Katabolisme dan Anabolisme

Pengertian Katabolisme dan Anabolisme

Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.(glukosa)

Contoh Fermentasi :C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.(glukosa) (etanol).

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. FotosintesisArti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen FotosintesisFotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen : bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memilikiklorofil.2. Cahaya : beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,tanaman lain tidak memerlukan cahaya.3. Unsur N. Mg, Fe : merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.4. Air : bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2atau2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2atau12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. KemosintesisTidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Sintesis LemakLemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

Sintesis Lemak dari Karbohidrat :Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.Gliserol + asam lemak ———> lemak.4.2. Sintesis Lemak dari Protein:Protein ————————> Asam Aminoprotease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

Sintesis ProteinSintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

PERBEDAAN ANABOLISME DAN KATABOLISME

Metabolisme terbagi 2, yaitu katabolisme dan anabolisme.

Katabolisme : Respirasi Tujuannya :

Ppenyederhanaan materi kimia complex sehingga menghasilkan energi (yang tersimpan dalam bentuk ATP ) 

ATP inilah yang nanti untuk aktifitas setelah disederhanakan menjadi ADP contohnya misal di otot sebagai alat gerak aktif

Respirasi :

Terjadi di seluruh sel tubuh baik hewan , manusia tumbuhan dan mahkluk hidup lainnya , 

Mengapa harus melakukannya ? karena seluruh sel tubuh mahkluk hidup  perlu melakukan aktifitas untuk gaya hidupnya , lha aktifitas itu pasti menggunakan energi maka harus melakukan respirasi 

jadi Respirasi itu satu satunya proses ditubuh yang bisa menghasilkan energi .

Bahan respirasi (katabolisme ) berupa senyawa organik : Karbohidrat(glukosa), Lemak ( asam lemak dan gliserol) dan Protein( asam amino).

Ananbolisme dan katabolisme lemak, karbohidrat, dan protein

Tujuan Pembelajaran :

1. Bagaimana Struktur, Fungsi, Anabolisme, dan Katabolisme

dari Karbohidrat ?

2. Bagaimana Struktur, Fungsi, Anabolisme, dan Katabolisme

dari Lemak ?

3. Bagaimana Struktur, Fungsi, Anabolisme, dan Katabolisme

dari Protein ?

I. Struktur, Fungsi, Anabolisme, dan Katabolisme dari Karbohidrat

A. Struktur

Karbohidart merupakan sumber energoi uatam dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsure, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas stri=ukturnya karbohidar dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida  dan disakarida)dan karbohidrat dengn struktur yang kompleks (polisakarida).

1. Monosakarida

1. Glukosa : Glukosa merupakan produk utama yang dibentuk dari hidrolisis karbohidrat kompleks dalam proses pencernaan. Glukosa ,merupakan bentuk gula yang biasnya terdapat pada aliran darah dan dalam sel. Glukosa dioksidasi untuk menghasilkan energy dan disimpan dalam hati untuk sebagi glikogen.

2. Fruktosa : Fruktosa dinamakan juga gula tebu.3. Galaktosa : Produk ini diproduksi dari laktosa (gula dalam susu) dengan car

hidroisis dalam proses pencernaan dan terdapat dalam bentuk bebas.4. Mannosa : Mannosa tidak terdapat dalam bentuk bebas dalam makanam,

merupakn turunan dari mannosan yan terdapat dari beberpa leguminosa.

2. Oligosakarida

Didalam oligosakarida terdapat pula disakarida, Trisakarida dan tetrasakarida, Oligasakarida ini merupakan  ikatan dari monosakarida yang tidak melebihi dari ikatan polisakarida.

