
10 April 2008
Definisi Metabolisme
Metabolisme didefinisikan sebagai total keseluruhan jenis reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh.

Katobolisme
Adalah bagian dari metabolisme yang memecah/menguraikan molekul-molekul besar, dan komplek menjadi lebih kecil, lebih sederhana.
Proses ini terjadi pada digesti, pengambilan gugus hidrogen (dehidrogenasi), gugus karboksil (dekarboksilasi) dan gugus asam amino (deaminasi), oksidasi.

Anabolisme
Adalah bagian dari metabolisme yang menyintesis molekul-molekul yg lebih besar, lebih kompleks, dari molekul kecil dan bahan-bahan yg lebih sederhana.
Contoh anabolisme adalah sintesis glikogen dari glukosa, protein dari asam amino, lemak dari gliserol dan asam lemak, pembentukan antibodi dan enzim.

Adenosin Trifosfat (ATP)
Sebagai “aliran energi” dalam metabolisme
Glikogenesis dan Glikogenolisis
ATP mengandung energi untuk
Membangkitkan sintesis komponen selular
Pembentukan ikatan peptida antar asam aminosintesis protein
Sintesis glukosa dari asam laktat
Sintesis asam lemak dari asetil koenzim A
Sintesis kolesterol, fosfolipid, hormon, ureum
Membangkitkan kontraksi otot
Ingat fisiologi otot
Membangkitkan transpor aktif melewati membran
Ingat kembali fisiologi saraf dan ginjal

Jadi sudah Jelas !
ATP merupakan bahan bakar siap pakai untuk sel-sel tubuh
Terdapat keseimbang pembentukan dan penggunaan ATP

Catatan :
Untuk keseimbangan ATP, sel juga mempunyai fosfokreatin

Fosfokreatin
Merupakan cadangan penyuplai fosfat untuk ATP
Jumlahnya di dalam sel 3-8 kali lebih banyak dibanding ATP
Fosfokreatin+ ADP    ATP+Kreatin
Pengaturan Pelepasan Energi
Jika semua energi yg ada dalam makanan keluar dalam waktu yg terlalu singkat atau bersamaan !!!
Yg terjadi adalah ledakan
Hukum Kekekalan Energi
!!!  Ingat teori enstein E=mc2

Energi makanan yg dikatabolisme dalam tubuh
=
energi yg dikeluarkan ketika makanan itu dibakar/dioksidasi di luar tubuh

Energi Makanan dalam Tubuh
Output energi dari makanan
=
energi untuk kerja tubuh + simpanan energi + Panas
Agar tidak meledak
Kecepatan reaksi diatur oleh enzim yg mengkatalisis
Pengaturan konsentrasi substrat
Adanya rangkaian reaksi
Batasan konsntrasi ADP dan ATP
Standar Satuan Energi
Satuan standar energi panas  kalori (kal) / calorie (cal)
1 kilokalori (kkal/kcal/K) = 1000 kalori (kal/cal/k)

untuk mengukur derajat energi
Direct calorimetry
Mengukur energi yg dihasilkan dari pembakaran/oksidasi bahan makanan,
untuk manusia sulit dilakukan
Alatnya  bomb calorimeter
Protein = 5,3 kcal/g (dalam tubuh 4,1 kcal/g, krn proses oksidasinya tidak lengkap)
Karbohidrat = 4,1 kcal/g
Lemak = 9,3 kcal/g
Indirect calorimetry
Indirect calorimetry
Untuk mengukur produksi energi
bisa diketahui dng menghitung bahan2 hasil oksidasi biologis, seperti CO2; H2O ; menghitung hasil katabolisme protein atau menghitung kebutuhan O2
relatif lebih mudah menghitung O2 yang dibutuhkan
Pasien diletakkan di ruangan terisolasi saat melakukan berbagai kegiatan dan dihitung produksi energinya
Panas adalah produk akhir dari hampir semua pelepasan energi dalam tubuh
Tidak semua energi dalam makanan dirubah mjd ATP
Sebagian dirubah menjadi panas (35%)
Dari ATP pun sebagian masih menjadi panas ketika digunakan sistim fungsional
Dari makanansistim fungsional; energi yg digunakan tidak lebih dari 27 %
Faktor-faktor yg mempengaruhi kecepatan metabolisme
Faktor yg jg meningkatkan aktivitas kimia dlm sel
Kebutuhan energi u aktivitas minimal
Seorang pria dng BB 70 kg
    berbaring sepanjang hari + 1650 kal
    duduk sepanjang hari + 2000-2250 kal
Kerja
Energi naik tangga + 17 kali berbaring
Spesific Dynamic Action (SDA)
Naknya metabolisme krn proses pencernaan/makan (terutama protein, naik 30 %, dibanding karbohidrat 4%)

