Makalah PBL Blok 11

45
Hubungan Mekanisme Pengaturan Suhu dalam dengan Taraf Metabolisme Tubuh Sugiharto Saputra 102011022 Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Pendahuluan Sistem endokrin, seperti halnya sistem saraf, menyesuaikan dan mengatur berbagai aktivitas sistem tubuh, sehingga sistem tubuh tersebut dapat menjawab kebutuhan lingkungan eksternal dan internal yang selalu berubah. Integrasi endokrin dilaksanakan oleh sinyal kimiawi yang disekresikan oleh kelenjar buntu dan dihantarkan melalui sirkulasi darah ke sel sasaran. Hormon mengatur proses metabolik. Istilah metabolisme secara harfiah artinya perubahan, digunakan untuk menyebut semua transformasi kimiawi dan energi yang terjadi di dalam tubuh. Dalam tubuh, panas dihasilkan oleh gerakan otot, asimilasi makanan dan oleh semua proses vital dalam tingkat metabolisme basal. Panas dikeluarkan dari tubuh melalui radiasi, konduksi (hantaran) dan penguapan air di saluran napas dan kulit. Sejumlah kecil panas juga dikeluarkan melalui urin dan feces. Keseimbangan antara pembentukan dan pengeluaran panas menentukan suhu tubuh. Karena kecepatan reaksi kimia bervariasi sesuai dengan suhu dan karena sistem enzim dalam tubuh memiliki rentang suhu normal yang sempit agar berfungsi optimal, fungsi tubuh normal bergantung pada suhu 1

description

blok 11

Transcript of Makalah PBL Blok 11

Hubungan Mekanisme Pengaturan Suhu dalam dengan Taraf Metabolisme TubuhSugiharto Saputra102011022Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana PendahuluanSistem endokrin, seperti halnya sistem saraf, menyesuaikan dan mengatur berbagai aktivitas sistem tubuh, sehingga sistem tubuh tersebut dapat menjawab kebutuhan lingkungan eksternal dan internal yang selalu berubah. Integrasi endokrin dilaksanakan oleh sinyal kimiawi yang disekresikan oleh kelenjar buntu dan dihantarkan melalui sirkulasi darah ke sel sasaran. Hormon mengatur proses metabolik. Istilah metabolisme secara harfiah artinya perubahan, digunakan untuk menyebut semua transformasi kimiawi dan energi yang terjadi di dalam tubuh. Dalam tubuh, panas dihasilkan oleh gerakan otot, asimilasi makanan dan oleh semua proses vital dalam tingkat metabolisme basal. Panas dikeluarkan dari tubuh melalui radiasi, konduksi (hantaran) dan penguapan air di saluran napas dan kulit. Sejumlah kecil panas juga dikeluarkan melalui urin dan feces. Keseimbangan antara pembentukan dan pengeluaran panas menentukan suhu tubuh. Karena kecepatan reaksi kimia bervariasi sesuai dengan suhu dan karena sistem enzim dalam tubuh memiliki rentang suhu normal yang sempit agar berfungsi optimal, fungsi tubuh normal bergantung pada suhu yang relatif konstan. Pada manusia, telah berkembang mekanisme untuk mempertahankan suhu tubuh dengan menyesuaikan tingkat pembentukan dan pengeluaran panas. Banyak mekanisme otonom kompleks yang mempertahankan kestabilan kimiawi dan suhu lingkungan internal terintegrasi di hipotalamus.1,2Patogenesis demamDemam merupakan respon fisiologis dimana suhu tubuh meningkat akibat pengaturan ulang di set point di hipotalamus. Suhu tubuh normal memiliki perbedaan yang cukup jauh pada setiap orang (kisaran suhu oral antara 36oC-37,7oC).1Demam juga sering merujuk pada peningkatan suhu tubuh akibat infeksi atau peradangan. Sebagai respon terhadap masuknya mikroba, se-sel faositik tertentu(makrofag) mengeluarkan suatu bahan kimia yang dikenal sebagai pirogen endogen yang, selain efek-efeknya melawan infeksi, bekerja pada pusat termoregulasi hipotalamus untuk meningkatkan set point. Hipotalamus memicu menggigil agar produksi panas segera meningkat, dan mendorong vasokonstriksi kulit untuk segera mengurangi pengeluaran panas. Terjadinya demam sebagai respons terhadap infeksi adalah tujuan yang disengaja dan bukan disebabkan oleh kerusakan mekanisme termoregulasi. Demam memperkuat respons peradangan dan mungkin menghambat perkembangbiakan bakteri.2Selama demam, pirogen endogen meningkatkan set point hipotalamus dengan memicu pelepasan lokal prostaglandin, yaitu mediator kimiawi lokal yang bekerja lansung pada hipotalamus. Ketika berkurangnya pelepasan pirogen endogen atau sintesis prostaglandin, set point kembali menjadi normal, sehingga suhu saat demam menjadi terlalu tinggi. Mekanisme-mekanisme respons panas diaktifkan untuk mendinginkan tubuh. Terjadi vasodilatasi kulit dan pengeluaran keringat. 2Stadium DemamGejala demam biasanya dimulai dengan adanya lesi, sakit kepala, tidak nafsu makan, kadang disertai mual, dan muntah, dengan fase sebagai berikut :a. Stage of Chill1. Fase menggigil (15 menit sampai 1 jam), dimulai dengan menggigil, nadi cepat, tetapi lemah, bibir dan jari tangan membiru, kulit kering dan pucat, kadang disertai muntah. Pada fase ini, menggigil merupakan cara agar terjadi peningkattan produksi panas tubuh dan mendorong vasokonstriksi kulit untuk segera mengurangi pengeluaran panas.1,3b. Stage of fastigium1. Fase panas ( puncak demam) berlansung 2-6 jam, terjadi setelah perasaan dingin sekali yang berubah menjadi panas sekali, wajah menjadi merah, kulit kering, sakit kepala, mual dan muntah, nadi penuh dan berdenyut keras (suhu dapat mencapai 41oC)2. Fase berkeringat berlansung 2-4 jam, setelah puncak panas, penderita selanjutnya berkeringat banyak, vasodilatasi kulit, suhu turun dengan cepat, kadang berada dibawah normal. 3Pengaturan SuhuPerubahan suhu tubuh di kedua arah mengubah aktivitas sel-peningkatan suhu mempercepat reaksi-reaksi kimia sel, sedangkan penurunan suhu memperlambat reaksi-reaksi tersebut. Karena fungsi sel sensitive terhadap fluktuasi suhu internal maka manusia secara homeostasis mempertahankan suhu tubuh pada tingkat yang optimal agar metabolisme sel berlansung stabil. Panas berlebihan berakibat lebih serius daripada pendinginan. Bahkan peningkatan moderat suhu tubuh mulai menyebabkan malfungsi saraf dan denaturasi protein ireversibel.sebagian besar orang mengalami kejang ketika suhu tubuh internal mencapai sekitar 106oF (41oC); 110oF (43,4oC), yang dianggap sebagai batas atas yang memungkinkan kehidupan.2Suhu inti adalah cerminan dari kandungan panas total tubuh. Asupan panas ke tubuh harus diseimbangkan dengan pengeluaran panas agar kandung panas total konstan sehingga suhu inti juga konstan. Asupan panas berasal dari panas yang diperoleh dari lingkuangan luar dan diproduksi panas internal, dengan yang terakhir merupakan sumber terpenting panas tubuh. Panas yang dihasilkan biasanya lebih besar daripada panas yang dibutuhkan untuk mempertahankan suhu tubuh pada kisaran normal sehingga kelebihan panas harus dikeluarkan dari tubuh. Pengeluaran panas terjadi melalui terpajannya permukaan tubuh ke lingkungan eksternal2Keseimbangan antara asupan dan pengeluaran panas sering terganggu