BAB 1
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Metabolisme sel adalah proses-proses pengubahan biokamis yang terjadi di dalam sel dan dapat di bedakan menjadi anabolisme atau penyusunan dan katabolisme atau penguraian.
Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekulorganik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme.. .
Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekulorganik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme.. .
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:
Ø Apa sajakah jenis-jenis metabolisme?
Ø Bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolisme?
C. Tujuan Penulisan
Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui apa manfaat dan peran metabolisme.
D. Manfaat Penulisan
Penulisan ini memberikan beberapa manfaat terutama dalam aspek akademis dimana masyarakat dapat mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolisme.
BAB II
PEMBAHASAN
1.Metabolisme
Metabolisme adalah pertukaran zat antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara suatusel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya.Metabolisme berasal dari kata Yunani“Metabole” berarti perubahan. Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antara satu sel atau secara keseluruhan dengan lingkungannya. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan. Sebelum sel melakukan pembelahan, maka protoplasma akan aktif mengumpulkan serta mensintesa karbohidrat, protein, lemak dan banyak lagi senyawa kompleks yang merupakan bagian dari protoplasma dan dinding sel. Bahan dasar untuk sintesa senyawa organic tersebut adalah unsur-unsur organic yang diserap oleh akar dan gula yang dibentuk dari karbon dioksida dan air pada proses fotosintesa (asimilasi karbon).
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.
meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang Metabolisme penting dalam metabollisme adalah perenannya dalam penawar racun atau detoksifikasi.
Proses metabolisme yang terjadi didalam sel merupakan aktivitas yang sangat terkoordinasi, melibatkan kerjasama berbagai system enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi secara bertahap dan memerlukan pengaturan metabolic untuk mengendalikan mekanisme reaaksinya.
Bagi organisme hidup memiliki 3 fungsi spesifik, yaitu :
Untuk memperoleh energi kimia dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan yang kaya energi yang berasal dari lingkungan.
Untuk mengubah molekul zat-zat makanan (nutrisi) menjadi perkursor unit pembangun bagi biomolekul sel.
Untuk menyusun unit-unit pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain. Untuk membentuk dan merombak biomolekul.
Peran Metabolisme
Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino, dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti: sumber energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel. Zat-zat lain yang berasal dari protein berguna untuk pertumbuhan dan reparasi jaringan tubuh. Hasil metabolisme tersebut kemudian dimanfaatkan oleh tubuh untuk berbagai keperluan antara lain: sumber energi, menggangti jaringan yang rusak, pertumbuhan, dsb.
Metabolisme adalah seluruh reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel tubuh makhluk hidup. Metabolisme dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam proses yaitu anabolisme (penyusunan) dan katabolisme (penguraian). Anabolisme adalah sintesis makromolekul seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat dari bahanbahan yang kecil. Proses sintesis demikian tidak dapat berlangsung tanpa adanya masukan energi. Secara langsung atau tidak langsung, ATP merupakan sumber energi bagi semua aktifitas anabolik di dalam sel. Metabolisme memerlukan keberadaan enzim agar prosesnya berjalan cepat. Hasil proses metabolism berupa energi dan zat-zat lain yang diperlukan oleh tubuh.
Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat merupakan sumber utama energi dan panas tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi dan panas tubuh.
Karbohidrat sebagian besar dalam bentuk glukosa (sekitar 80%), lainnya dalam bentuk fruktosa dan galaktosa. Fruktosa dan galaktosa setelah diserap akan segera diubah menjadi glukosa, hanya sedikit yang tetap dalam bentuk fruktosa dan galaktosa.
Glukosa dalam darah masuk lewat vena porta hepatica kemudian masuk ke sel hati. Selanjutnya glukosa diubah menjadi glikogen (glikogenesis). Sebaliknya, jika tubuh kekurangan glukosa, maka glikogen akan segera diubah lagi menjadi glukosa (glikogenolisis). Hal ini dapat terjadi di hati karena hati memiliki kedua enzim yang berperan dalam katabolisme maupun anabolisme karbohidrat.
Glukagon berperan merangsang proses glikogenolisis dan glukoneogenesis. Insulin berperan untuk meningkatkan sintesis glikogen.
Perpindahan Glukosa Lewat Membran Sel
Molekul glukosa setelah berada pada cairan jaringan (interseluler) tidak serta merta dapat melewati membran sel yang bersifat selektif permiabel bagi glukosa. Glukosa dapat masuk ke dalam sitoplasma melalui mekanisme difusi fasilitasi dengan menggunakan bantuan (difasilitasi) oleh protein karier yang dirangsang oleh hormon insulin (kemampuannya 10 kali lipat bila dibanding tanpa ada insulin).