Adapaun contohnya sebagai berikut

- Disakarida non-pereduksi

1. Sukrosa :sukrosa ini terdiri dari glukosa dan fruktosa.2. Trehalosa : kupulan mosoakarida ini banyak terdapat pada hemolimfe dari insekta

- Disakarida pereduksi

1. Maltosa : terdiri dari dua molekul glukosa.2. Laktosa : Pada hidrolisi lakstosa akan menghasilakn galaktosa dan glukosa.3. Selubiosa : Merupakan disakaroda [enyusun selulosa terdiri dari dua molekul

glukosa dengn ikatan glikosidik

- Trisakarida

1. Rafinosa : rafinosa terdiri dari galaktosa, glukosa dan fruktosa. Senyawa ini dikenal dengan nama galaktosil sukrosa.

2. Gelatinosa : terdiri atas glukosa, glukosa dan fruktosa.

3. Polisakarida

Polisakida yang terdapat pada ayam berfungsi structural dan berperan sebagai cadangan energy. Semua polisakarida dapat dihidrolisis oleh asam atau enzim akan menghasilkan monosakarida dan derivate monosakarida.

- Homopolisakarida : merupakan polisakarida yang menghasilkan satu tipe monosakarida pada proses hidrolisis.

1. Selulosa : berbemtuk linear, tidak larut dalam air dan merupakn rangakain molekul beta-D-glukosa 10.000-5.000 unit

2. Glikogen : serupa dengn amilopektin, Percabangan yang dijumapai pada glikogen terjadi pada setiap 8-12 unti glukosa, sehingga tamapk terlihat lebih kompak.

3. Amilum : Amilum terdiri dari dua macam polimer glukosa yaitu amilosa (ranytai panjang dan tidak bercabang) dan amilo pectin.

4. Khitin.

- Heteropolisakarida : merupakan polisakarida yang menghasilkan campuaran antara monosakarida dan derivatnya.

1. Glikosaminoglikan.2. Peptidoglikan.

B.Fungsinya :

1. Simpanan Energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism2. Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA3. Merupakn eleme structural dari dinding sel tanamn mauoun bakteri.4. Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses

pengenalan antar sel. 5. Katabolisme

Pada Proses katabolisme  karbohidrat,, sering disebut dengn glikolosis yaitu proses  Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul   piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis   yg menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH  Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi    menjadi 2 Fase, yaitu:

langkah pertama yang disebut fase preparatory langkah terakhir yang disebut fase payoff

II. Struktur, Fungsi, Anabolisme dan katabolisme dari Lemak

A. Struktur

Berdasarkan struktur dan fungsi bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian lemak.

1. Asam-asam lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula kimia suatu asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH, dan n biasanya kelipatan dua.

1. Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.

2. Rantai sedang : 8-12 atom3. Rantai panjang : 14-26 atom.

Dan asam lemak-asam lemak ini merupakn asam lemak jenuh

Sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, adalh yang mempunayi ikatan rangkap astu lebih misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH (oleat).

1. Turunan-turunan asam lemak : merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu gliserol ester dan cholesterol ester.

1. Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida, trigliserida)

2. Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.

3. Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.

4. Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon (Piliang. 2006).

B. Fungsinya :

1. Sebagai penyusun struktur  membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.

2. Sebagai cadangan energi Lipid disimpan sebagai jaringan adipose.3. Sebagai hormon dan vitamin, hormon mengatur komunikasi antar sel,

sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis.

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.

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).

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.

III. Struktur, Fungsi, Anabolisme dan Katabolisme dari Protein

A. Struktur

Diliht dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

1. Struktur primer. Ini adalah hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Dtruktur primer protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.

2. Struktur sekunder. Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikkatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.

3. Struktur tersier. Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh onteraksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.

4. Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer (Poedjiadi, 2005).

B. Fungsinya :

1. Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain2. Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)3. Pemeliharaan (dewasa)4. Membentuk sel darah5. Membentuk hormon, enzym, antibody,dll6. Memberi tenaga (protein sparing efek)7. Pengaturan (enzim, hormone).

C. Anabolisme

Proses anabolisme atau sintesis protein secara garis besar dibagi dalam tiga tahap yaitu, tahap pemrakarsaan (initiation), tahan pemanjangan (elongation), dan tahap penghentian (termination).