oleh perubahan produksi panas internal untuk tujuan yang tidak berkaitan dengan regulasi suhu tubuh, terutama oleh olahraga, yang sangat meningkatkan produksi panas, dan perubahan suhu lingkungan eksternal yang mempengaruhi derajat penambahan atau pengurangan panas yang terjadi antara tubuh dan lingkungan sekitar. Harus dilakukan penyesuaian-penyesuaian kompensatorik pada mekanisme pembentukan dan pengeluaran panas agar suhu tubuh dapat dipertahankan dalam kisaran yang sempit. Jika suhu inti mulai turun makan produksi panas ditingkatkan dan kehilangan panas diminimalkan sehingga bsuhu dapat dipertahankan normal. Sebaliknya, jika suhu mulai meningkat melebihi normal maka diperlukan koreksi dengan meningkatkan pengeluaran panas sementara produksi panas dikurangi.2Semua penambahan atau kehilangan panas antara tubuh dan lingkungan eksternal harus berlansung antara permukaan tubuh dan lingkungannya. Tubuh menggunakan empat mekanisme untuk memindahkan panas :1. Radiasi adalah emisi energy panas dari permukaan benda hangat dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau gelombang panas, yang merambat dalam ruang. Ketika suatu energy radiasi mengenai sebuah benda dan diserap maka energy gerakan gelombang akan diubah menjadi panas di dalam benda. Tubuh manusia memancarkan dan menyerap energy radiasi. Apakah tubuh kehilangan atau memperoleh panas melalui radiasi bergantung pada perbedaan suhu antara permukaan kulit dan permukaan benda lain di lingkungan. Karena pemindahan netto panas melalui radiasi selalu dari benda yang lebih hangat ke benda yang dingin maka tubuh memperoleh panas dari benda yang lebih hangat daripada permukaan kulit.22. Konduksi (hantaran) adalah pemindahan panas antara benda-benda yang berbeda suhunya yang berkontak lansung satu sama lain, dengan panas mengalir menuruni gradient suhu dari benda yang lebih hangat ke benda yang lebih dingin melalui pemindahan dari molekul ke molekul. Semua molekuk terus-menerus bergetar, dengan molekul yang lebih hangat bergerak lebih cepat daripada yang dingin. Ketika molekul-molekul dengan kandungan panas yang berbeda saling bersentuhan maka molekul yang lebih hangat dan bergerak lebih cepat sehingga molekul yang lebih dingin tersebut menjadi lebih hangat. Selama proses ini, molekul yang semula lebih hangat kehilangan sebagian dari energy suhunya karena melambat dan menjadi lebih dingin. Karena itu, asalkan waktunya cukup maka suhu dua benda yang saling bersentuhan akhirnya sama. Laju pemindahan panas melalui konduksi bergantung pada perbedaan suhu antara benda-bedan yang bersentuhan dan daya hantar panas bahan-bahan yang terlibat.23. Konveksi merujuk kepada pemindahan energy panas oleh arus udara (atau H2O). sewaktu tubuh kehilangan panas melalui konduksi ke udara sekitar yang lebih dingin, udara yang berkontak lansung dengan kulit menjadi lebih hangat. Karena udara hangat lebih ringan (kurang padat) daripada udara dingin, maka udara yang telah dihangatkan tersebut naik sementara udara yang lebih dingin berpindah ke dekat kulit menggantikan udara yang telah hangat tersebut. Pergerakan udara ini, yang dikenal sebagai arus konveksi, membantu membawa panas menjauhi tubuh. Jika tidak terjadi arus konveksi maka tidak lagi terjadi pembebasan panas setelah suhu lapisan udara yang tepat berada di sekitar tubuh menyamai suhu kulit.24. Evaporasi (penguapan) adalah metode terakhir pemindahan panas yang digunakan oleh tubuh. Ketika udara menguap dari permukaan kulit, panas yang diperlukan untuk mengubah air dari keadaan cair menjadi gas diserap dari kulit sehingga tubuh menjadi lebih dingin. Pengeluaran panas secara evaporative terjadi terus menerus dari lapisan dalam saluran pernapasan dan dari permukaan kulit.2HipotalamusHipotalamus berfungsi sebagai thermostat tubuh. Hipotalamus, sebagai pusat integrasi termoregulasi tubuh, menerima informasi aferen tentang suhu di berbagai bagian tubuh dan memicu penyesuaian yang sangat kompleks dan terkoordinasi dalam mekanisme penerimaan panas dan pembuangan panas sesuai kebutuhan. Untuk menyeimbangkan mekanisme [engeluaran panas dan mekanisme pembentukan dan penghemat panas, hipotalamus diberi informasi secara terus menerus tentang suhu inti dan suhu kuliat oleh reseptor peka suhu khusus yang disebut termoreseptor. Suhu inti dipantau oleh termosreseptor sentral, yang terletak di hipotalamus d=itu sendiri serta di tempat lain di susunana saraf pusat dan organ abdomen. Termoreseptor perifer memantau suhu kulit di seluruh tubuh dan menyalurkan informasi tentang perubahan suhu permukaan hipotalamus.2Hipotalamus terletak di batang otak tepatnya di dienchepalon, dekat dengan ventrikel otak ketiga (ventrikulus tertius). Hipotalamus sebagai pusat tertinggi sistem kelenjar endokrin yang menjalankan fungsinya melalui humoral (hormonal) dan saraf. Hormon yang dihasilkan hipotalamus sering disebut faktor R dan I mengontrol sintesa dan sekresi hormone hipofise anterior sedangkan control terhadap hipofise posterior berlansung melalui kerja saraf. Pembuluh darah kecil yang membawa secret hipotalamus ke hipofise disebut portal hipotalamik hipofise.4Hipofise terletak di sella tursika, lekukan os spenoidalis basis crania. Berbentuk oval dengan diameter kira-kira 1cm dan dibagi atas dua lobus, lobus anterior, merupakan bagian terbesar dari hipofise kira-kira 2/3 bagian dari hipofisis. Lobus anterior juga disebut adenohipofise. Lobus posterior merupakan 1/3 bagian dari hipofise dan terdiri dari jaringan saraf sehingga disebut juga neurohipofise. Hipofise stalk adalah struktur yang menghubungkan lobus posterior hipofise dengan hipotalamus. Struktur ini merupakan jaringan saraf.4Lobus intermediate (pars intermediate) adalah area diantara lobus anterior dan posterior, fungsinya belum diketahui secara pasti, namun beberapa referensi yang ada mengatakan lobus ini mumgkin menghasilkan melanosit stimulating hormone (MSH). Secara histologi, sel-sel kelenjar hipofise dikelompokan berdasarkan jenis hormone yang disekresi yaitu :1. Sel-sel somatotrof bentuknya besar, mengandung granula sekretori, berdiameter 350-500 nm dan terletak di sayap lateral hipofise. Sel-sel inilah yang menghasilkan hormone somatotropin atau hormone pertumbuhan2. Sel-sel lactotroph juga mengandung granula sekretori, dengan diameter 27-350 nm, menghasilkan prolaktin atau laktogen3. Sel-sel tirotroph berbentuk polyhedral, mengandung granula sekretori dengan diameter 50-100nm, menghasilkan TSH4. Sel-sel gonadotrof diameter sel kira-kira 275-375 nm, mengandung granula sekretori, menghasilkan FSH dan LH5. Sel-sel kortikotrof diameter sel kira-kira 375-550 nm, merupakan granula terbesar, menghasilkan ACTH6. Sel nonsekretori terdiri atas sel kromofob. Lebih kurang 25% sel kelenjar hipofase tidak