Sedangkan disakarida tidak dapat masuk ke dalam sel.
Regulasi Kadar Glukosa Darah
Kadar glukosa darah dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut: Jumlah dan jenis makanan, kecepatan digesti makanan, ekskresi, latihan (olah raga), kondisi psikologis, dan reproduksi. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi baik secara terpisah (sendiri-sendiri) atau bersamaan terhadap proses fisiologis yang mengatur kadar glukosa darah. Jika makanan terbatas, maka latihan mampu menurunkan kadar glukosa darah. Penurunan kadar glukosa darah dikenali oleh sel α pankreas menghasilkan hormon glukagon yang merangsang sel hati membesaskan glukosa dari glikogen sehingga kadar gula darah kembali normal. Sebaliknya oleh sesuatu hal (makanan) kadar gula darah naik, maka sel β pankreas menghasilkan insulin berperan meningkatkan pengambilan glukosa dari darah ke dalam sel hati dan sel lainnya, sehingga kadar glukosa darah kembali ke normal.
Glikogenesis
Glukosa setelah masuk ke dalam sel akan bergabung dengan gugus posfat radikal menjadi Glu-6-P (Posforilasi):
Posforilasi glukosa tersebut bersifat reversibel. Glu-6-P dapat langsung digunakan untuk sumber energi atau disimpan dalam bentuk glikogen. Jika konsumsi karbohidrat berlebihan sehingga intake glukosa melimpah sedangkan pembongkaran glukosa untuk sumber tenaga berkurang, maka glukosa akan diubah menjadi glikogen (glikogenesis). Glikogenesis diregulasi oleh insulin.
Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui apa manfaat dan peran metabolisme.
D. Manfaat Penulisan
Penulisan ini memberikan beberapa manfaat terutama dalam aspek akademis dimana masyarakat dapat mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolisme.
BAB II
PEMBAHASAN
1.Metabolisme
Metabolisme adalah pertukaran zat antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara suatusel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya.Metabolisme berasal dari kata Yunani“Metabole” berarti perubahan. Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antara satu sel atau secara keseluruhan dengan lingkungannya. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan. Sebelum sel melakukan pembelahan, maka protoplasma akan aktif mengumpulkan serta mensintesa karbohidrat, protein, lemak dan banyak lagi senyawa kompleks yang merupakan bagian dari protoplasma dan dinding sel. Bahan dasar untuk sintesa senyawa organic tersebut adalah unsur-unsur organic yang diserap oleh akar dan gula yang dibentuk dari karbon dioksida dan air pada proses fotosintesa (asimilasi karbon).
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.
meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang Metabolisme penting dalam metabollisme adalah perenannya dalam penawar racun atau detoksifikasi.
Proses metabolisme yang terjadi didalam sel merupakan aktivitas yang sangat terkoordinasi, melibatkan kerjasama berbagai system enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi secara bertahap dan memerlukan pengaturan metabolic untuk mengendalikan mekanisme reaaksinya.
Bagi organisme hidup memiliki 3 fungsi spesifik, yaitu :
Untuk memperoleh energi kimia dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan yang kaya energi yang berasal dari lingkungan.
Untuk mengubah molekul zat-zat makanan (nutrisi) menjadi perkursor unit pembangun bagi biomolekul sel.
Untuk menyusun unit-unit pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain. Untuk membentuk dan merombak biomolekul.
Peran Metabolisme
Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino, dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti: sumber energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel. Zat-zat lain yang berasal dari protein berguna untuk pertumbuhan dan reparasi jaringan tubuh. Hasil metabolisme tersebut kemudian dimanfaatkan oleh tubuh untuk berbagai keperluan antara lain: sumber energi, menggangti jaringan yang rusak, pertumbuhan, dsb.
Metabolisme adalah seluruh reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel tubuh makhluk hidup. Metabolisme dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam proses yaitu anabolisme (penyusunan) dan katabolisme (penguraian). Anabolisme adalah sintesis makromolekul seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat dari bahanbahan yang kecil. Proses sintesis demikian tidak dapat berlangsung tanpa adanya masukan energi. Secara langsung atau tidak langsung, ATP merupakan sumber energi bagi semua aktifitas anabolik di dalam sel. Metabolisme memerlukan keberadaan enzim agar prosesnya berjalan cepat. Hasil proses metabolism berupa energi dan zat-zat lain yang diperlukan oleh tubuh.
Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat merupakan sumber utama energi dan panas tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi dan panas tubuh.
