Post on 02-Aug-2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan
Suhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat. Banyak faktor yang dapat
menyebabkan fluktuasi suhu tubuh. 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. 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). Titik tetap tubuh dipertahankan agar suhu tubuh inti konstan
pada 37°C. Apabila suhu tubuh meningkat lebih dari titik tetap, hipotalamus akan
merangsang untuk melakukan serangkaian mekanisme untuk mempertahankan suhu dengan
cara menurunkan produksi panas dan meningkatkan pengeluaran panas sehingga suhu
kembali pada titik tetap. Pada makalah ini, saya akan membahas tentang suhu tubuh dan
pengaturannya, juga termasuk di dalamnya demam yang berhubungan dengan suhu tubuh.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Bagaimana mekanisme pengaturan suhu tubuh manusia?
1.2.2 Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi kenaikan suhu tubuh?
1.2.3 Bagaimana Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh berubah?
1.2.4 Bagaimana metabolisme demam pada manusia?
1.2.5 Bagaimana proses metabolisme energy manusia?
1.2.6 Bagaimana cara pengukuran suhu tubuh manusia?
1.3 Tujuan
1.3.1 Untuk mengetahui metabolisme pengaturan suhu tubuh manusia.
1.3.2 Untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu tubuh.
1.3.3 Untuk mengetahui mekanisme tubuh ketika suhu tubuh berubah.
1.3.4 Untuk mengetahui metabolisme demam pada manusia.
1
1.3.5 Untuk mengetahui proses metabolisme energy pada manusia.
1.3.6 Untuk mengetahui cara pengukuran suhu tubuh manusia.
1.4 Manfaat
1.4.1 Untuk menambah pengetahuan mahasiswa/i Universitas Kristen Krida Wacana.
1.4.2 Untuk menambah referensi perpustakaan.
2
BAB II
ISI
2.1 Pengaturan Suhu Tubuh Manusia
Asal Panas Tubuh
Tubuh manusia merupakan organ yang mampu menghasilkan panas secara mandiri dan
tidak tergantung pada suhu lingkungan. Tubuh manusia memiliki seperangkat sistem
yang memungkinkan tubuh menghasilkan, mendistribusikan, dan mempertahankan suhu
tubuh dalam keadaan konstan. Panas yang dihasilkan tubuh sebenarnya merupakan
produk tambahan proses metabolisme yang utama.
Adapun suhu tubuh dihasilkan dari :
1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) di semua sel tubuh.
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.
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 20°C sampai
40°C.
Pengaturan suhu tubuh diatur oleh Hipotalamus. Hipotalamus berperan dalam membentuk atau
membuang panas berdasarkan keadaan lingkungan sekitar dan proteksi tubuh terhadap gangguan
3
yang datang. Saat suhu lingkungan dingin, hipotalamus akan berperan dalam membuat sistem
agar tubuh tidak kedinginan. Sistem untuk menaikkan suhu tubuh (set point) dilakukan dengan
cara mengerutkan pembuluh darah. Pembuluh darah yang berkerut akan menaikkan
vasokonstriksi pada kulit. Vasokonstriksi akan membuat kulit sulit untuk mengeluarkan panas.
Keadaan ini akan menyeimbangkan penurunan suhu lingkungan. Pengerutan pembuluh darah
menimbulkan permukaan tubuh menjadi tampak pucat. 1
Begitu juga saat suhu lingkungan panas, hipotalamus akan berusaha mengeluarkan
panas tubuh melalui upaya penguapan. Penguapan dilakukan dengan melebarkan pembuluh
darah. Pelebaran pembuluh darah akan memicu tubuh untuk lebih keras mengeluarkan panas
melalui kulit. Penurunan suhu tubuh saat panas juga dilakukan untuk mencegah heat stroke. Saat
terjadi pengeluaran panas tubuh akan tampak merah karena terjadi pelebaran pembuluh darah.
Mekanisme tubuh saat suhu tubuh meningkat :
o Terjadi pelebaran pembuluh darah (Vasodilatasi)
Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior
yang menyebabkan vasokontriksi terhambat sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada
kulit.
o Pengeluaran keringat.
Pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi.
Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior
hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan
rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat yang merangsang produksi keringat.
Keringat juga dapat keluar karena rangsangan dari epinefrin & norefineprin.
o Penurunan pembentukan panas
2.2 Faktor yang Mempengaruhi Suhu Tubuh
1. Kecepatan metabolisme basal
4
Kecepatan metabolisme basal tiap individu berbeda-beda. Hal ini memberi
dampak jumlah panas yang diproduksi tubuh menjadi berbeda pula. Sebagaimana
disebutkan pada uraian sebelumnya, sangat terkait dengan laju metabolisme.
2. Rangsangan saraf simpatis
Rangsangan saraf simpatis dapat menyebabkan kecepatan metabolisme menjadi
100% lebih cepat. Disamping itu, rangsangan saraf simpatis dapat mencegah lemak
coklat yang tertimbun dalam jaringan untuk dimetabolisme. Hamper seluruh metabolisme
lemak coklat adalah produksi panas. Umumnya, rangsangan saraf simpatis ini
dipengaruhi stress individu yang menyebabkan peningkatan produksi epineprin dan
norepineprin yang meningkatkan metabolisme.
3. Hormone pertumbuhan
Hormone pertumbuhan (growth hormone) dapat menyebabkan peningkatan
kecepatan metabolisme sebesar 15-20%. Akibatnya, produksi panas tubuh juga
meningkat.
4. Hormone tiroid
Fungsi tiroksin adalah meningkatkan aktivitas hampir semua reaksi kimia dalam
tubuh sehingga peningkatan kadar tiroksin dapat mempengaruhi laju metabolisme
menjadi 50-100% diatas normal.
5. Hormone kelamin
Hormone kelamin pria dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira
10-15% kecepatan normal, menyebabkan peningkatan produksi panas. Pada perempuan,
fluktuasi suhu lebih bervariasi dari pada laki-laki karena pengeluaran hormone
progesterone pada masa ovulasi meningkatkan suhu tubuh sekitar 0,3 – 0,6°C di atas
suhu basal.
6. Demam ( peradangan )
5
Proses peradangan dan demam dapat menyebabkan peningkatan metabolisme
sebesar 120% untuk tiap peningkatan suhu 10°C.
7. Status gizi
Malnutrisi yang cukup lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20 – 30%.
Hal ini terjadi karena di dalam sel tidak ada zat makanan yang dibutuhkan untuk
mengadakan metabolisme. Dengan demikian, orang yang mengalami mal nutrisi mudah
mengalami penurunan suhu tubuh (hipotermia). Selain itu, individu dengan lapisan lemak
tebal cenderung tidak mudah mengalami hipotermia karena lemak merupakan isolator
yang cukup baik, dalam arti lemak menyalurkan panas dengan kecepatan sepertiga
kecepatan jaringan yang lain.
8. Aktivitas
Aktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan
gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan
(aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 – 40,0 °C.
9. Gangguan organ
Kerusakan organ seperti trauma atau keganasan pada hipotalamus, dapat
menyebabkan mekanisme regulasi suhu tubuh mengalami gangguan. Berbagai zat
pirogen yang dikeluarkan pada saai terjadi infeksi dapat merangsang peningkatan suhu
tubuh. Kelainan kulit berupa jumlah kelenjar keringat yang sedikit juga dapat
menyebabkan mekanisme pengaturan suhu tubuh terganggu.
10. Lingkungan
Suhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, artinya panas tubuh
dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin. Begitu juga sebaliknya,
lingkungan dapat mempengaruhi suhu tubuh manusia. Perpindahan suhu antara manusia
dan lingkungan terjadi sebagian besar melalui kulit.
6
Proses kehilangan panas melalui kulit dimungkinkan karena panas diedarkan
melalui pembuluh darah dan juga disuplai langsung ke fleksus arteri kecil melalui
anastomosis arteriovenosa yang mengandung banyak otot. Kecepatan aliran dalam
fleksus arteriovenosa yang cukup tinggi (kadang mencapai 30% total curah jantung) akan
menyebabkan konduksi panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan
demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu
tubuh.1,2,3
2.3 Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah
1. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat yaitu :
a. Vasodilatasi
Vasodilatasi pembuluh darah perifer hampir dilakukan pada semua area tubuh.
Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior
yang menyebabkan 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 melalui kulit terjadi sebagai efek peningkatan suhu yang
melewati batas kritis, yaitu 37°C. pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan
pengeluaran panas melalui evaporasi. Peningkatan suhu tubuh sebesar 1°C akan
menyebabkan pengeluaran keringat yang cukup banyak sehingga mampu membuang
panas tubuh yang dihasilkan dari metabolisme basal 10 kali lebih besar. Pengeluaran
keringat merupakan salh satu mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui
ambang kritis. Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik
anterior hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian
menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat, yang merangsang
produksi keringat. Kelenjar keringat juga dapat mengeluarkan keringat karena
rangsangan dari epinefrin dan norefineprin.
7
c. Penurunan pembentukan panas
Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan
menggigil dihambat dengan kuat.
2. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun, yaitu :
a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh
Vasokontriksi terjadi karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus
posterior.
b. Piloereksi
Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel
rambut berdiri. Mekanisme ini tidak penting pada manusia, tetapi pada binatang tingkat
rendah, berdirinya bulu ini akan berfungsi sebagai isolator panas terhadap lingkungan.
c. Peningkatan pembentukan panas
Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme
menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi
tiroksin.
2.4 Metabolisme Demam
Demam merupakan suatu keadaan dimana suhu tubuh mengalami kenaikan. Demam memiliki
peranan dalam membantu suhu tubuh menghadapi kenaikan suhu lingkungan dan menolong
tubuh untuk melawan serangan infeksi virus atau bakteri.
Demam bukanlah penyakit. Demam bisa diartikan sebagai suatu gejala penyakit atau
infeksi. Pada keadaan demam, suhu tubuh mengalami kenaikan. Suhu tubuh yang normal
berkisar antara 36ºC sampai 37 ºC. Jika terjadi demam temperatur yang diukur bisa melebihi
ukuran suhu normal tubuh. Pada anak-anak demam lebih sering terjadi dari pada orang dewasa.
Anak yang mengalami demam bisa diukur melalui mulut, telinga, rectum, dan ketiak.
8
Demam biasa terjadi karena tubuh terinfeksi mikroorganisme (virus, bakteri, parasit) atau
juga bisa disebabkan oleh faktor non infeksi seperti kompleks imun atau inflamasi (peradangan).
Saat virus atau bakteri masuk ke dalam tubuh, berbagai jenis sel darah putih sebagai imun akan
melepaskan zat pirogen endogen. Zat pirogen endogen kemudian akan memicu produksi
prostaglandin E2 di hipotalamus anterior. Produksi prostaglandin E2 secara berangsur akan
meningkatkan nilai-ambang temperatur hingga terjadilah demam.
Demam bisa disertai dengan beberapa gejala gangguan tubuh lainnya. Gangguan yang
biasa terjadi ialah dehidrasi. Pada gejala demam, tubuh mengalami penguapan cairan di dalam
tubuh. cairan yang menguap akan mengurangi kuantitas air dalam tubuh. penguapan ini yang
bisa menimbulkan dehidrasi. Gejala lainya yang juga bisa menyertai demam ialah tubuh
berkeringat, menggigil, pusing, dan kehilangan nafsu makan. Bahkan untuk demam yang sangat
tinggi antara 39,4ºC – 41,1ºC itu bisa sampai menyebabkan kebingunan, halusinasi, emosi
(mudah marah), kejang-kejang, dan pingsan.
