BIOENERGIK(metabolisme energi & pengaturan suhu)
1
Hukum Termodinamika I :“Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan” , tapi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk lain.
Sumber energi : energi kimia (makanan)(energi input)
Pemakaian : energi kimia, mekanik, (energi output) listrik, osmotik, panas
2
Sumber energi : KH, Protein & Lemak
Bahan baku tubuh berasal dari bahan makanan
Bahan makanan penghancuran secara kimiaoleh ENZIM
Mikromolekul pembentuk karbohidrat,lipid & protein
3
Sumber energi : KH, Protein & Lemak
ProteinTelur → asam amino → sintesa albumin(mengandung albumin) serum
KarbohidratNasi → glukosa → sintesa glikogen otot(mengandung pati)
4
Sumber energi : KH, Protein & Lemak
Lemak / lipidMentega → asam lemak → lemak tubuh
gliserol
5
METABOLISME = ‘perubahan’Semua transformasi kimiawi dan energi yang
terjadi di dalam tubuh
KATABOLISME = pelepasan energi, untuk dimanfaatkan
ANABOLISME = pengambilan / penyimpanan energi
6
Metabolik interaksi “Fed State” atau metabolisme absorptif :
proses-proses anabolik Jalur reversibel condong ke proses anabolik Energi KH disintesis dan disimpan Asam amino membentuk protein,
kelebihannya disimpan
“Fasted state” or metabolisme post-absorptif : proses-proses katabolik
• Jalur condong untuk menyediakan energi bagi metabolisme
• cadangan glukosa darah organ yang membutuhkan.
“Fed State” atau metabolisme absorptif : proses-proses anabolik
Jalur reversibel condong ke proses anabolik Energi KH disintesis dan disimpan Asam amino membentuk protein,
kelebihannya disimpan
“Fasted state” or metabolisme post-absorptif : proses-proses katabolik
• Jalur condong untuk menyediakan energi bagi metabolisme
• cadangan glukosa darah organ yang membutuhkan.
7
8
Regulasi Insulin Regulasi Insulin
9
Regulasi GlukagonRegulasi Glukagon
10
Energi Aerobik & Anaerobik
Simpanan energi : glikogen, lemak & protein
Aerobik : fosforilasi oksidatif Anaerobik :
ATP ‘ready to use’ fosfokreatin glikolisis
11
Ringkasan konversi metabolik antar nutrienRingkasan konversi metabolik antar nutrien
12
13
Energi input Energi output
Food energy Metabolic pool in body
Internal work
External work
Thermal energy(heat)
Energy storage 25 %
75 %
Laju metabolik (matabolic rate) : kecepatan pemakaian energi oleh tubuh (kerja eksternal & internal), per satuan waktu.► kecepatan produksi panas► kilokalori / jam (kalori / jam)
Kalori : jumlah panas yg diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg H2O sebesar 1oC dari suhu 15oC ke 16oC.
Cara pengukuran laju metabolisme
1. Langsung : prinsip seperti kalorimeter bom. Objek dimasukkan ke ruang tertutup. Dihitung kenaikan temperatur yang dihasilkan.
2. Tidak langsung : kalori dihitung dengan mengetahui jumlah O2 yg digunakan, CO2 yg dihasilkan.
14
15
Bomb calorimeter= direct calorimetry
16
Nilai kalori bahan makanan
Bomb calorimeter (kalori potensial)
Coefficient of digestibility
Adjustment for -NH2
Nilai kalori fisiologis
Kcal/gram % Kcal/gram
CHO =4.10 97 4.0
PROT =5.65 92 -1.3 kcal/gram 4.0
FAT =9.45 92 9.0
ALCOHOL =7.0
100 7.0
Tujuan pengukuran laju metabolisme :
1. Menentukan keperluan kalori pada keadaan basal, dan selama melakukan pelbagai kerja tertentu.
2. Menyusun diit yang sesuai dengan kebutuhan kalori seeorang.
3. Membantu menegakkan diagnosa berbagai gangguan metabolisme.
17
Jumlah pemakaian energi (BB = 70 kg) selama melakukan berbagai aktivitas :
Aktivitas Energi (Kkal/jam)
Tidur DudukMengetik Jalan santaiBerenang Menaiki tangga
65100140200500
1,100
18
19
Penggunaan energi harian
1.Basal Metabolic Rate (BMR) - 60-75%
2.pencernaan & penyimpanan makanan – 10%
3. Aktivitas fisik – 15-30%
20
1.BMR (Tingkat Metabolik Dasar)
Berupa jumlah terkecil pemakaian energi internal dalam keadaan terjaga.
