FISIOLOGI METABOLISME

Dr. Suparyanto, M.Kes

Apa Itu Metabolisme

• Metabolisme adalah suatu proses komplek perubahan makanan menjadi energi dan panas melalui proses fisika dan kimia, berupa proses pembentukan dan penguraian zat didalam tubuh organisme untuk kelangsungan hidupnya.

Macam Metabolisme

Metabolisme dibedakan 2 macam :

• Katabolisme : proses penguraian makanan menjadi energi, yang terjadi pada proses respirasi sel.
• Anabolisme : proses pembentukan (sintesa) zat organik komplek yang berasal dari zat yang lebih sederhana

Contoh Metabolisme

Contoh Katabolisme :

• Glikogenolisis : proses pemecahan glikogen menjadi glukose
• Glikolisis : proses pemecahan glukose menjadi asam piruvat

Contoh Anabolisme :

• Glikogenesis : proses pembentukan glikogen dari glukose
• Glikoneogenesis : proses pembentukan glukose dari prtein atau lemak

Alur Metabolisme

Hasil Metabolisme

• Hasil metabolisme berupa energi dan panas → energi tersebut belum dapat digunakan langsung oleh sel → berikatan adenin, fosfat dan ribose → ATP (Adenosin Tri Fosfat).
• ATP tersebut merupakan simpanan energi → siap digunakan oleh sel untuk : transport membran, sintesis senyawa kimia, kerja mekanik.
• Jika sel memerlukan energi, maka energi diambil dari ATP dengan cara melepas satu gugus fosfat menjadi ADP (Adenosin Di Phosfat) dengan melepas 8.000 kalori.

Penggunaan ATP

• ATP → ADP + PO4 + 8.000 kalori
• ADP → AMP + PO4 + 8.000 kalori
• AMP sudah tidak dapat mengeluarkan energi lagi → harus diisi lagi dengan energi baru yang berasal dari metabolisme makanan → menjadi ATP.
• Metabolisme → proses merubah makanan → ATP

• Kreatin + ATP → Fosforil kreatin + ADP
• Kreatin di otot dalam keadaan istirahat mampu mengikat ATP menjadi Fosforil kreatin (simpanan energi)
• Jika otot perlu energi untuk gerak maka fosforil kreatin dipecah →Kreatin + ATP.
• ATP inilah yang digunakan untuk gerak

Fase Metabolisme Karbohidrat

• Glikolisis → proses merubah glukose → asetil Co-A
• Siklus Kreb → proses merubah asetil Co-A → H
• Fosforilasi Oksidatif → proses mereaksikan H + O → H2O + ATP

Glikolisis

• Glikolisis: glukose → asam piruvat/ asetil co-A
• R/ Glukose + 2 ADP + 2 PO4 → 2 Asam Piruvat + 2 ATP + 4 H

Hasil akhir glikolisis:

• Asam piruvat / Acetil co-A
• 2 ATP

Siklus Asam Sitrat

• Siklus Kreb: asetil co-A → H
• R/ 2 Asetil Ko-A + 6 H2O + 2 ADP → 4 CO2 + 16 H + 2 Ko-A + 2 ATP
• Hasil utama: H (hidrogen) dan 2ATP

Fosforilasi Oksidatif

• Rantai Respirasi → transfer H dari satu karier ke karier lainya dengan enzim dehidrogenase
• H + O2 → H2O + ATP
• R/ 2 H + ½ O2 + 2e + ADP → H2O + ATP
• ATP hasil fosforilasi oksidatif = 34 ATP

Metabolisme Lemak

Ada 3 fase:

• β oksidasi → proses merubah asam lemak → asetil Co-A
• Siklus Kreb → proses merubah asetil Co-A →H
• Fosforilasi Oksidatif → proses mereaksikan H + O → H2O + ATP

Metabolisme Protein

Ada 3 tahap

• Deaminasi → proses merubah asam amino → asetil Co-A
• Siklus Kreb → proses merubah asetil Co-A → H
• Fosforilasi Oksidatif →proses mereaksikan H + O → H2O + ATP

Keseimbangan Energi

• Energi didalam tubuh kita dikatakan seimbang, jika jumlah energi yang masuk melalui makanan sama besar dengan jumlah energi yang dikeluarkan untuk kelangsungan hidup

Basal Metabolisme Rate (BMR)

• Basal Metabolisme Rate ( BMR ) : adalah keadaan metabolisme tubuh dalam keadaan istirahat fisik maupun mental
• Jadi dalam keadaan BMR, diperlukan jumlah tenaga minimal untuk kelangsungan hidup yang terpenting : gerak nafas, suhu tubuh, sirkulasi darah.