dapat diwarnai dengan pewarna yang lazim digunakan dank arena itu disebut sel-sel kromofob. Pewarnaan yang sering dipakai adalah carmosin dan erytrosin. Sel foli-kular adalah sel yang berfolikel.4Pengeluaran hormon-hormon dari hipofisis posterior dan anterior secara lansung dikontrol oleh hipotalamus, tetapi sifat hubungan keduanya sama sekali berbeda. Hipofisis posterior berhubungan dengan hipotalamus dan melalui suatu jalur saraf, sementara hipofisis anterior berhubungan dengan hipotalamus melalui pembuluh darah yang bersifat unik.2Hipotalamus dan hipofisis posterior membentuk suatu sistem neuroendokrin yang terdiri dari suatu populasi neuron neurosekretorik yang badan selnya terletak di dua kelompok di hipotalamus (nukleus supraoptikus dan nukleus paraventrikel). Akson dari neuron-neuron ini turun melalui tangkai penghubung tipis untuk berakhir di kapiler di hipofisis posterior.2Hipofisis posterior sebenarnya tidak menghasilkan hormone apapun. Bagian ini hanya menyimpan dan, setelah mendapat ranjangan yang sesuai, mengeluarkan dua hormone peptide kecil, vasopressin dan oksitosin, yang disintesis oleh badan sel neuron di hipotalamus, ke dalam darah. Kedua peptide hidrofilik ini dibuat di nukleus supraoptikus dan paraventrikel, tetapi satu neuron hanya dapat menghasilkan salah satu dari kedua hormone ini. Hormone yang disintesis dikemas dalam granula sekretorik yang diangkut melalui sitoplasma akson, dan disimpan di terminal neuron di hipofisis posterior. Setiap ujung saraf ini menyimpan vasopressin atau oksitosin, tidak keduanya. Karena itu, hormon-hormon ini dapat dikeluarkan secara independen sesuai kebutuhan.2Vasopresin (Hormon antidiuretik, ADH) memiliki dua efek utama yang sesuai dengan namanya yaitu meningkatkan retensi H2O oleh ginjal (efek antidiuretik), dan menyebabkan kontraksi otot polos arteriol (suatu efek presor pembuluh). Efek pertama memiliki peran fisiologik lebih penting. Pada kondisi normal, vasopressin adalah faktor endokrin utama yang mengatur pengeluaran H2O dalam urin dan keseimbangan H2O secara keseluruhan. Sebaliknya, vasopressin dalam kardar biasa hanya berperan minimal dalam mengatur tekanan darah melalui efek presornya.2Kontrol utama pelepasan vasopressin dari hipofisis posterior adalah masukan dari osmoreseptor hipotalamus, yang meningkatkan sekresi vasopressin sebagai respon terhadap peningkatan osmolaritas plasma. Masukan yang lebih lemah dari reseptor volume atrium kiri meningkatkan sekresi vasopressin sebagai respons terhadap penurunan volume CES dan tekanan darah arteriOksitosin merangsang kontraksi otot polos uterus untuk membantu menbgeluarkan janin selama persalinan, dan hormone ini juga meransang penyemprotan (ejeksi) susu dari kelenjar mamaria (payudara) selama menyusui. Sekresi oksitosin ditingkatkan oleh reflex-refleks yang berasal dari jalan lahir selama persalinan2Metabolisme LemakTransport lemak di aliran darah dalam bentuk khilomikron, asam lemak bebas, dan lipoprotein.1. Kilomikron terbentuk dalam mukosa usus dari asam lemak dan gliserol, diabsorpsi dalam lacteal, dan masuk ke sirkulasi darah. Kilomikron terdiri dari 90% trigliserida ditambah kolestrol, fosfolipid, dan selubung tipis protein. Dalam waktu empat jam setelah makan (tahap post absorbtif). Sebagian besar kilomikron dikeluarkan dari darah oleh jaringan adipose dan hati.a. Enzim lipoprotein lipase, yang ditemukan dalam hati dan kapiler jaringan adipose, mengurai trigliserida dalam kilomikron untuk melepaskan asam lemak dan gliserol. Asam lemak dan gliserol berikatan menjadi trigliserida (lemak netral) untuk disimpan dalam jaringan adipose. Sisa kilomikron yang kaya kolestrol dimetabolis oleh hatib. Simpanan lemak akan ditarik dari jaringan adipose jika diperlukan untuk energy. Enzim lipase sensitive-hormon mengurai trigliserida kembali menjadi asam lemak dan gliserol.c. Jumlah simpanan lemak bergantung pada total asupan makanan. Jaringan adipose dan hati dapat menyintesis lemak dari asupan lemak, karbohidrat, atau protein yang berlebihan.2. Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terikat pada albumin, salah satu protein plasma. Bentuk bebas ini adalah bentuk asam lemak yang ditranspor dari sel-sel jaringan adipose untuk dipakai jaringan lain sebagai energy3. Lipoprotein adalah partikel kecil yang komposisinya serupa kilomikron. Lipoprotein terutama disintesis di hati. Lipoprotein dipakai untuk transport lemak antar jaringan dan bersikulasi dalam darah pada tahap postabsorbtif setelah kilomikron dikeluarkan dar darah. Lipoprotein terbagi menjadi tiga kelas sesuai dengan densitasnyaa. VLDL (Very low density lipoprotein) mengandung kurang lebih 60% trigliserida dan 15% kolestrol dan memiliki massa terkecil. VLDL mentranspor trigliserida dan kolestrol menjauhi hati menuju jaringan untuk disimpan atau digunakanb. LDL (low density lipoprotein) mengandung hampir 50% kolestrol dan membawa 60% sampai 70% kolestrol plasma yang disimpan dalam jaringan adipose dan otot polos. Konsentrasinya bergantung pada banyak faktor, tetapi terutama pada faktor asupan makanan yang mengandung kolestrol dan lemak jenuh. Konsentrasi LDL tinggi dalam darah dihubungkan dengan insidensi tinggi penyakit jantung koroner.c. HDL (high density lipoprotein) mengandung 20% kolestrol, kurang dari 5% trigliserida, dan 50% protein dari berat molekulnya. HDL penting dalam pembersihan trigliserida dan kolestrol dari plasma karena HDL membawa kolestrol kembali ke hati untuk di proses metabolisme bukan untuk disimpan dalam jaringan lain. Konsentrasi HDL tinggi dalam darah dihubungkan dengan insidensi rendah penyakit jantung koroner.5Katabolisme Lemak1. Gliserol memasuki sel dan diubah oleh enzim menjadi gliseraldehid-3-3fosfat yang masuk dalam jalur glikolisis. Gliserol kemudian dapat terlibat dalam siklus asam sitrat atau dapat dipakai dalam sintesis ulang glukosa2. Asam lemak memasuki sel dan ditranspor menuju mitokondria oleh protein carrier. Dalam matriks mitokondria, asam lemak diubah melalui proses oksidasi beta menjadi asetil KoA yang kemudian akan di metabolis melalui siklus asam sitrat.a. Asam lemak teroksidasi dalam rangkaian reaksi siklik. Proses ini disebut proses oksidasi beta karena sebuah atom oksigen di tambahkan dalam karbon-beta pada rantai, yaitu pada atom karbon kedua dari ujung gugus karboksil.b. Energy yang didapat dari penguraian lemak sangat tinggi, dengan perolehan bersih sekitar 135 sampai 145 molekul ATP dari molekul asam lemak berantai panjang yang biasa.3. Badan keton, molekul asetil dapat berkondensasi untuk membentuk asam asetoasetat yang diubah menjadi asam hidroksibutirat-beta dan aseton. Molekul-molekul ini disebut badan-badan ketona. Badan keton adalah produk normal oksidasi asam lemak. Kadar badan keton dalam darah biasanya rendah karena sebagian besar jaringan, kecuali hati, dapat memetabolisnya kembali menjadi asetil KoA secepat terbentuknyab. Jika laju katabolisme tinggi dan banyak asetil KoA yang terbentuk maka hati akan memproduksi dan melepas lebih banyak keton dibandingkan yang dapat diterima jaringan. Keton yang berlebihan berakumulasi dalam aliran darah (ketosis). Pada kondisi ketosis yang parah, asidosis dan pH lebih rendah yang terbentuk akan menyebabkan koma dan kematianc. Ada tiga alasan utama untuk penurunan persediaan glukosa dan laju oksidasi asam lemak dan produksi keton yang berlebihan(1) Kelaparan mengakibatkan oksidasi-beta asam lemak berlebihan karena kurangnya glukosa untuk energy(2) Diet rendah karbohidrat, tinggi lemak meningkatkan kadar keton dalam darah karena tidak ada jalur biokimia untuk mengubah lemak menjadi karbohidrat dan asam lemak menjadi sumber energy utama.