Karbohidrat sebagian besar dalam bentuk glukosa (sekitar 80%), lainnya dalam bentuk fruktosa dan galaktosa. Fruktosa dan galaktosa setelah diserap akan segera diubah menjadi glukosa, hanya sedikit yang tetap dalam bentuk fruktosa dan galaktosa.
Glukosa dalam darah masuk lewat vena porta hepatica kemudian masuk ke sel hati. Selanjutnya glukosa diubah menjadi glikogen (glikogenesis). Sebaliknya, jika tubuh kekurangan glukosa, maka glikogen akan segera diubah lagi menjadi glukosa (glikogenolisis). Hal ini dapat terjadi di hati karena hati memiliki kedua enzim yang berperan dalam katabolisme maupun anabolisme karbohidrat.
Glukagon berperan merangsang proses glikogenolisis dan glukoneogenesis. Insulin berperan untuk meningkatkan sintesis glikogen.
Perpindahan Glukosa Lewat Membran Sel
Molekul glukosa setelah berada pada cairan jaringan (interseluler) tidak serta merta dapat melewati membran sel yang bersifat selektif permiabel bagi glukosa. Glukosa dapat masuk ke dalam sitoplasma melalui mekanisme difusi fasilitasi dengan menggunakan bantuan (difasilitasi) oleh protein karier yang dirangsang oleh hormon insulin (kemampuannya 10 kali lipat bila dibanding tanpa ada insulin).
Sedangkan disakarida tidak dapat masuk ke dalam sel.
Regulasi Kadar Glukosa Darah
Kadar glukosa darah dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut: Jumlah dan jenis makanan, kecepatan digesti makanan, ekskresi, latihan (olah raga), kondisi psikologis, dan reproduksi. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi baik secara terpisah (sendiri-sendiri) atau bersamaan terhadap proses fisiologis yang mengatur kadar glukosa darah. Jika makanan terbatas, maka latihan mampu menurunkan kadar glukosa darah. Penurunan kadar glukosa darah dikenali oleh sel α pankreas menghasilkan hormon glukagon yang merangsang sel hati membesaskan glukosa dari glikogen sehingga kadar gula darah kembali normal. Sebaliknya oleh sesuatu hal (makanan) kadar gula darah naik, maka sel β pankreas menghasilkan insulin berperan meningkatkan pengambilan glukosa dari darah ke dalam sel hati dan sel lainnya, sehingga kadar glukosa darah kembali ke normal.
Glikogenesis
Glukosa setelah masuk ke dalam sel akan bergabung dengan gugus posfat radikal menjadi Glu-6-P (Posforilasi):
Posforilasi glukosa tersebut bersifat reversibel. Glu-6-P dapat langsung digunakan untuk sumber energi atau disimpan dalam bentuk glikogen. Jika konsumsi karbohidrat berlebihan sehingga intake glukosa melimpah sedangkan pembongkaran glukosa untuk sumber tenaga berkurang, maka glukosa akan diubah menjadi glikogen (glikogenesis). Glikogenesis diregulasi oleh insulin.
Pembentukan glikogen dapat terjadi di semua sel tubuh terutama di hati dan otot (5-8 % dari seluruh sel). Selain itu, glukosa dapat dipecah menjadi asetil Ko-A kemudian diubah menjadi lemak yang kemudian disimpan di dalam hati dan jaringan adiposa (lemak) terutama di peritoneum.
Glikolisis
Proses ini disebut respirasi anaerob (glykolisis anaerob). Ada 2 (dua) jalur yaitu:
1. Jalur Embden Meyerhof
2. Heksosamonoposfat shunt
Asam piruvat selanjutnya akan mengalami beberapa kemungkinan diubah menjadi:
1. Asam laktat dengan menghasilkan 2 mol ATP. Peristiwa ini meningkat pada saat tubuh kekurangan oksigen, misalnya pada saat latihan atau bekerja terlalu keras. Asam laktat yang dihasilkan ini dapat menurunkan pH yang akan mempengaruhi daya hidup sel.
2. Asetaldehida kemudian menjadi alkohol. Proses ini disebut fermentasi (hanya terjadi pada bakteri, jamur dan tumbuhan).
3. Asetil Ko-A selanjutnya siklus Kreb’s dan transport electron menjadi ATP.
Glikolisis
Proses ini disebut respirasi anaerob (glykolisis anaerob). Ada 2 (dua) jalur yaitu:
1. Jalur Embden Meyerhof
2. Heksosamonoposfat shunt
Asam piruvat selanjutnya akan mengalami beberapa kemungkinan diubah menjadi:
1. Asam laktat dengan menghasilkan 2 mol ATP. Peristiwa ini meningkat pada saat tubuh kekurangan oksigen, misalnya pada saat latihan atau bekerja terlalu keras. Asam laktat yang dihasilkan ini dapat menurunkan pH yang akan mempengaruhi daya hidup sel.