Usia
Anak-anak lebih cepat dari dewasa (hampir 2 kali lipat)
Hormon Tiroid
Sekresi maksimal, menaikkan 50-100%
Kehilangan total, menurunkan 40-60%
Rangsangan Simpatis
Pelepasan hormon epinefrin/norepinefrin glikogenolisis sel hati, otot, pelepasan panas sel lemak coklat pada bayi
Hormon kelamin pria
10-15% dari wanita
Hormon pertumbuhan
Metabolisme seluler naik 15-20%

Demam
Dengan penyebab apapun, menaikkan 120% tiap 10 derajat C
Iklim
10-20% lebih rendah di daerah tropis, dibanding kutub utara (perbedaan sekresi tiroid, hipertiroid banyak di kutub)
Tidur
Menurun 10-15% (penurunan tonus otot dan saraf simpatis)
Malnutrisi
Menurunkan 20-30%

Metabolisme Basal
Metode membandingkan kecepatan metabolisme antara individu
Keadaan basal  kec. Pemakaian energi selama istirahat absolut, tapi dlm keadaan terbangun.
orang itu tdk boleh makan 12 jam terakhir
Setelah tidur penuh di malam hari
Tidak melakukan pekerjaan berat selama bbrp jam sebelumnya
Semua faktor fisik dan psikis dihilangkan
Suhu kamar menyenangkan berkisar 68-80 F/ 20-26,6 C

Menghitung kebutuhan O2 dengan metabolator
Nilainya berkisar
60 kal per jam  laki2 dewasa
53 kal per jam  perempuan dewasa
Kecepatan metabolisme basal kira2 sebanding dengan luas permukaan tubuh
Luas permukaan tubuh dihitung dengan tabel TB & BB
Batas atas 25 %; batas bawah 15%
Sampai tua relatif tidak berubah (variasi 5-10%)


Thermoregulasi
Thermoregulation is the process of keeping the body at a constant temperature.

Human enzymes work best at 37°C (body temperature).
The temperature of the body is monitored by a part of the brain called the hypothalamus. If you are too hot or too cold the hypothalamus sends nerve impulses to the skin, which has three ways to either increase or decrease heat loss from the body's surface.

Hairs on the skin trap more warmth if they are standing up, and less if they are lying flat. Tiny muscles in the skin can quickly pull the hairs upright to reduce heat loss, or lay them down flat to increase heat loss.
Glands under the skin secrete sweat onto the surface of the skin in order to increase heat loss by evaporation if the body is too hot. Sweat secretion stops when body temperature returns to normal.
Blood vessels supplying blood to the skin can swell or dilate (called vasodilation) – so that more heat is carried by the blood to the skin where it can be lost to the air; or shrink down again (called vasoconstriction) - to reduce heat loss through the skin once the body temperature has returned to normal.
Negative feedback
Occurs when feedback (from sensor to integrator) results in a reversal of the direction of change
In example, thermostat's response causes temperature decrease to reverse and become a temperature increase
Negative feedback tends to stabilize a system, correcting deviations from the setpoint
Human example: shivering in response to cooling of body during cold weather

Metabolisme glukosa

Siklus krebs
Electron  Transport System (ETS)

Fosforilasi Oksidatif
Rangkuman Pembentukan ATP
secara sederhana
C6H12O6 + O6 + 36 ADP + 36 PO4 
6CO2 + 6H2O + 36 ATP + Heat
Metabolisme Lipid
Metabolisme Asam Amino
Metabolisme Lipid dan Protein