• BMR rata rata: 2.000 kalori / hari,
• Kebutuhan energi manusia > 2.000 kalori / hari yang dipergunakan untuk: BMR, kegiatan fisik dan SDA
• SDA( Specifik Dinamic Action ) yaitu energi yang dibutuhkan untuk metabolisme makanan
• Laju metabolik → jumlah tenaga yang dibebaskan per satuan waktu

Cara Pengukuran BMR

• Tidak makan minimal 12 jam
• Tidur nyenyak semalam
• Tanpa gerak badan setelah tidur
• Menghilangkan faktor psikis dan fisik yang merangsang metabolisme
• Suhu harus nyaman ( 25 – 300 C )

Faktor BMR

1. Gerak badan
2. Makan / minum
3. Suhu lingkungan
4. Tinggi badan, Berat badan
5. Jenis kelamin
6. Suhu tubuh
7. Kehamilan, menstruasi
8. Hormon tiroid
9. Hormon epineprin dan nonepineprin

Cara Menghitung Kebutuhan Energi

• Untuk menghitung kebutuhan energi seseorang, maka harus diketahui BMR nya dan kegiatan fisiknya, dan untuk memperkirakan jumlah energi yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut

Rumus BMR

Energi Aktivitas Fisik

Suhu Tubuh

• Suhu tubuh normal rata rata per oral = 37oC (36,40C - 37,2OC).

Kehilangan panas tubuh melalui cara:

• Radiasi : 60 %
• Konduksi ke tempat lain : 3 %
• Konveksi ke udara: 15 %
• Evaporasi: 22 %

Perpindahan Panas

• Konduksi → perpindahan kalor melalui suatu medium, tanpa disertai perpindahan partikel medium tersebut
• Misal: perpindahan panas tubuh ke kursi
• Konveksi: perpindahan kalor melalui suatu medium, yang disertai perpindahan partikel medium tersebut
• Misal: perpindahan panas tubuh ke udara

• Radiasi → perpindahan panas tanpa melalui medium, dalam bentuk gelombang elektromagnetik
• Misal: sinar, sinar gama, sinar X, sinar infra merah
• Evaporasi → perpindahan panas melalui penguapan
• Misal: penguapan keringat memerlukan kalori

Keseimbangan Panas

• Panas secara terus menerus dihasilkan oleh tubuh sebagai hasil sampingan metabolisme, dan panas juga dibuang ke lingkungan sekitar.
• Bila kecepatan pembentukan panas tepat sama dengan kehilangan panas maka tubuh dalam keadaan keseimbangan panas.
• Tetapi bila keduanya diluar keseimbangan, maka suhu tubuh akan meningkat atau menurun.
• Jika suhu tubuh > suhu lingkungan → panas akan hilang dengan cara radiasi dan konduksi
• Jika suhu tubuh < suhu lingkungan → tubuh dapat panas dari radiasi dan konduksi lingkungan → membuang panas dengan Evaporasi.

Pengaturan Suhu Tubuh

• Pusat pengatur suhu tubuh →Termostat Hipotalamus
• Reseptor suhu tubuh :
• Neuron di area Preoptika Hipotalamus
• Reseptor suhu kulit
• Reseptor suhu didalam Medulla spinalis, Abdomen.

Mekanisme Pembuangan Panas

• Perangsangan kelenjar keringat → pembuangan panas secara penguapan.
• Menghambat pusat simpatis di Hipotalamus posterior, sehingga menghilangkan tonus vasokonstriksi normal pada pembuluh kulit →terjadi vasodilatasi dan kehilangan banyak panas dari tubuh

Mekanisme Pembentukan Panas

• Vasokonstriksi pada kulit → mencegah konduksi panas dari dalam tubuh ke kulit.
• Piloereksi “rambut berdiri“ → membentuk isolator pada kulit, efek ini tidak begitu penting pada manusia.
• Peniadaan keringat → penguapan terhenti.

Peningkatan pembentukan panas :

• Menggigil (Pusat motorik efek menggigil terletak pada bagian Dorsomedial Hipotalamus Posterior)
• Peningkatan rangsangan simpatis pembentukan panas → Hormon epinefrin dan norepinefrin meningkatkan metabolisme.
• Peningkatan pengeluaran Hormon Tiroksin → meningkatkan metabolisme.

Fisiologi Demam

• Demam → adalah suhu tubuh diatas batas normal biasa, yang disebabkan oleh zat toksik (Pirogen), penyakit bakteri, tumor otak, atau dehidrasi yang mempengaruhi pusat pengaturan suhu (termostat hipotalamus).
• Pirogen tsb merangsang termostat hipotalamus, untuk di set pada suhu yang lebih tinggi

• Karena suhu tubuh lebih rendah dari pada setelan ( set ) termostat hipotalamus → maka terjadi peningkatan suhu tubuh dan terjadilah demam (diatas normal) sampai mencapai suhu kritis (38,6OC)
• Pada suhu kritis tsb (38,6OC) → maka tubuh berusaha men-set termostat hipotalamus pada suhu normal (37OC) → maka terjadi vasodilatasi, dan berkeringat.
• Perubahan peristiwa yang mendadak pada demam dari suhu kritis menuju normal disebut Kritis atau FLUSH

• Bila suhu tubuh meningkat sampai melebihi 40,5OC → terjadi sengatan panas (HEAD STROKE) dengan gejala : dizziness, distress abdomen, delirium, kehilangan kesadaran.
• Obat anti Piretik (Aspirin) → mempunyai kasiat menurunkan panas, dengan jalan menurunkan penyetelan termostat hipotalamus (kebalikan efek Pirogen).