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)

Sekretaris I :

Yelsa Yulanda Putri (1010313111)

Sekretaris II :

Amanda Besta Rizaldy (1010313119)

Anggota Kelompok :

Raysa Ramayumi (1010311023)

Karolin Trisnawelda (1010312054)

Wiwie Bakti Kemampa (1010312082)

Fitria Novita (1010312110)

Inez Amelinda (1010313029)

Ahmad Giffar Danto (1010313065)

Mulfa Satria Asnel (1010313109)

FAKULTAS KEDOKTERANJURUSAN 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 dalam 1 bulan 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 dokter keluarga langganannya dan menjelaskan keluhan

yang dialaminya. Setelah melakukan pemeriksaan fisik, Dokter mengatakan bahwa

kemungkinan keadaan yang dialami Weni terjadi karena peningkatan kecepatan

metabolisme akibat pengaruh hormon. Dokter menyarankan agar Weni menjalani

pemeriksaan Basal Metabolism Rate (BMR) serta memeriksa kadar Free T4 dan TSHs

dan bila perlu radioactive iodine uptake .

Bagaimana anda menjelaskan pada Weni?

I. Mengklarifikasi terminologi

1. Free T4 adalah tiroksin, merupakan hormon utama tiroid yang mengandung 4

atom iodium dalam setiap molekul.

2. BMR adalah energi minimum yang dibutuhkan tubuh untuk bertahan hidup.

3. Radioactive Iodine Uptake adalah pengukuran jumlah iodium yang diambil dari

kelenjar tiroid.

4. TSHs adalah Tiroid Stimulating Hormon sensitif.

5. Hormon adalah substansi kimia yang dihasilkan dalam tubuh ynag memiliki efek

regulator spesifik pada aktivitas sel atau organ tertentu.

6. Metabolisme adalah proses yang didalamnya terdapat pembentukan dan

pemakaian energi.

II. Menentukan masalah

1. Mengapa Weni sering merasa lapar padahal makannya banyak ?

2. Mengapa Weni sering berkeringat dan gerah meskipun cuaca dingin?

3. Bagaimana gambaran metabolisme?

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 protein

Pengukuran 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

2) pembentukan Asetil Ko A

- fosforilasi oksidatif (2 NADH) : 6 ATP

3) siklus Krebs

- fosforilasi substrat : 2 ATP

- fosforilasi oksidatif

a. 6 NADH : 18 ATP

b. 2 FADH2 : 4 ATP

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.