2. Asetaldehida kemudian menjadi alkohol. Proses ini disebut fermentasi (hanya terjadi pada bakteri, jamur dan tumbuhan).
3. Asetil Ko-A selanjutnya siklus Kreb’s dan transport electron menjadi ATP.
Glikogenolysis
Pada saat seseorang berpuasa atau sedang melakukan aktivitas (latihan olahraga,
bekerja) yang berlebihan akan menyebabkan turunnya kadar glukosa darah
menjadi 60 mg/100ml darah.
Glukoneogenesis
Apabila ketersediaan glukosa tidak tercukupi, maka lemak dan protein akan diubah
menjadi asetil koenzim A (Asetil Ko-A) sehingga dapat masuk ke siklus Kreb's.
Peristiwa pembentukan glukosa dari asam amino dan asam lemak disebut
glukoneogenesis.
Respirasi (Okisidasi) Seluler
Glukosa di dalam sel dipecah secara oksidasi dengan menggunakan molekul
oksigen menjadi karbondioksida (CO2), air (H2O), energi (ATP), dan panas. Jika
kadar oksigen tercukupi, maka asam piruvat selanjutnya akan diubah menjadi asetil koenzim A (Asetil Ko-A) sehingga dapat masuk ke siklus Kreb's, atau setelah menjadi asetil Ko-A kemudian masuk ke dalam siklus Kreb's dengan menghasilkan NADH (nicotin amid dinucleotid), FAD (Flavin adenin dinucleotid), ATP (adenosine trifosfat), CO2 dan H2O. Peristiwa ini terjadi di dalam mitokondria atau sering disebut respirasi seluler.
Transport electron: mengubah NADH dan FADH menjadi ATP di dalam membran
dalam mitokondria. Satu mol glukosa akan menghasilkan sebanyak 36 mol ATP
(netto). Satu mol glukosa (180 gr glukosa) menghasilkan 686.000 kalori setara 36
ATP. Selain dari glukosa, ATP dapat dihasilkan dari pemecahan asam lemak dan
asam amino.
Organ-organ yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat.
1. Hati (hepar/liver) merupakan organ homeostatik yang berperan penting dalam menjaga kadar gula darah (KGD) agar tetap berada pada kondisi serasi dan seimbang (homeostasis).
. Selain itu,
hati juga memiliki fungsi lain sebagai berikut:
· Sintesis protein dan degradasi serta pembentukan urea dari nitrogen
2) Sintesis, penyimpanan dan penggunaan lipid
· Pembentukan empedu untuk digesti lemak
· Inaktivasi senyawa kimia, detoksifikasi racun oleh sel retikuloendothelial
· (SER)
· Absorpsi dan penyimpanan zat anti-anemik yang penting untuk pematangan
· (maturasi) eritrosit.
2. Pankreas merupakan organ yang memiliki kemampuan sebagai eksokrin
maupun endokkrin. Bagian endokrin kelenjar pankreas yakni bagian pulau
Langerhans tersusun atas sel α dan sel β yang berperan menghasilkan hormon
yang mengontrol metabolisme karbohidrat yaitu:
1) Glukagon, disekresikan oleh sel α (alfa) pankreas, berperan sebagai faktor hiperglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan meningkatnya kadar glukosa darah. Karena glukagon berperan merangsang proses glikogenolisis dan glukoneogenesis. Glukagon bersifat lebih poten dari pada
epinefrin.
2) Insulin, disekresikan oleh sel β (beta) pankreas, merupakan faktor hipoglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan penurunan kadar glukosa darah. Insulin berperan untuk meningkatkan sintesis glikogen.
Pada saat seseorang berpuasa atau sedang melakukan aktivitas (latihan olahraga,
bekerja) yang berlebihan akan menyebabkan turunnya kadar glukosa darah
menjadi 60 mg/100ml darah.
Glukoneogenesis
Apabila ketersediaan glukosa tidak tercukupi, maka lemak dan protein akan diubah
menjadi asetil koenzim A (Asetil Ko-A) sehingga dapat masuk ke siklus Kreb's.
Peristiwa pembentukan glukosa dari asam amino dan asam lemak disebut
glukoneogenesis.