(3) Dalam diabetes mellitus tidak terkontrol, kekurangan insulin yang merangsang pemasukan dan penyimpanan glukosa dalam sel tubuh, mengakibatkan oksidasi asam lemak berlebihan sebagai pengganti glikolisis5Anabolisme lemak1. Asam lemak esensial, walaupun banyak sel jaringan yang dapat menyintesis sebagian besar asam lemak dari asetil KoA dan hati dapat mengubah satu jenis asam lemak menjadi jenis lain, ada tiga asam lemak tak jenuh (asam linolenat, linoleat, dan asam arakidonat) yang tidak bisa disintesis dan diubah. Jenis asam lemak ini harus didapat dari makanan dan disebut sebagai asam lemak esensial2. Jika karbohidrat dalam makanan lebih banyak daripada yang dapat disimpan sebagai glikogen atau digunakan untuk energy, atau lebih banyak protein dalam makanan dibanding yang dibutuhkan tubuh. Maka trigliserida disintesis dari glukosa dan asam amino yang berlebih (lipogenesis). Dengan demikian, sebagiann besar lemak dalam tubuh tidak berasa dari lemak dalam makanan.5Pengaturan Metabolisme Lemak1. Hormone mengendalikan keseimbangan antara penguraian dan penyimpanan lemak.a. Insulin adalah faktor pengendali terpenting(1) Insulin meningkatkan aliran glukosa ke dalam sel sehingga glukosa dapat dipakai sebagai energy(2) Insulin juga mencegah penguraian lemak dalam sel-sel adipose melalui penghambatan enzom lipase sensitive hormone yang mengkatalisis proses hidrolisis trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol(3) Sekresi insulin dan glucagon diatur oleh kadar glukosa darah. Dengan demikian, glukosa juga berperan sebagai salah satu regulator metabolisme lemak.b. Epinefrin, glucagon, dan hormone pertumbuhan, ACTH, dan tiroksin, merangsang penguraian dan pelepasan asam lemak dari simpanan trigliserida dalam jaringan adipose2. Kendali saraf pada metabolisme lemak berlansung melalui stimulasi parasimpatis yang meningkatkan simpanan lemak, dan melalui stimulasi simpatis yang mempercepat penguraian asam lemak dari simpanan lemak.5Karbohidrat merupakan salah satu dari tiga bahan makanan pokok manusia disamping lemak dan protein. Dalam makanan, karbohidrat terdapat sebagai polisakarida yang dibuat dalam tumbuhan dengan cara fotosintesis. Disamping dalam tumbuhan, dalam tubuh hewan dan manusia juga terdapat karbohidrat yang merupakan sumber energi yaitu glikogen.Hidrolisis karbohidrat dalam pencernaan makanan berlangsung dalam mulut, lambung maupun usus. Hasil dari proses ini adalah glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan monosakarida lainnya dimana senyawa-senyawa tersebut akan diabsorpsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah.Dalam sel-sel tubuh, karbohidrat mengalami berbagai proses kimia yang memiliki peranan penting. Reaksi-reaksi tersebut tidak dapat berdiri sendiri tetapi saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Sebagai contoh, apabila banyak glukosa yang teroksidasi untuk memproduksi energi maka glikogen dalam hati akan terhidrolisis untuk membentuk glukosa. Dalam hubungan antar-reaksi ini enzim mempunyai peranan sebagai pengatur. Proses kimia yang terjadi dalam sel ini disebut metabolisme. Proses-proses metabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut :1. Glikolisis2. Oksidasi Piruvat3. Siklus asam sitrat4. Glikogenesis5. Glikogenolisis6. Glukoneogenesis7. HMP Shunt

Glikolisis Embden MeyerhofPada glikolisis, terdapat dua jalur yaitu aerob (yang menggunakan oksigen) dan anaerob (tidak menggunakan oksigen). Reaksi anaerob adalah reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat dan yang akan menghasilkan 2 ATP/mol glukosa, sedangkan pada reaksi aerob terjadi perubahan glukosan menjadi piruvat di dalam sitosol yang akan menghasilkan 8 ATP/mol glukosa. Glikolisis aerob dapat dibagi ke dalam beberapa tahap, yaitu :1. Pengubahan glukosa menjadi glukosa-6-fosfat dengan reaksi fosforilasi dengan katalis enzim heksokinase atau glukokinase. Heksokinase terdapat pada semua sel yang akan bertugas mengkatalisis heksosa lainnya (glukosa, fruktosa, galaktosa) selain itu fungsi utamanya adalah menyediakan glukosa untuk jaringan, sedangkan glukokinase terdapat pada hepar yang memiliki afinitas terhadap glukosa yang kecil dan memiliki fungsi untuk menyingkirkan glukosa dari darah setelah makan. Kemudian proses perubahan ini dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pankreas. ATP sebagai donor fosfat dan bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Satu fosfat berenergi tinggi digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. Glukosa 6-P yag dihasilkan tidak hanya penting untuk glikolisis namun juga penting untuk proses glukoneogenesis, HMP shunt, glikogenesis, glikogenolisis.Heksokinase (glukokinase) Mg++glukosa+ATP------------------------------------------->glukosa 6-P+ADP.2. Tahap kedua adalah reaksi isomerisasi yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoglukoisomerase dan tidak memerlukan kofaktor. isomeraseGlukosa 6-P ---------------> fruktosa 6-P3. Fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosfofruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat dan ATP berubah menjadi ADP. Fosfofruktokinase merupakan enzim kunci yang peran penting dalam pengaturan kecepatan glikolisis. FosfofruktokinaseATP+Mg2+Fruktosa 6-P ------------------------------------------->fruktosa 1,6 bisfosfat+ADP4. Penguraian fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehida-3-fosfat dengan bantuan enzim aldolase sebagai katalis.AldolaseFruktosa 1,6 bisfosfat ---------------------------------> gliseraldehid 3-P +DHAP5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi) dengan bantuan enzim triosafosfat isomerase.Gliseraldehid-3P DHAP6. Reaksi oksidasi gliseraldehida-3-fosfat menjadi asam 1,3-difosfogliserat dengan bantuan enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Dihidroksi aseton fosfat bisa diubah menjadi gliseraldehid 3-fosfat maka juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat.Gliseraldehid-3P dehidrogenaseNAD+ + PiGliseraldehid-3P----------------------------------------> 1,3 bisfosfogliserat+ NADH + H+Enzim gliseraldehida-3-difosfat dehidrogenase adalah suatu tetramer yang terdiri atas empat subunit yang masing-masing mengikat satu molekul NAD+. Atom-atom hidrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan ke NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi (3 ATP)Karena fruktosa 1,6-bifosfat memiliki 6 atom C dipecah menjadi gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, sehingga terbentuk dua molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari satu molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 6 ATP.7. Tahap ketujuh, reaksi pengubahan asam 1,3-bisfosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat dengan bantuan enzim fosfogliseril kinase sebagai katalisnya. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.Fosfogliserat kinase + Mg2+1,3 bisfosfogliserat + ADP------------------------------------------>3 fosfogliserat + ATP Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dan ADP dan ion Mg++ sebagai kofaktor. ADP adalah senyawa fosfat berenergi tinggi maka reaksi ini mempunyai fungsi untuk menyimpan energi yang dihasilkan oleh proses glikolisis dalam bentuk ATP. Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 ATP.8. Fosfogliseril mutase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengubahan asam 3-fosfogliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Enzim ini berfungsi memindahkan gugus fosfat dari satu atom C ke atom C lain dalam satu molekul.Fosfogliseril mutase3-fosfogliserat ------------------------------------->2-fosfogliserat9. Reaksi pembentukan asam fosfoenol-piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalis enzim enolase dan ion Mg++ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi. Adanya ion F- (flourida) dapat menghambat kerja enzim enolase sebab ion F- dengan ion Mg++ dan fosfat dapat membentuk kompleks magnesium fluoro fosfat yang menyebabkan berkurangnya jumlah ion Mg++ dalam campuran reaksi, akibatnya efektivitas reaksi berkurang.Enolase + Mg2+2-fosfogliserat -------------------------------------> PEP10. Reaksi pemindahan gugus fosfat dari asam fosfoenol piruvat ke ADP dengan piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat. Reaksi ini memerlukan Mg++ dan K+ sebagai aktivator.Piruvat kinase + ADPMg2+ + K+ PEP--------------------------------------> (enol) piruvat + ATPKarena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 ATP.11. Tahap terakhir adalah tahap dimana enol piruvat akan dirubah menjadi keto piruvat lebih lanjut akan dioksidasi melalui siklus asam sitrat.Spontan(Enol) piruvat -------------------------------->(keto)piruvatGlikolisis dalam eritrosit sekalipun dalam keadaan aerobik akan menghasilkan asam laktat, karena enzim-enzim yang dapat mengoksidasi asam piruvat secara aerobik tidak ada dalam sel darah merah. Dalam eritrosit manusia tahapan yang dikatalisis fosfogliserat kinase di "by passed" dengan adanya enzim bisfosfogliserat mutase dan enzim 2,3-bisfosfogliserat fosfatase. Akibat adanya dua enzim ini ATP tidak terbentuk dan ini memungkinkan glikolisis berlangsung apabila kebutuhan ATP minimum. 2,3-bisfosfogliserat bergabung dengan hemoglobin sehingga menyebabkan affinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun. Kurve dissosi- asi oksigen hemoglobin bergerak ke kanan. Dengan demikian adanya 2,3-bisfosfogliserat dalam sel darah merah membantu pelepasan oksigen untuk keperluan jaringan.Bisfosfogliserat mutase1,3 bisfosfogliserat --------------------------------> 2,3 bisfosfogliserat 2,3 bisfosfogliserat fosfatase3 fosfogliseratOksidasi piruvat menjadi asetil koAAsam piruvat dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan transporter. Asam piruvat mengalami oksodasi-dekarboksilasi oleh suatu enzim yang tersusun rapi dalam matriks mitokondria. Enzim-enzim ini disebut piruvat dehidrogenase kompleks.Mula-mula asam piruvat mengalami dekarboksilasi. Reaksi ini dikatalisis enzim piruvat dehidrogenase. Tiamin pirofosfat bertindak sebagai ko-enzim. Dalam reaksi ini terbentuk CO2 dan -hidroksietil-tiaminpirofosfat atau disebut juga "aktif asetaldehid". Senyawa yang disebut be- lakangan ini dipindah ke prostetik lipoamide, yang merupakan bagian dari enzim transasetilase. Dalam perpindahan ini disulfida dari lipoamide tereduksi, asetildehida teroksidasi menjadi asetil aktif yang terikat sebagai tioester. Gugusan asetil ini kemudian bereaksi dengan koenzim-A, membentuk asetil-S-KoA, dan menghasilkan lipoamide dalam bentuk disulfhidril(tereduksi). Koenzim yang tereduksi ini dioksidasi kembali oleh suatu flavoprotein, dihidrolipoil dehidrogenase. Flavoprotein yang tereduksi kemudian dioksidasi oleh NAD+. Reaksi :CH3COCOOH + HSCoA + NAD+CH3CO-SCoA + NADH + H+Piruvat dehidrogenase dihambat oleh hasil reaksinya yaitu NADH dan asetilKoA. Enzim ini juga dihambat oleh aktivitas oksidasi asam lemak, yang mana akan meningkatkan rasio Asetil koA , NADH / NAD+ dan ATP / ADP. Peningkatan rasio diatas akan mengaktivasi piruvat dehidrogenase (PDH) kinase yang akan mengkatalisis fosforilasi enzim PDH a menjadi PDH b yang tidak aktif. PDH fosfatase akan menghidrolisis PDH b menjadi PDH a yang aktif. PDH fosfatase diaktivasi oleh insulin. Siklus asam sitratDisebut juga sebagai siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur akhir bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi katabolisme asetil KoA yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP.Selama proses oksidasi asetil KoA, terbentuk ekuivalen pereduksi berbentuk hidrogen atau elektron. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi (proses fosforilasi oksidatif) menghasilkan ATP.Pada siklus asam sitrat, dapat diuraikan reaksi-reaksi yang terjadi di dalamnya, yaitu :1. Kondensasi asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir sitrat sintase.Sitrat sintaseAsetil koA + oksaloasetat ---------------------------------------------> sitrat2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase) yang mengandung besi Fe2+. Proses ini dihambat oleh flouroasetat yang akan menghasilkan flouroasetil koA dan berkondensasi dengan oksaloasetat yang akan membentuk flurositrat dan menghambat akonitase. AkonitaseSitrat --------------------------------------> isositrat3. isositrat akan mengalami dehidrogenase menjadi -ketoglutarat dengan bantuan isositrat dehidrogenase yang bergantung pada NAD+. Proses ini akan menghasilkan 3 ATP.Isositrat DHIsositrat + NAD +------------------------------------> -ketoglutarat + CO2+ NADH + H+4. -ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi suksinil KoA dengan bantuan kompleks -ketoglutarat dehidrogenase, dengan kofaktor misalnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA. Reaksi ini dapat menghasilkan 3 ATP melalui rantai pernapasan namun dihambat oleh arsenat.