Untuk mempertahankan kehidupan dalam keadaan minimal (aktivitas metabolik dasar)
mencakup :- pertumbuhan, perbaikan, maintenance sel. -transmisi saraf -metabolisme otot dalam keadaan istirahat.
Nilai normal : berkisar 900 – 1900 kkal.
Kondisi pengukuran BMR :
1. Istirahat fisik, minimal 30 menit.2. Istirahat mental (untuk memperkecil :
tonus otot rangka & sekresi epinefrin)3. Suhu ruangan nyaman (tidak kepanasan
& tidak kedinginan)4. Tidak makan dalam 12 jam terakhir
21
2222
BMR tinggi pada :BMR tinggi pada :Usia mudaUsia mudaPermukaan tubuh luasPermukaan tubuh luasStress, demamStress, demamHyperthyroidismHyperthyroidismKehamilan Kehamilan
BMR rendah pada :BMR rendah pada :Pertambahan usiaPertambahan usiapuasapuasamalnutrisimalnutrisi
2. Aktivitas fisik (Kerja otot)Besarnya bergantung pada :
Jumlah otot yang terlibat Berat yang dipindahkan Masa / lamanya aktivitas
Kerja otot yang ringan ; duduk, berdiri, mengenakan pakaian akan menaikkan metabolisme 25-60 % di atas taraf basal.
Kerja mental yang berat; pemecahan soal matematik hanya menaikkan 3-4 % (Benedict). 23
3. Pemasukan makanan
Peningkatan produksi panas akibat pemasukan makanan disebut sebagai Specifik Dynamic Action (SDA) .
Kenaikan panas dimulai 1 jam setelah masuk makanan, maksimum pada jam ketiga, dan dipertahankan di atas taraf basal selama 6 jam / lebih.
SDA paling tinggi disebabkan protein (30 %). Karbohidrat 6 % dan lemak 4 %. SDA makanan campuran rata-rata ± 10 %.
24
Pengaruh Suhu lingkungan & suhu tubuh
Batas nyaman suhu “comfort zone” : pria 28-31oC, wanita 27-33oC. Dalam batas ini tidak ada pengeluaran keringat ataupun menggigil.
Suhu lingkungan rendah merangsang produksi panas tubuh.
Kenaikan suhu tubuh akan menaikkan taraf metabolisme. Kenaikan suhu tubuh 1oC akan meningkatkan taraf basal sebesar 13-14 %.
25
Pengaruh hormon
Berbagai hormon dapat mempengaruhi metabolisme energi
Penting : katekolamin- epinefrin & norepinefrin dan tiroksin.
Sekresi maksimal katekolamin dapat meningkatkan metabolisme 30-80 % (efek terhadap lemak & karbohidrat)
Tiroksin mempengaruhi oksidasi seluler. Pada hipotiroid BMR 25-40 % dibawah normal, hipertiroid BMR 40-80 di atas normal.
26
3 status keseimbangan energi
Balanced energy intake: not losing or gaining weight
Negative energy balance (weight loss): energy intake < energy expended
Positive energy balance (weight gain): energy intake > energy expended
27
SUHU TUBUH
28
29
Kenapa menjaga keseimbangan ST menjadi PENTING ?
Laju aktifitas ENZIM dipengaruhi oleh Laju aktifitas ENZIM dipengaruhi oleh Temperatur/SuhuTemperatur/Suhu
TemperatureTemperature
ActivitActivityy ReversiblReversibl
eeNon-Non-ReversibleReversible
37°C37°C43°C43°C
55°C55°C
30
Manusia adalah homeothermic. ST internal (core) : 36.1 - 37.80C.