Respirasi (Okisidasi) Seluler
Glukosa di dalam sel dipecah secara oksidasi dengan menggunakan molekul
oksigen menjadi karbondioksida (CO2), air (H2O), energi (ATP), dan panas. Jika
kadar oksigen tercukupi, maka asam piruvat selanjutnya akan diubah menjadi asetil koenzim A (Asetil Ko-A) sehingga dapat masuk ke siklus Kreb's, atau setelah menjadi asetil Ko-A kemudian masuk ke dalam siklus Kreb's dengan menghasilkan NADH (nicotin amid dinucleotid), FAD (Flavin adenin dinucleotid), ATP (adenosine trifosfat), CO2 dan H2O. Peristiwa ini terjadi di dalam mitokondria atau sering disebut respirasi seluler.
Transport electron: mengubah NADH dan FADH menjadi ATP di dalam membran
dalam mitokondria. Satu mol glukosa akan menghasilkan sebanyak 36 mol ATP
(netto). Satu mol glukosa (180 gr glukosa) menghasilkan 686.000 kalori setara 36
ATP. Selain dari glukosa, ATP dapat dihasilkan dari pemecahan asam lemak dan
asam amino.
Organ-organ yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat.
1. Hati (hepar/liver) merupakan organ homeostatik yang berperan penting dalam menjaga kadar gula darah (KGD) agar tetap berada pada kondisi serasi dan seimbang (homeostasis).
. Selain itu,
hati juga memiliki fungsi lain sebagai berikut:
· Sintesis protein dan degradasi serta pembentukan urea dari nitrogen
2) Sintesis, penyimpanan dan penggunaan lipid
· Pembentukan empedu untuk digesti lemak
· Inaktivasi senyawa kimia, detoksifikasi racun oleh sel retikuloendothelial
· (SER)
· Absorpsi dan penyimpanan zat anti-anemik yang penting untuk pematangan
· (maturasi) eritrosit.
2. Pankreas merupakan organ yang memiliki kemampuan sebagai eksokrin
maupun endokkrin. Bagian endokrin kelenjar pankreas yakni bagian pulau
Langerhans tersusun atas sel α dan sel β yang berperan menghasilkan hormon
yang mengontrol metabolisme karbohidrat yaitu:
1) Glukagon, disekresikan oleh sel α (alfa) pankreas, berperan sebagai faktor hiperglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan meningkatnya kadar glukosa darah. Karena glukagon berperan merangsang proses glikogenolisis dan glukoneogenesis. Glukagon bersifat lebih poten dari pada
epinefrin.
2) Insulin, disekresikan oleh sel β (beta) pankreas, merupakan faktor hipoglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan penurunan kadar glukosa darah. Insulin berperan untuk meningkatkan sintesis glikogen.
4. Medulla adrenal tersusun atas sel kromafin yang berperan menghasilkan hormon epinefrin (adrenalin) atau disebut juga katekolamin. total konsumsi oksigen meningkat sampai 30%. Misalnya pada pelari maraton, epinefrin akan mempengaruhi kerja jantung dan sirkulasi, sehingga meningkatkan jumlah denyut jantung dan tekanan darah dengan mengubah diameter arteriole akibatnya darah dari viscera akan berpindah ke kulit dan otot, sehingga metabolisme di otot meningkat. Mekanismenya sbb.:
· Glukosa dibebaskan dari timbunan (cadangan) glikogen melalui mekanisme
· glikogenolisis di hati
· Sekresi insulin dihambat
· Penurunan kadar gula darah secara langsung merangsang saraf sympatis
· yang menginervasi medulla adrenal untuk mensekresikan epinefrin
· Epinefrin akan meningkatkan glikogenolisis pada otot dan hati sehingga meningkatkan kadar gula darah kemudian glukosa-6-posfat
· Apabila kebutuhan glukosa telah tercukupi, maka akan terjadi hiperglikemi, kemudian akan terjadi glikogenesis, sekresi insulin meningkat dan sekresi epinefrin dihambat.
4. Kelenjar tiroid (thyroid)
Kelenjar tiroid mensekresikan hormon tiroksin yang berperan untuk meningkatkan metabolisme terutama oksidasi seluler.
Metabolisme Lemak
Unsur lemak dalam makanan (dietary lipids) yang memiliki peranan penting dalam proses fisiologis adalah: trigliserida (TG), posfolipid (PL), dan kolesterol (Kol).
�� Trigliserida terusun atas asam lemak (free fatty acids, FFA) dan gliserol.
�� Kolesterol kebanyakan berasal dari kolesterol hewan, sedangkan kolesterol
dari tumbuhan sukar diserap usus. Kolesterol dalam makanan (hewani) terutama berasal dari otak, kuning telur, hati, dan lemak hewan lainnya.
Kolesterol makanan dalam wujud sebagai kolesterol ester.