-ketoglutarat DH-ketoglutarat + NAD++ KoASH-----------> suksinil koA+ CO2+ NADH+H+5. Suksinil KoA berubah menjadi suksinat dengan bantuan suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase). Pada perubahan ini akan dihasilkan GTP (1 ATP) melalui substrat bukan dari rantai pernapasan.Suksinat tiokinaseSuksinil koA +GDP+ Pi--------------------------------> suksinat + GTP+koASH6. Suksinat mengalami dehidrogenasi menjadi fumarat dengan peran suksinat dehidrogenase yang mengandung FAD. Perubahan dari suksinar menjadi fumarat dapat menghasilkan 2 ATP melalui rantai pernapasan namun enzim suksinat dehidrogenase dapat dihambat secara kompetitif oleh malonat.Suksinat DHSuksinat + FAD -----------------------------> fumarat +FADH27. Fumarat mendapatkan penambahan air menjadi malat dengan bantuan enzim fumarase (fumarat hidratase).FumaraseFumarat +H2O ----------------------------------> malat8. Malat mengalami hidrogensi menjadi oksaloasetat dengan katalisator malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+ dan akan menghasilkan 3 ATP.Malat DHMalat + NAD+----------------------------------> oksaloasetat +NADH+ H+

HMP shuntJalur ini aktif dalam hepar, jaringan adiposa (lemak), adrenal korteks, glandula tiroid, sel darah merah,testis dan payudara yang sedang menyusui. Dalam otot aktivitas jalur ini rendah sekali. Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan mereduksi NADP+. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Fungsi yang lain adalah menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat.HMP Shunt dalam eritrosit, hepar dan paru berguna sebagai penghasil suatu reduktor (NADPH). NADPH dapat mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi ( G-S-S-G ) menjadi glutation yang tereduksi (2 G-SH). Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah glu- tation reduktase. Selanjutnya glutation yang tereduksi dapat membebaskan eritrosit dari H2O2 dengan suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutation peroksidase.2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2OReaksi ini penting sebab penimbunan H2O2 memperpendek umur eritrosit. Telah dibuktikan adanya korelasi terbalik antara aktivitas enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase dengan fragilitas sel darah merah. HMP Shunt akan menghasilkan suatu pentosa untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat. Ribosa 5-fosfat akan bereaksi dengan ATP menjadi 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP).Dalam otot enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase dan 6-fosfoglukonat dehidrogenase hanya sedikit sekali, namun otot dapat membuat ribosa 5-fosfat, yaitu dengan kebalikan HMP Shunt.GlikogenesisProses di metabolisme kahrbohidrat yang terdiri dari glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus asam sitrat terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan, maka dirangkai menjadi glikogen untuk cadangan makanan melalui proses glikogenesis.Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Glikogen terdapat didalam hati (sampai 6%) dan otot jarang melampaui jumlah 1%. Tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak. Glikogen otot adalah sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati adalah simpanan sumber heksosa untuk dikirim keluar guna mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras. Tetapi glikogen otot hanya terkuras setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.Rangkaian proses terjadinya glikogenesis, yaitu :1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.Heksokinase /glukokinase + Mg++glukosa+ATP------------------------------------------->glukosa 6-P+ADP2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.FosfoglukomutaseGlukosa-6P---------------------------------->glukosa 1 P3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.UDP-glukosa pirofosforilaseUTP + glukosa 1-P----------------------------------------> UDP glukosa + Pi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc/ UDPglu membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin. Pada proses ini, glikogen sintase berperan sebagai enzim pengatur. Glikogen sintase UDP glukosa+ glikogen primer ------------------------------------> glikosidik 1,4 +UDP 6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari glikosidik 1,4 pada rantai yang berdekatan untuk membentuk glikosidik 1,6 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis. Penambahan percabangan ini dibantu oleh enzim percabangan ( branching enzyme). Branching enzymeGlikosidik 1,4 ------------------------> glikogen (unit glikosidik 1,4 dan glikosidik 1,6)GlikogenolisisJika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. 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 1,4 glikogen (glikosidik 1,4) 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 glikosidik 1,6.Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang glikosidik 1,6 terpajan. Hidrolisis glikosidik 1,6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, dihasilkanlah glukosa bebas yang akan meniadakan percabangan.GlukoneogenesisGlukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh akan menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh.Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein. Glukoneogensis terjadi di hati dan ginjal pada saat tubuh dalam keadaan kekurangan sebagai contohnya adalah saat keadaan letih dan puasa.Jalur yang dipakai dalam glukoneogenesis adalah modifikasi dan adaptasi dari jalur Embden-Meyerhof dan siklus asam sitrat. Enzim tambahan yang diperlukan dalam proses ini selain dari enzim-enzim dalam kedua jalur diatas adalah :Piruvat karboksilase, Fosfoenolpiruvat karboksikinase, Fruktosa 1,6-bisfosfatase (tidak ada dalam otot jantung dan otot polos) ,Glukosa 6-fosfatase. Dalam keadaan puasa, enzim piruvat karboksilase dan enzim fosfoenolpiruvat karboksikinase sintesisnya meningkat. Sintesis enzim ini juga dipengaruhi oleh hormon glukokortikoid. Dalam keadaan puasa, oksidasi asam lemak dalam hepar meningkat. Ini membawa akibat yangmenguntungkanuntukglukoneogenesiskarena akan menghasilkan ATP, NADH dan oksaloasetat.Asam lemak dan asetil-KoA akan menghambat enzim-enzim fosfofruktokinase, piruvat kinase dan piruvat dehidrogenase, mengaktifkan enzim-enzim piruvat karboksilase dan fruktosa 1,6-bisfosfatase.Substrat untuk glukoneogenesis adalah : asam laktat yang berasal dari otot, sel darah merah, medulla dari glandula supra-renalis, retina dan sumsum tulang; gliserol, yang berasal dari jaringan lemak; asam propionat, yang dihasilkan dalam