Suhu normal → metabolisme sel stabil
↑ suhu tubuh (41oC) → kejang (gangguan fungsi saraf)(43oC) → denaturasi
protein irreversibel → kematian
↓ suhu tubuh → ↓ aktivitas metab. ↓ Kebutuhan O2
31
32
Termoregulatorik
Suhu inti (central core)SSPThoraks, abdomen, otot-otot rangka
Suhu lapisan pembungkus (outer shell)Kulit & jaringan subkutis
Range : oral → 36,1 – 37,2 oC
rektal → 36,1 – 37,8 oC
33
Body Temperatures: Core and Skin
COLD HOT
Skin temperature tends to be colder than core temperature at a normal state
Normal33-34o C
27o C 47o C37o C
27o C 47o C37o C
Normal37o C
Core Temperature
Skin Temperature
34
Variasi suhu tubuh :
Biological clock (jam biologis)↓ Morning ( 6-7 am ), ↑ evening ( 5-7 pm)
Menstrual cycleovulation – menstruation : ↑ 0,5oC
Exercise Suhu lingkungan yg ekstrim
keseimbangan ST menyerupai keseimbangan ENERGY
35
Heat Gain (HG) = Pembentukan Panas
Heat Loss (HL) = Pembuangan Panas
HG >> HL = + ST meningkat
HG << HL = - ST menurun
HG = HL = 0 ST tidak berubah
Regulation of Body Temperature
36Figure 24.25
Faktor pembentuk panas (HG):
BMR Aktivitas otot Hormon : tiroksin, katekolamin
(adrenalin, noradrenalin) SDA makanan
Lingkungan (radiasi, konduksi) menggigil
37
Faktor pengeluaran panas (HL): Radiasi Konduksi terpenting Konveksi evaporasi Urine & Feces
38
39
HIPOTALAMUS ; sensitivitas 0,01oC
TERMORESEPTOR
REGIO POSTERIOR REGIO ANTERIOR
↑ HEAT GAIN↓ HEAT LOSS
↓ HEAT GAIN↑ HEAT LOSS
Suhu dingin Suhu panasmengaktifkan
Respon tubuh terhadap perubahan suhu
Somatik Otonomik Hormonal Perilaku
40
41
Respon terhadap suhu panas
Respon somatik : berkipas, mencari tempat teduh
Respon otonom : vasodilatasi pembuluh kulit, berkeringat.
Respon hormonal : -
Respon perilaku: apatis, malas bergerak, minum, pakaian tipis.
42
Respon terhadap suhu dingin
Respon somatik : menggigil, berolahraga
Respon otonom : vasokonstriksi, piloereksi
Respon hormonal (humoral) : sekresi epinefrin
Respon perilaku (behavior) : mengenakan pakaian tebal, curling up, makan.
Various Sites to Measure Skin Temperature
43
Istilah
Afibril: suhu tubuh normal Pireksia: suhu di atas normal Hiperpireksia: demam tinggi
(>41oC) Hipotermia: suhu tubuh dibawah
normal.
44
DEMAM
45
DEMAM Demam – peningkatan suhu tubuh
akibat adanya peningkatan suhu set point di hipotalamus.
Hipertermia – peningkatan suhu tubuh akibat ketidakseimbangan antara pembentukan dan pembuangan panas.
46
47
Virus, bakteria
Kompleks imunSel tumor
Pirogen endogen : Cytokines
Menaikkan set point di hipotalamus
Prostaglandin
HYPOTHALAMUS
antipiretik
Patofisiologi demam
48
- menggigil
- merinding
- vasokonstriksi
- Merasa ‘kedinginan’
49
Patofisiologi demam
bila “thermostat” hipotalamus kembali normal (karena diberi antipiretik atau penyakit sembuh), suhu kembali turun ke nilai normal:
•berkeringat
•Vasodilatasi
•Merasa ‘kepanasan’
Top Related