Tahap Initiation Tahap ini merupakan tahap interaksi antara ribosom subunit besar dan subunit kecil. Inisiator aminosil tRNA hanya dapat berikatan dengan kodon AUG yang disebut juga kodon pemrakarsa, karena AUG adalah kode untuk asam amino metionin. Metionin ini akan digandeng oleh inisiator aminoasil tRNA, shingga tRNA ini sering disebut dengan Met-tRNA. Tahap inisiasi diawai dengan pemisahan ribosom sub unit besar dengan ribosom sub unit kecil.

Tahap Pemanjangan (Elongasi) Setelah terbentuk pemrakarsaan (initiating complex), maka ribosom subunit besar akan menempel pada ribosom sub unit kecil.dengan diahului oleh hidrolisis terhadap molekul GTP, sehingga dihasilkan dua tempat yang terpisah pada ribosom sub unti besar yaitu sisi P (Pepetidil) dan sisi A (aminoasil). Pada proses elongasi ribosom akan bergerak sepanjang mRNA untuk menerjemahkan pesan yang dibawa oleh mRNA dengan arah gerakan dari 5’ ke 3’.

Tahap Penghentian (terminasi) Pada tahap ini dikenal dengan tahap penghentian, Jadi tahap ini penejemahan kan berhenti apabila kodon penghenti (UAA, UAG, atau UGA) masuk ke sisi A. Hal ini akan terjadi jika tidak ada staupun tRNA yang memiliki anti kodon yang dapat berpasangan dengn kodon-kodon penghenti. Setelah itu sebgai pengganti tRNA, masuklah factor pembebas atau RF (Release Faktor) ke sisi A. Faktor ini bersama-sama dengan molekul GTP, melepaskan rantai polipepetida yang telai usai dibentuk oleh tRNA. Setelah itu RIbosom kembali terpisah menjadi unti besar dan unit kecil serta kembali ke sitosol untuk kemudian akan berfungsi lagi sebagia penerjemah.

D. Katabolisme

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.

Terdapat  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

2.   Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.

Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP.

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin.

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Keseimbangan Energi

Energi dibutuhkan oleh setiap sel dalam tubuh untuk mempertahankan kehidupannya dan melaksanakan fungsinya dengan baik. Sumber energi berasal dari makanan yang dimakan, diserap, dan kemudian diolah oleh tubuh.

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa “total energi di dunia adalah konstan, energi tidak dapat diciptakan maupun dihancurkan.”  Oleh karena itu, semua energi yang ikut andil dalam hidup kita dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Energi Tubuh = Energi masuk – Energi Keluar

Energi masuk merupakan energi yang berasal dari makanan yang dimakan yang merupakan sumber energi. Energi didapatkan dari ikatan kimia pada makanan yang diuraikan untuk kemudian digunakan dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi pada ATP. Energi ini dapat digunakan untuk melakukan kerja biologis atau disimpan di dalam tubuh untuk kebutuhan nanti.

Energi keluar merupakan jumlah energi yang dikeluarkan oleh tubuh, yang merupakan kombinasi antara kerja dan panas yang dilepaskan ke lingkungan.

Persamaan untuk energi keluar sebagai berikut:

Energi Keluar = Kerja + Panas yang dilepaskan

Kerja dapat dibagi dua yaitu kerja eksternal dan kerja internal. Kerja eksternal merupakan energi yang dikeluarkan saat otot rangka berkontraksi untuk menggerakkan objek eksternal atau menggerakkan tubuh terhadap lingkungan, sedangkan kerja internal merupakan pengeluaran energi biologis yang tidak berhubungan dengan kerja mekanik di luar tubuh. Kerja internal mencakup dua tipe aktivitas yaitu kerja otot rangka selain kerja mekanik, seperti postural dan menggigil, dan energi untuk mempertahankan hidup, seperti kerja jantung dan bernapas, yang biasa juga disebut “metabolic cost of living”.

Tidak semua energi yang keluar tubuh merupakan suatu kerja. Energi keluar yang tidak digunakan untuk mendukung kerja merupakan panas yang dilepaskan atau energi termal. Dari total energi yang masuk ke dalam tubuh, sekitar 75% menjadi panas dan hanya 25% yang dimanfaatkan untuk bekerja.2 Akan tetapi panas yang dihasilkan tersebut tidak sia-sia, karena sebagian besarnya digunakan untuk mempertahankan temperatur tubuh.