proses pencernaan pada hewan memamah biak; asam amino glikogenik.Asam laktat di dalam sitoplasma diubah menjadi asam piruvat, kemudian asam piruvat masuk ke dalam mitokhondria dan diubah menjadi oksaloasetat. Karena oksaloasetat tidak dapat melewati membran mitokhondria, maka diubah dulu menjadi malat. Di sitoplasma malat diubah kembali menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi fosfoenol- piruvat yang selanjutnya berjalan ke arah kebalikan jalur Embden-Meyerhof dan akhirnya akan menjadi glukosa.Beberapa reaksi dan enzim-enzim tambahan untuk mengubah asam laktat menjadi glukosa (selain jalur kebalikan glikolisis dan TCA cycle) adalah :1. Enzim piruvat karboksilase mengkatalisis reaksi Piruvat Oksaloasetat (gambar 15-16)Dalam reaksi ini diperlukan ATP, CO2 (berasal dari H2CO3), biotin ( yang diperlukan un- tuk mengikat bikarbonat pada enzim sebelum ditambahkan pada asam piruvat ) dan ion Mg.2. Enzim fosfoenolpiruvat karboksikinase mengkatalisis reaksi :Oksaloasetat FosfoenolpiruvatDalam reaksi ini diperlukan "high energy phosphate" GTP atau ATP, dan akan terbentuk CO2. 3. Enzim fruktosa 1,6-bisfosfatase akan mengkatalisis reaksi :Fruktosa 1,6-bisfosfat Fruktosa 6-fosfat Enzim ini bisa didapatkan dalam hati, ginjal otot bergaris, sedangkan jaringan lemak, otot jantung dan otot polos tidak mengandung enzim fruktosa 1,6-bisfosfatase.4. Enzim glukosa 6-fosfatase mengkatalisis reaksi : Glukosa 6-fosfatGlukosaEnzim ini terdapat dalam usus halus, hati, ginjal dan platelet, akan tetapi tidak bisa di- jumpai dalam otot dan jaringan lemak.5. Enzim gliserokinase mengkatalisis reaksi : GliserolGliserol 3-fosfatDalam reaksi ini diperlukan ATP dan menghasilkan ADP. Enzim ini terutama terdapat dalam hati dan ginjal. 6. Enzim gliserol 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis reaksi :Gliserol 3-fosfatDihidroksi aseton fosfat ( DHAP ) 7.5 Asam propionat perlu diaktivasi dahulu menjadi propionil-KoA. Ensim tiokinase mengkatalisis reaksi ini dan memerlukan ATP , KoA dan ion Mg. Selanjutnya propionil-KoA diubah menjadi D-metilmalonil-KoA, selanjutnya setelah mengalami rasemisasi akan diubah menjadi L-metilmalonil-KoA. Senyawa ini kemudian akan diubah menjadi suksinil- KoA yang akan masuk ke dalam siklus asam sitrat yang akhirnya akan diubah menjadi glukosa melalui kebalikan jalur Embden-Meyerhof.Metabolisme minor karbohidrat1. Jalur metabolisme asam uronatSelain dari jalur yang telah diterangkan di atas, glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut jalur metabolisme asam uronat.Akan tetapi manusia tidak bisa membuat asam askorbat. Karena kekurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose.Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : glukosa-6fosfat akan diubah menjadi glukosa 1- fosfat. Glukosa 1-fosfat akan bereaksi dengan UTP (uridin trifosfat) dan membentuk nukleotida aktif UDPG (uridin difosfat glukosa). Selanjutnya UDPG akan mengalami oksidasi dua tahap pada atom karbon yang keenam. Asam glukoronat (D-glucoronate) yang terbentuk oleh enzim yang tergantung pada NADPH, direduksi menjadi L-gulonat. L-gulonat merupakan bahan baku untuk membuat asam askorbat.Pada manusia, L-gulonat melalui 3-keto L-gulonat akan diubah menjadi L-xylulose. D-xylulose merupakan bagian dari HMP Shunt. Untuk bisa masuk ke dalam HMP Shunt,maka L-xylulose harus diubah dulu menjadi D-xylulose melalui silitol. Dalam proses ini diperlukan NADPH dan NAD+. Perubahan silitol menjadi D- silulosa dikatalisis enzim silulosa reduktase. D-xylulose akan diubah menjadi D-xylulose 5-fosfat, ATP bertindak sebagai donor fosfat.2. Metabolisme fruktosaFruktosa dapat difosforilasi menjadi fruktosa 6-fosfat oleh enzim heksokinase. Enzim ini juga dapat memakai glukosa dan mannosa sebagai substrat, tapi afinitas untuk fruktosa sangat kecil bila dibandingkan dengan glukosa.Fruktokinase yang terdapat dalam hati, ginjal dan usus halus, dapat mengkatalisis fruktosa dengan ATP menjadi fruktosa 1-fosfat. Harga Km untuk reaksi ini kecil sekali dan aktivitas enzim ini tidak dipengaruhi oleh puasa ataupun insulin. Sangat mungkin sekali bahwa fosforilasi dengan enzim ini merupakan reaksi fosforilasi yang utama dari fruktosa. Karena aktivitas enzim fruktokinase tidak dipengaruhi insulin maka pada penderita Diabetes Mellitus, fruktosa dapat dihilangkan dari darah dengan kecepatan yang samadi-bandingkan dengan orang normal.Fruktokinase tidak dapat memakai glukosa sebagai substrat. Selanjutnya fruktosa 1-fosfat dipecah menjadi D-gliseral dehid dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dilatalisis enzim aldolase B, yang terdapat dalam hati. Enzim ini juga bisa memakai fruktosa 1,6-bisfosfat sebagai substratnya. D-gliseraldehid dapat masuk ke dalam glikolisis melalui suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim yang terdapat dalam hepar yaitu triokinase. Enzim ini mengkatalisis fosforilasi D- gliseraldehid menjadi D-gliseraldehid 3-fosfat. Dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehi 3- fosfat (triosa fosfat) mungkin mengalami degradasi melalui jalur glikolisis atau diubah menjadi glukosa. Dalam hepar kedua triosa fosfat tersebut akan banyak yang diubah menjadi glukosa. Fruktosa akan lebih cepat mengalami glikolisis bila dibandingkan dengan glukosa, karena fruktosa tidak melewati jalur reaksi yang dikatalisis enzim fosfofruktokinase. Enzim ini mengontrol kecepatan reaksi katabolisme glukosa. Ini menyebabkan fruktosa akan membanjiri hepar dengan akibat meningkatnya sintesis asam lemak, esterifikasi asam le- mak dan sekresi Very Low Density Lipoprotein (VLDL), yang mungkin bisa meningkatkan kadar triasil gliserol.3.metabolisme galaktosaGalaktosa diserap usus dengan mudah diubah menjadi glukosa dalam hepar. Jalur yang dipakai untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa adalah sebagai berikut Galaktokinase mengkatalisis galaktosa menjadi galaktosa 1-fosfat dan dalam reaksi ini diperlukan ATP sebagai donor fosfat. Galaktosa 1-fosfat yang terbentuk akan bereaksi dengan uridin difosfat glukosa (UDPG) dan menghasilkan uridin difosfat galaktosa dan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini dikatalisis enzim galaktosa 1-fosfat uridil transferase, galaktosa menggantikan tempat glukosa.Suatu epimerase mengubah galaktosa menjadi glukosa.Reaksi ini terjadi pada suatu nukleotida yang mengandung galaktosa, peristiwa oksidasi-reduksi berlangsung dan memerlukan NAD+ sebagai ko-enzim. UDP-glukosa yang dihasilkan, dibebaskan dalam bentuk glukosa 1-fosfat. Mungkin sebelum dibebaskan digabung dulu dengan molekul glikogen, baru kemudian dipecah enzim fosforilase.4.metabolisme heksosaminHeksosamin merupakan komponen karbohidrat yang penting dalam tubuh, karena heksosamin adalah bagian dari elemen