Asam lemak setelah diserap oleh sel mukosa usus halus dengan cara difusi, kemudian di dalam sel mukosa asam lemak dan gliserol mengalami resintesis (bergabung lagi) menjadi trigliserida. Kolesterol juga mengalami reesterifikasi menjadi ester kolesterol. Trigliserida dan ester kolesterol bersatu diselubungi oleh protein menjadi kilomikron (chylomicron). Protein penyusun selubung kilomikron disebut apoprotein. Selubung protein berfungsi mencegah antarmolekul lemak bersatu dan membentuk bulatan besar yang dapat mengganggu sirkulasi darah.
Kilomikron keluar dari sel mukosa usus secara eksositosis (kebalikan dari pinositosis) kemudian diangkut lewat sistem limfatik (ductus thoracicus → cysterna chili) dan selanjutnya masuk ke dalam sirkulasi darah (vena subclavia). Kadar kilomikron dalam plasma darah meningkat 2 - 4 jam setelah makan. Kilomikron di dalam pembuluh darah dihidrolisis oleh enzim lipase endotel menjadi menjadi asam lemak (FFA) dan gliserol. FFA dibebaskan dari kilomikron dan selanjutnya disimpan dalam jaringan lemak (adipose tissue) atau jaringan perifer. Kilomikron yang telah kehilangan asam lemak dengan demikian banyak mengandung kolesterol dan tetap berada di dalam sirkulasi disebut chylomicron remnant (sisa kilomikron) dan akhirnya menuju ke hati yang selanjutnya didegradasi di dalam lisosom. Sedangkan gliserol langsung diabsorpsi ke pembuluh darah porta hepatica.
Pengangkutan Asam Lemak dan Kolesterol
Pengangkutan asam lemak dan kolesterol dapat dibedakan menjadi 2 jalur:
1. Tahap pengangkutan asam lemak dan kolesterol dari usus ke hati dalam bentuk kilomikron (eksogenus). Dalam sirkulasi darah, TG yang terdapat dalam kilomikron dihidrolisis menjadi asam lemak (FFA) dan gliserol oleh enzim lipase yang dihasilkan oleh permukaan endotel pembuluh darah. Namun demikian, tidak semua TG dapat dihidrolisis secara sempurna. Asam lemak bebas (FFA) yang dihasilkan kemudian dibawa ke dalam jaringan lemak (adipose tissue) selanjutnya mengalami reesterifikasi menjadi TG, atau FFA tetap berada di plasma berikatan dengan albumin. Selain itu, FFA juga diambil oleh sel hati, sel otot rangka, dan sel otot jantung. Di jaringan tersebut, FFA digunakan sebagai
sumber energi, atau disimpan dalam bentuk lemak netral (trigliserida).
· Glukosa dibebaskan dari timbunan (cadangan) glikogen melalui mekanisme
· glikogenolisis di hati
· Sekresi insulin dihambat
· Penurunan kadar gula darah secara langsung merangsang saraf sympatis
· yang menginervasi medulla adrenal untuk mensekresikan epinefrin
· Epinefrin akan meningkatkan glikogenolisis pada otot dan hati sehingga meningkatkan kadar gula darah kemudian glukosa-6-posfat
· Apabila kebutuhan glukosa telah tercukupi, maka akan terjadi hiperglikemi, kemudian akan terjadi glikogenesis, sekresi insulin meningkat dan sekresi epinefrin dihambat.
4. Kelenjar tiroid (thyroid)
Kelenjar tiroid mensekresikan hormon tiroksin yang berperan untuk meningkatkan metabolisme terutama oksidasi seluler.
Metabolisme Lemak
Unsur lemak dalam makanan (dietary lipids) yang memiliki peranan penting dalam proses fisiologis adalah: trigliserida (TG), posfolipid (PL), dan kolesterol (Kol).
�� Trigliserida terusun atas asam lemak (free fatty acids, FFA) dan gliserol.
�� Kolesterol kebanyakan berasal dari kolesterol hewan, sedangkan kolesterol
dari tumbuhan sukar diserap usus. Kolesterol dalam makanan (hewani) terutama berasal dari otak, kuning telur, hati, dan lemak hewan lainnya.
Kolesterol makanan dalam wujud sebagai kolesterol ester.
Asam lemak setelah diserap oleh sel mukosa usus halus dengan cara difusi, kemudian di dalam sel mukosa asam lemak dan gliserol mengalami resintesis (bergabung lagi) menjadi trigliserida. Kolesterol juga mengalami reesterifikasi menjadi ester kolesterol. Trigliserida dan ester kolesterol bersatu diselubungi oleh protein menjadi kilomikron (chylomicron). Protein penyusun selubung kilomikron disebut apoprotein. Selubung protein berfungsi mencegah antarmolekul lemak bersatu dan membentuk bulatan besar yang dapat mengganggu sirkulasi darah.