Terdapat tiga kemungkinan bentuk keseimbangan energi, antara lain:

Keseimbangan Energi Netral Keseimbangan yang terjadi apabila energi yang masuk ke dalam tubuh sama persis dengan energi yang keluar. Pada kondisi ini berat badan akan tetap.

Keseimbangan Energi Positif Keseimbangan yang terjadi apabila jumlah energi yang masuk tubuh lebih besar daripada energi yang keluar. Energi yang masuk ke dalam tubuh dan tidak digunakan akan disimpan di dalam tubuh, terutama sebagai jaringan adiposa, sehingga berat badan bertambah.

Keseimbangan Energi Negatif Keseimbangan yang terjadi apabila jumlah energi yang masuk tubuh lebih kecil daripada energi yang keluar. Kondisi ini mengakibatkan tubuh harus menggunakan energi cadangannya untuk memenuhi kebutuhan aktivitas, sehingga berat badan akan berkurang.

METABOLISME LEMAK (LIPID/ FAT METABOLISM)

MACAM LEMAK

Lemak biologis yang terpenting: lemak netral (trigliserida), fosfolipid, steroid Asam lemak terdiri dari :

1. Asam palmitat: CH3(CH2)14-COOH2. Asam stearat: CH3(CH2)16-COOH3. Asam oleat: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

Trigliserida: ester gliserol + 3 asam lemak Fosfolipid: ester gliserol + 2 asam lemak + fosfat Steroid: kolesterol dan turunanya (hormon steroid, asam lemak dan vitamin)

ABSORPSI LEMAK

Lemak diet diserap dalam bentuk: kilomikron → diabsorpsi usus halus masuk ke limfe (ductus torasikus) → masuk darah

Kilomikron dalam plasma disimpan dalam jaringan lemak (adiposa) dan hati Proses penyimpananya: kilomikron dipecah oleh enzim lipoprotein lipase (dalam

membran sel) → asam lemak dan gliserol Didalam sel asam lemak disintesis kembali jadi trigliserida (simpanan lemak)

MACAM LEMAK PLASMA

Asam lemak bebas (FFA= free fatty acid) → ada dalam plasma darah dan terikat dengan albumin

Kolesterol, trigliserida dan fosfolipid → dalam plasma berbentuk lipoprotein

1. Kilomikron2. VLDL: very low density lipoprotein3. IDL: intermediate density lipoprotein4. LDL: low density lipoprotein5. HDL: high density lipoprotein

ASAM LEMAK BEBAS

Bila lemak sel akan digunakan untuk energi → simpanan lemak (trigliserida) dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol (oleh enzim lipase sel)

Asam lemak berdiffusi masuk aliran darah sebagai asam lemak bebas (Free Fatty Acid) dan berikatan dengan albumin plasma

PENGGUNAAN FFA SEBAGAI ENERGI

FFA dalam plasma dibawa ke mitokondria dengan carrier Karnitin FFA dalam sel dipecah menjadi asetil koenzim-A dengan beta oksidasi Asetil koenzim-A hasil beta oksidasi → masuk siklus Krebs untuk diubah menjadi H

dan CO2

METABOLISME LEMAK

Ada 3 fase:

1. β oksidasi2. Siklus Kreb3. Fosforilasi Oksidatif

BETA OKSIDASI

Proses pemutusan/perubahan asam lemak → asetil co-A Asetil co-A terdiri 2 atom C → sehingga jumlah asetil co-A yang dihasilkan = jumlah

atom C dalam rantai carbon asam lemak : 2 Misal: asam palmitat (C15H31COOH) → β oksidasi → ?? asetil co-A

CONTOH ASAM LEMAK

NAMA UMUM      RUMUS             NAMA KIMIAAsam oleat      C17H33COOH       Oktadeca 9-enoadAs risinoleat     C17H32(OH)-COOH    12 hidroksi okladeca -9-enoadAsam linoleat    C17H31COOH      Okladeca-9,12 dienoadAs linolenat      C17H29COOH      Okladeca-9,12,15 trienoadAs araksidat    C19H39COOH       Asam eicosanoad