struktur jaringan tubuh. Glukosa akan diubah menjadi glukosa 6-fosfat yang oleh enzim heksosa fosfat isomerase akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat.Amino transferase mengkatalisis pemindahan gugusan amino dari glutamin dan membentuk glukosamin 6-fosfat. Reaksi selanjutnya adalah pembentukan N-asetil glukosamin 6-fosfat, N- asetil glukosamin 1-fosfat, kemudian pembentukan UDP-N-asetil glukosamin yang selanjutnya dengan asam D-glukoronat membentuk unit untuk polimerisasi yaitu sintesa asam hialuronat.Mukopolisakarida yang lain adalah khondroitin, yang strukturnya mirip asam hialuronat, be-danya pada khondroitin N-asetil D-glukosamin yang terdapat pada hialuronat diganti dengan N- asetil D-galaktosamin. Khondroitin sendiri hanya merupakan bagian yang kecil dari komposisi "extra cellular material", tapi derivat sulfatnya seperti khondroitin 4-sulfat dan khondroitin 6- sulfat merupakan komponen tulang rawan, kornea dan bagian-bagian lain tubuh dalam jaringan ikat.Dengan enzim epimerase UDP-N-asetil glukosamin diubah menjadi UDP-N-asetil galaktosamin. Basal metabolic rate (BMR)Laju metabolik dan karenanya jumlah panas yang diproduksi bervariasi bergantung pada beragam faktor, misalnya olahraga, rasa cemas, menggigil dan asupan makanan. Peningkatan aktivitas otot rangka adalah faktor yang dapat meningkatkan laju metabolik paling besar. Bahkan peningkatan ringan tonus otot menyebabkan peningkatan laju metabolik yang nyata dan berbagai tingkat aktivitas fisik secara mencolok mengubah pengeluaran energi dan produksi panas. Nilai BMR normalnya berkisar antara 65-70 kalori per jam pada laki-laki kebanyakan yang berat badannya 70 kilogram. Walaupun kebanyakan BMR terpakai dalam aktivitas esensial sistem saraf pusat, jantung, ginjal dan organ lainnya, variasi dalam BMR di antara individu yang berbeda terutama terkait pada perbedaan jumlah otot rangka dan ukuran tubuh.6Kebanyakan penurunan BMR akibat penambahan usia mungkin terkait dengan hilangnya massa otot dan penggantian massa otot tersebut dengan jaringan adiposa, yang mempunyai kecepatan metabolisme lebih rendah. Karena itu, laju metabolik seseorang ditentukan di bawah kondisi basal terstandar yang diciptakan untuk mengotrol sebanyak mungkin variabel yang dapat mengubah laju metabolik. Dengan cara ini, aktivitas metabolik yang diperlukan untuk mempertahankan fungsi tubuh dasar saat istirahat dapat ditentukan. Karena itu, apa yang disebut sebagai laju metabolik basal (BMR) adalah laju pengeluaran energi internal minimal saat terjaga.2 1. Harus beristirahat secara fisik, beristirahat setelah olahraga paling sedikit 30 menit untuk menghilangkan kontribusi kontraksi otot terhadap produksi panas.2. Harus beristirahat secara mental untuk memperkecil tonus otot rangka (orang menjadi tegang ketika cemas) dan mencegah peningkatan epinefrin, suatu hormon yang dikeluarkan sebagai respons terhadap stress yang meningkatkan laju metabolik.3. Pengukuran harus dilakukan pada suhu kamar yang nyaman sehingga yang bersangkutan tidak menggigil. Menggigil akan sangat meningkatkan laju metabolik.4. Jangan makan makanan apapun dalam 12 jam sebelum pengukuran BMR untuk menghindari termogenesis makanan atau peningkatan wajib laju metabolik yang terjadi sebagai konsekuensi asupan makanan.1

Setelah ditentukan di bawah kondisi basal, laju produksi panas perlu dibandingkan dengan nilai normal untuk orang dengan jenis kelamin,usia, berat dan tinggi yang sama, karena faktor-faktor ini mempengaruhi laju pengeluaran energi basal. Sebagai contoh, pria bertubuh besar sebenarnya memiliki laju produksi panas yang lebih tinggi daripada pria bertubuh kecil. Tetapi jika dinyatakan dalam kaitannya dengan luas permukaan tubuh total (yang mencerminkan berat dan tinggi), maka pengeluaran dalam kilokalori per jam per meter persegi luas permukaan, normalnya hampir sama. Hormon tiroid adalah penentu utama meskipun bukan satu-satunya penentu laju metabolik basal. Peningkatan hormon tiroid menyebabkan peningkatan BMR. Seperti telah disebutkan, epinefrin juga meningkatkan BMR. Laju metabolik basal bukanlah laju metabolik tubuh yang paling rendah. Laju pengeluaran energi selama tidur adalah 10% sampai 15% lebih rendah daripada BMR, mungkin disebabkan oleh karena relaksasi otot pada tahap tidur paradoksial berlangsung lebih sempurna.1,6Namun, terdapat faktor-faktor lain yang dapat memengaruhi taraf metabolisme basal yaitu: 1. Hormon tiroid meningkatkan kecepatan metabolisme jika disekresikan tiroksin dalam jumlah maksimal mencapai 50-100% di atas normal karena tiroksin meningkatkan kecepatan reaksi kimia banyak sel di dalam tubuh. Terjadi proses adaptasi kelenjar tiroid dengan peningkatan sekresi pada iklim dingin dan penurunan sekresi pada iklim panas.2. Hormon kelamin pria, testosteron, dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira 10-15%. Hormon kelamin perempuan dapat meningkatkan BMR dalam jumlah sedikit, tapi biasanya tidak bermakna. 3. Hormon pertumbuhan dapat meningkatkan kecepatan metabolisme 15-20% sebagai akibat rangsangan langsung pada metabolisme selular. 4. Demam, tanpa melihat penyebabnya, meningkatkan kecepatan reaksi kimia rata-rata 120% untuk setiap peningkatan temperatur 10C. 5. Malnutrisi lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20-30%. Penurunan ini diduga disebabkan oleh tidak adanya zat makanan yang dibutuhkan dalam sel.6

KesimpulanEnergi dalam molekul nutrien yang tidak digunakan untuk melakukan kerja diubah menjadi energi termal atau panas. Selama proses-proses biokimia, hanya sekitar 50% energi dalam molekul nutrien yang dipindahkan ke ATP sedangkan sisanya segera lenyap sebagai panas. Bahkan dalam melakukan kerja eksternal, otot-otot rangka mengubah energi kimia menjadi energi mekanis yang tidak efisien; hampir 75% energi yang digunakan lenyap sebagai panas. Karena itu, semua energi yang dibebaskan dari makanan masuk tidak secara langsung digunakan untuk kerja akhirnya menjadi panas tubuh. Namun, panas ini bukan energi yang sia-sia karena sebagian besar digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh.

Daftar Pustaka1. Davey P. At a glance medicine.Jakarta: Penerbit Erlangga; 2003.h 642. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed 6th .Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2011.h 716-7, 711-4, 734-53. Muslim H.M. Parasitologi untuk keperawatan. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h 50-14. Rumahorbo H. Asuhan keperawatan klien dengan gangguan sistem endokrin. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC; 1999. H 10-15. Sloan E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC;2004. H 306-86. Guyton AC and Hall EJ. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC, 2008.h.770, 932-45.23