Kilomikron keluar dari sel mukosa usus secara eksositosis (kebalikan dari pinositosis) kemudian diangkut lewat sistem limfatik (ductus thoracicus → cysterna chili) dan selanjutnya masuk ke dalam sirkulasi darah (vena subclavia). Kadar kilomikron dalam plasma darah meningkat 2 - 4 jam setelah makan. Kilomikron di dalam pembuluh darah dihidrolisis oleh enzim lipase endotel menjadi menjadi asam lemak (FFA) dan gliserol. FFA dibebaskan dari kilomikron dan selanjutnya disimpan dalam jaringan lemak (adipose tissue) atau jaringan perifer. Kilomikron yang telah kehilangan asam lemak dengan demikian banyak mengandung kolesterol dan tetap berada di dalam sirkulasi disebut chylomicron remnant (sisa kilomikron) dan akhirnya menuju ke hati yang selanjutnya didegradasi di dalam lisosom. Sedangkan gliserol langsung diabsorpsi ke pembuluh darah porta hepatica.
Pengangkutan Asam Lemak dan Kolesterol
Pengangkutan asam lemak dan kolesterol dapat dibedakan menjadi 2 jalur:
1. Tahap pengangkutan asam lemak dan kolesterol dari usus ke hati dalam bentuk kilomikron (eksogenus). Dalam sirkulasi darah, TG yang terdapat dalam kilomikron dihidrolisis menjadi asam lemak (FFA) dan gliserol oleh enzim lipase yang dihasilkan oleh permukaan endotel pembuluh darah. Namun demikian, tidak semua TG dapat dihidrolisis secara sempurna. Asam lemak bebas (FFA) yang dihasilkan kemudian dibawa ke dalam jaringan lemak (adipose tissue) selanjutnya mengalami reesterifikasi menjadi TG, atau FFA tetap berada di plasma berikatan dengan albumin. Selain itu, FFA juga diambil oleh sel hati, sel otot rangka, dan sel otot jantung. Di jaringan tersebut, FFA digunakan sebagai
sumber energi, atau disimpan dalam bentuk lemak netral (trigliserida).
2. Tahap pengangkutan asam lemak dan kolesterol dari hati ke seluruh tubuh
dalam bentuk lipoprotein (endogenus). Di hati, asam lemak diresintesis menjadi TG yang kemudian bergabung dengan kolesterol, posfolipid, dan protein menjadi very low density lipoprotein (VLDL). Fungsi VLDL adalah untuk mengangkut (transpor) TG dari hati ke seluruh jaringan tubuh. Selain dalam bentuk VLDL, TG juga diedarkan ke seluruh tubuh dalam bentuk intermedier density lipoprotein (IDL), low density lipoprotein (LDL), dan high density lipoprotein (HDL). Pembebasan asam lemak dari VLDL dengan cara hidrolisis oleh enzim lipase memerlukan heparin (sebagai kofaktor). VLDL yang telah kehilangan FFA berubah menjadi IDL. IDL setelah dihidrolisis oleh lipase akan kehilangan asam lemak kemudian berubah menjadi LDL. LDL memberikan kolesterol ke jaringan untuk sintesis membran sel dan hormon steroid. IDL memberikan posfolipid melalui enzim lecithin cholesterol acyltransferase (LCAT) mengambil kolesterol ester yang dibentuk dari kolesterol di HDL.Sel-sel hati dan kebanyakan jaringan memiliki reseptor LDL yang terdapat pada membran sel yang berperan menangkap LDL kemudian LDL secara endositosis masuk ke dalam sel tersebut. Reseptor tersebut mengenali komponen apoprotein B-100 dari LDL. Jika LDL banyak, maka LDL juga diambil oleh makrofag (MQ),sehingga MQ penuh dengan kolesterol membentuk sel busa (foam sel), hal ini biasanya terjadi pada lesi atherosklerotik. IDL memberikan posfolipid melalui enzim lecithin cholesterol acyltransferase (LCAT) mengambil kolesterol ester yang dibentuk dari kolesterol di HDL. Peran utama HDL adalah pertukaran kolesterol dan esterifikasi HDL lewat LCAT kolesterol ester yang ditransfer ke IDL dan kembali lagi ke LDL.
Pemanfaatan Asam Lemak
Asam lemak oleh hati dimanfaatkan sebagai:
1. Di dalam mitokondria jaringan lemak atau di hati, asam lemak dan gliserol bergabung membentuk lemak netral (TG) kemudian disimpan sebagai cadangan energi.