SIKLUS KREBS

Proses perubahan asetil ko-A → H + CO2 Proses ini terjadi didalam mitokondria Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses

pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis Oksaloasetat berasal dari asam piruvat Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat

KETOSIS

Degradasi asam lemak → Asetil KoA terjadi di Hati, tetapi hati hanya mengunakan sedikit asetil KoA → akibatnya sisa asetil KoA berkondensasi membentuk Asam Asetoasetat

Asam asetoasetat merupakan senyawa labil yang mudah pecah menjadi: Asam β hidroksibutirat dan Aseton.

Ketiga senyawa diatas (asam asetoasetat, asam β hidroksibutirat dan aseton) disebut BADAN KETON.

Adanya badan keton dalam sirkulasi darah disebut: ketosis Ketosis terjadi saat tubuh kekurangan karbohidrat dalam asupan makannya →

kekurangan oksaloasetat Jika Oksaloasetat menurun → maka terjadi penumpukan Asetil KoA didalam aliran

darah → jadi badan keton → keadaan ini disebut KETOSIS

Badan keton merupakan racun bagi otak → mengakibatkan Coma, karena sering terjadi pada penderita DM → disebut Koma Diabetikum

Ketosis terjadi pada keadaan : Kelaparan Diabetes Melitus Diet tinggi lemak, rendah karbohidrat

RANTAI RESPIRASI

H adalah hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH

H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c →sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + Energi

Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier

memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase

Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + Energi

FOSFORILASI OKSIDATIF

Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh ADP untuk menambah satu gugus fosfat menjadi ATP

Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi

Fosforilasi oksidatif → proses merubah ADP → ATP (dengan menngunakan energi hasil reaksi H2 + O2 → H2O + E)

SINTESIS TRIGLISERIDA DARI KARBOHIDRAT

Bila KH dalam asupan lebih banyak dari yang dibutuhkan → KH diubah jadi glikogen dan kelebihanya diubah jadi trigliserida → disimpan dalam jaringan adiposa

Tempat sintesis di hati, kemudian ditransport oleh lipoprotein ke jaringan disimpan di jaringan adiposa sampai siap digunakan tubuh

SINTESIS TRIGLISERIDA DARI PROTEIN

Banyak asam amino dapat diubah menjadi asetil koenzim-A Dari asetil koenzim-A dapat diubah menjadi trigliserida Jadi saat asupan protein berlebih, kelebihan asam amino disimpan dalam bentuk

lemak di jaringan adipose

PENGATURAN HORMON ATAS PENGGUNAAN LEMAK

Penggunaan lemak tubuh terjadi pada saat kita gerak badan berat Gerak badan berat menyebabkan pelepasan epineprin dan nor epineprin Kedua hormon diatas mengaktifkan lipase trigliserida yang sensitif hormon →

pemecahan trigliserida → asam lemak Asam lemak bebas (FFA) dilepas ke darah dan siap untuk dirubah jadi energi

ARTERIOSKLEROSIS

Jika kadar kolesterol tinggi dalam darah → endapan lipid yang disebut: plak ateroma/ endapan kolesterol

Pada stadium penyakit fibroblast menginfiltrasi ateroma → sklerosis Ca juga mengendap bersama → plak kalsifikasi Kedua proses diatas menyebabkan arteri menjadi sangat keras → arteriosklerosis

Arteriosklerosis → menyebabkan vaskuler mudah pecah Dinding vaskuler arteriosklerosis kasar → menyebabkan tombus dan emboli Efek samping: darah tinggi, PJK, trombus → stroke emboli

Metabolisme proteinMeliputi:

Degradasi protein (makanan dan protein intraseluler) menjadi asam amino

Oksidasi asam amino Biosintesis asam amino Biosintesis protein

Metabolisme protein dan juga asam nukleat berbedadengan metabolisme karbohidrat dan lipid

Karbohidrat dan lipid dapat disimpan dan digunakan jika dibutuhkan ketika membutuhkan energi atau untuk biosintesis.