Tubuh memiliki mekanisme pengaturan yang sistemik perihal keadaan suhu tubuh. Kenaikan dan
penurunan suhu tubuh diatur oleh hipotalamus sebagai thermostat. Hipotalamus berperan dalam
mempertahankan suhu tubuh agar dalam keadaan kontans. Suhu tubuh yang normal berkisar 36-
37º C(homotermal). 2
2.5 Metabolisme Energi
Jalur metabolisme dibagi menjadi 3 :
1. Katabolik : Untuk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, ekivalen pereduksi, dan
terutama produksi ATP, bersifat eksotermik
2. Anabolik : terlibat dalam proses sintesis senyawa kompleks dari prekurosr nya ( misal
Asam Amino menjadi Protein ), bersifat endotermik
3. Amfibolik : Terjadi di persilangan metabolisme yang menghubungkan jalur Katabolik
dan Anabolik. Misal : Siklus Asam Sitrat
9
Metabolisme berjalan normal bila : Tubuh dapat beradaptasi saat lapar, latihan fisik, kehamilan,
dan laktasi. Abnormal misal karena defisiensi nutrisi, enzim, sekresi hormonal pengatur
metabolisme tidak normal, efek racun / obat. 4
A.Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida. Energi yang
dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP). Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam
bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam
bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk
karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama
bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.
Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya
glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu,
dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu
glikoprotein serta proteoglikan.
Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk
manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan
protein dari makanan. Secara berurutan, produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak
serta gliserol dan asam amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan
metaboliknya masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian
akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.4
10
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme
maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis,
glikogenolisis serta glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat
jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan
energi berupa ATP.
11
Karbohidrat Protein Lipid
Gula sederhana (terutama glukosa)
Asam amino Asam lemak + gliserol
+
gliserol
Asetil KoA
Siklus asam sitrat2H ATP
2CO2
Pencernaan dan absorpsi
Katabolisme
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini
dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah,
melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan
di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen
sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan
energi jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah
menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat
sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi
non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis
(pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa
baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.4,5
Glikolisis
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses
pemecahan glukosa menjadi:
1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)
2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan
selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu
glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
12
13
Gambar 1.Lintasan detail glikolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Oksidasi piruvat
Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di
dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja
secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna
mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan
analog dengan kompleks -keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.
Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur ini juga
merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non
karbohidrat menjadi karbohidrat. 4
Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:
1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate
hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat
dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.
2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu
kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid,
selanjutnya TDP lepas.
3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA,
dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.
4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang
mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein
tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi
kepada rantai respirasi.4
Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2
Siklus asam sitrat
Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan
berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi
karbohidrat, lipid dan protein.
14
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA,
dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan
dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk
ATP. Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi
karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam
amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.4
Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam
bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur
ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP
dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau
kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.
Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk
bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga
memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi,
yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.
Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan
dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam
hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane
interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).
Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan
fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif.
Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi
tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat
suksinil KoA diubah menjadi suksinat. 5
Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:
1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P
15
2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P
3. Pada tingkat substrat = 1P
Jumlah = 12P
Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.
Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat kita hitung
bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian
sebagai berikut:
1. Glikolisis : 8P
2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P
3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P
Jumlah : 38P
Glikogenesis
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat.
Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam
rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.
Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna
makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi,
maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini
dinamakan glikogenesis. 3
Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog
dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot
jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati,
maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.4
Glikogenolisis
Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk
mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis.
16
Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian.
Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase.
Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 14 glikogen untuk menghasilkan
glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen dibuang
secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi
cabang 16. 4,5
(C6)n + Pi (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat
Glikogen Glikogen
Glukosa transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu
cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan
16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik.
Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.
Glukoneogenesis
Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh
adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah
memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun
tubuh. 5
Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari
senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.
Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai
berikut:
1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak
dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Kreb’s.
Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.
2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.
17
B. Metabolisme Asam Amino
Jalur metabolik utama dari asam amino
Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari
pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua,
pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino
menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan
pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino. 4,5
Gambar 2.Jalur-jalur metabolik utama asam amino
Katabolisme asam amino
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau
terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam
amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan
pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.
Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat
atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
18
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium.4
Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat
melalui jalur yang beraneka ragam.
Gambar 3. Tempat-tempat masuknya asam amino ke
dalam sikulus asam sitrat untuk
produksi energi
Sintesis asam amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,
melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi
asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama
metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino
dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya
diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui
jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3
kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan ketogenik. 4
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi
piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam
amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino
19
kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang
semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil
KoA.4,5
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin
bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan
penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan
untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.
Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam
makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam
amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.
Asam amino
non-esensial
Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine,
Proline, Serine, Tyrosine
Asam amino
esensial
Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*,
Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine
C.Metabolisme Lipid
Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol.
Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi
yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka
panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak
dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan.
Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis. 5
Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya
sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur
inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika
20
kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam
lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.
Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis
menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil
KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto
asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat
menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan
ini dapat menyebabkan kematian. 4,5
Gambar 3.Ikhtisar metabolisme lipid
21
Kolesterol
Aseto asetat
hidroksi butirat Aseton
Steroid
Steroidogenesis
Kolesterogenesis
Ketogenesis
Diet
Lipid
Karbohidrat
Protein
Asam lemak
Trigliserida
Asetil-KoA
Esterifikasi Lipolisis
Lipogenesis Oksidasi beta
Siklus asam sitrat
ATP
CO2
H2O
+ ATP
Gliserol
Metabolisme gliserol
Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini
selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal,
gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa
ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara
dalam jalur glikolisis. 4
Gambar 4.Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol
Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)
Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi
beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu
menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan
dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase). 4
22
Gambar 5.Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA
Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang.
Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:
Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim
tiokinase.
Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil
transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah
menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna
mitokondria.
Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang
bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.
Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan
dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna
mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.
23
Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi
beta.5
Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan
pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil
KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon β asam lemak
dioksidasi menjadi keton.
24
gambar 6. Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat
25
Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-
KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)
Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai
berikut: 5
1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi
dengan menghasilkan energi 2P (+2P)
2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA
3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai
respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)
4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah
kehilangan 2 atom C. 4,5
Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi
beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA
yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena
membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA.
Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat. 5
Penghitungan energi hasil metabolisme lipid
Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu asam
lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita memerlukan energi 2
ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta adalah 10 dibagi 2 dikurangi
1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20 ATP. Karena asam lemak
memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5 buah. 5
Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan menghasilkan
12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak
dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil
oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP. 5
26
Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah
menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai
badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan
ketogenesis.
Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan
kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi
steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).
Sintesis asam lemak
Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam
lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada
manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai
dengan degradasinya (oksidasi beta).
Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama
sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid
synthase. NADPH digunakan untuk sintesis.
Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali
Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi.
Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap
penyimpanan tersebut adalah: 5
- Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.
- Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan.
- Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa.
- Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.
27
Gambar 7.Dinamika lipid di dalam sel adiposa.
Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini
dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol
dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan
dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula.
2.6 Pengukuran Suhu Tubuh
Nilai hasil pemeriksaan suhu merupakan indikator untuk menilai keseimbangan antara
pembentukan dan pengeluaran panas. Nilai ini akan menunjukkan peningkatan bila pengeluaran
panas meningkat.Kondisi demikian dapat juga disebabkan oleh vasodilatasi, berkeringat,
hiperventilasi dan lain-lain. Demikian sebaliknya, bila pembentukan panas meningkat maka nilai
suhu tubuh akan menurun. Kondisi ini dapat dilihat pada peningkatan metabolisme dan kontraksi
otot. Pengukuran suhu tubuh dapat dilakukan secara oral, rektal dan aksila. Dimana pengukuran
pada suhu rektal adalah pengukuran dengan suhu tertinggi di banding dengan aksila dan oral.
Sedangkan suhu terendah terdapat pada aksila.1,2
28
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembelajaran yang dikaji, dapat disimpulkan bahwa hasil hipotesis yang
disepakati, yaitu “Gangguan metabolisme pengaturan suhu tubuh dapat menyebabkan demam
disertai menggigil..” Dapat diterima. Pengujian hipotesis dilakukan dengan analisa terhadap
metabolisme pengaturan suhu tubuh, metabolisme energy, metabolisme demam dan pengukuran
suhu tubuh. Dimana fungsi dari metabolisme pengaturan suhu terganggu akan menyebabakn
suatu penyakit seperti demam.
29
Daftar Pustaka
1. Ganong, WF. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 22. Jakarta : EGC ; 2008
2. Sherwood, lauralee. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 2. Jakarta : EGC ; 2008
3. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC; 2006.
4. Murray RK, Graner DK, Rodwell VW. Biokimia harper.Edisi ke-27. Jakarta:EGC;2009
5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: EGC; 2004
30