Pada umumnya organisme tidak mempunyai polimer senyawa nitrogen untuk disimpan.

Bbrp tanaman mampu menyimpan senyawa N (Asparagine pada Asparagus). Bbrp insect mempunyai protein simpanan di dalam darah mereka.

Setiap asam amino mengandung plg tidak 1 gugus amino.Sehingga membutuhkan mekanisme khusus untuk memecahgugus amino dengan kerangka C –nya.

Kerangka C dr asam amino: oksidasi mjd CO2 dan H2O menyumbangkan senyawa 3 / 4 C yang dapat diubah menjadi glukosa

Seberapa besar kemampuan suatu organism menggunakan asam amino sbg sumber energy.

jenis organismenya Carnivora à 90% energi yang dibutuhkan berasal oksidasi asam

amino (setelah makan). Herbivora

hanya sedikit memperoleh energi dari oksidasi asam amino. sebagian bsr energi berasal dari karbohidrat. katabolisme asam amino hanya untuk menyuplai biosintesis senyawa lain.

DAFTAR PUSTAKA

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 2003. Biokimia Harper Edisi XXV. Penerjemah Hartono Andry. Jakarta: EGC

Anonim. 2009.  Karbohidrat.

http://id.shvoong.com/medicine-and-health/1799308-karbohidrat/

(diakses pada tanggal 15 Oktober 2009)

Soedioetama, Djaenni.1976. Ilmu Gizi. Dian Rakyat. Jakarta

Krisno, Agus. 2002. Dasar-dasar Ilmu Gizi. Universitas Muhammadiyah Malang. Malang

Anonymous,2002. Karbohidrat.www.indomedia.com. diakses 12-03-2008

Anonymous,2002.Lemak.www.indomedia.com. diakses 12-03-2008

Anonymous,2002.Protein.www.indomedia.com. diakses 12-03-2008

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat serta hidayah-Nya penulis data menyelesaikan tugas makalah FISIOLOGI yang berjudul “KATABOLISME DAN ANABOLISME,KESEIMBANGAN ENERGI,METABOLISME LEMAK,PROTEIN,DAN KARBOHIDRAT” dengan lancar.

Adapun dari penyusunan makalah ini adalah sebagai salah satu cara guna memperdalam materi FISIOLOGI yang merupakan salah satu mata kuliah yang di ajarkan di STIKES HAMZAR LOTIM – NTB.Kami meyadari bahwa penyusunan makalah ini tidak terlepas dari kesempurnaan,karna itu kami dari penyusun sangat membutuhkan kritik dan saran agar makalah yang akan kami susun slanjutnya lebih baik lagi..

PENDAHULUAN

Ada tiga komponen penting penghasil energi yang sangat di butuhkan bagi setiap manusia : karbohidrat, lemak, dan protein. Khususnya bagi negara Indonesia sendiri yang sangat terkenal dengan gizi buruk sampai saat ini.

Karbohidrat sebagai zat gizi merupakan nama kelompok zat-zat organik yang mempunyai struktur molekul yang berbeda-beda, meski terdapat persamaan-persamaan dari sudut kimia dan fungsinya. Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Karbohidrat yang terasa manis disebut gula (sakar).

. Lemak yang mempunyai titik lebur tinggi bersifat padat pada suhu kamar, sedangkan yang mempunyai titik lebur rendah, bersifat cair. Lemak yang padat pada suhu kamar disebut lemak gaji, sedangkan yang cair pada suhu kamar disebut minyak.

Protein merupakan zat gizi yang sangat penting, karena yang paling erat hubunganya dengan prose-proses kehidupan. Semua hayat hidup sel berhubungan dengan zat gizi protein

TUGAS

FISIOLOGI

Oleh : KELOMPOK V

Aprilia naranda

Hadiana musoffa

Zulhijjah

Hardian candra

Ihwanul rasadi

Agus sustrisno

SEMESTER II JURUSAN S1 KEPERAWATAN

SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN HAMZAR

TP 2012