2. Dipecah menjadi asetil-koenzim-A (Asetil Co-A) yang kemudian masuk kedalam siklus Kreb’s diubah menjadi sumber energi (glukoneogenesis). Selain itu, asetil Co-A juga dapat digunakan untuk pembentukan kolesterol.
3. Di berbagai jaringan tepatnya di dalam mitokondria dan mikrosoma, asetil Co-A diubah menjadi trigliserida untuk disimpan sebagai lemak jaringan atau dapat juga diubah menjadi protein (asam amino).
Metabolisme FFA
FFA dibawa ke hati dan jaringan lemak dalam bentuk kilomikron atau dari hati ke jaringan dalam bentuk VLDL. FFA juga disintesis di depot lemak dimana ia disimpan. FFA di plasma berikatan dengan albumin. FFA merupakan sumber energi utama bagi berbagai organ terutama jantung dan kemungkinan juga otak.
Oksidasi FFA akan menghasilkan energi, panas, CO2 , dan H2O
Suplai FFA ke jaringan diatur oleh 2 lipase yaitu lipase endotel yang terdapat pada permukaan endotel kapiler yang berperan menghidrolisis TG di KM atau VLDL menjadi FFA dan gliserol. FFA kemudian dibentuk kembali (resintesis) menjadi TG baru di dalam sel lemak. Hormon sensitif lipase intraseluler (HSLI) dari jaringan adiposa berperan mengkatalisis pemecahan simpanan TG mejadi FFA dan gliserol,kemudian FFA yang terbentuk masuk ke dalam sirkulasi berikatan dengan albumin.
Hormon sensitif lipase dibentuk lewat cAMP dan selanjutnya protein kinase-A.
Adenilat siklase di dalam membran sel lemak diaktifkan oleh glukagon dan juga oleh NE dan epinefrin lewat reseptor β-adrenergik. ACTH, TSH, LH, serotonin dan vasopresin meningkatkan lipolisis lewat cAMP. Insulin dan PGE menurunkan aktifitas HSL dengan menghambat pembentukan cAMP. HSL meningkat karena puasa dan stress, turun karena makan dan insulin. Sebaliknya makan, puasa dan stres menurunkan aktivitas lipoprotein lipase.
Mekanisme β-Oksidasi Asam Lemak
Oksidasi asam lemak terjadi di dalam mitokondria. Asam lemak bergabung dengan
carnitin (derivat lysin) menembus membran mitokondria mengalami β-oksidasi
menghasilkan 2 karbon dengan menghasilkan banyak energi. Beta oksidasi terjadi
di hati dan jaringan lemak. Oksidasi terjadi pada atom C kedua dari gugus karboksil
(rantai C beta). Pada setiap setiap oksidasi akan kehilangan 2 atom C untuk
menghasilkan 1 mol asetil Co-A. Sebagai perbandingan, katabolisme 1 mol asam
lemak (mengandung 6 atom C) menghasilkan 44 mol ATP, sedangkan 1 mol
glukosa (juga mengandung 6 atom C) hanya menghasilkan 36 mol ATP, berarti
oksidasi asam lemak menjadi energi sangat efisien. Jika asetil Co-A dari asam
piruvat mencukupi untuk sumber energi, maka asetil Co-A akan diubah menjadi
asam lemak sebagai cadangan sumber energi.
Benda Keton
Perubahan asam lemak menjadi energi akan menghasilkan benda keton yang
terdiri atas:
1. Asetoasetat
2. β-hidroksi butirat, dan
3. Aseton.
Jika perombakan lemak menjadi benda keton meningkat, maka akan menimbulkan ketosis yaitu menumpuknya benda keton dalam darah. Biasanya hal ini terjadi pada orang kelaparan atau mogok makan terlalu lama. Jika pemasukan asetil Co-A ke siklus Krebs menurun karena penurunan suplai produk metabolisme glukosa atau suplai asetil Co-A meningkat, maka asetil Co-A terakumulasi sehingga menyebabkan benda keton meningkat di hati, sirkulasi, dan kemudian akan terjadi ketosis. Tiga kondisi yang menyebabkan suplai gukosa intraseluler berkurang yaitu puasa, kencing manis, dan diet kurang karbohidrat tetapi tinggi lemak. Glukosa disebut faktor antiketogenik karena pemberian glukosa menghambat pembentukan
benda keton.
Di berbagai jaringan asetil Co-A mengalami perubahan menjadi asetoasetil Co-A.
Di hati karena memiliki enzim deacylase, asetoasetil Co-A diubah menjadi asetoasetat. Asam β-keto ini selanjutnya akan diubah menjadi β-OH butirat dan aseton, masuk sirkulasi karena sulit di metabolisme di hati, maka dikeluarkan lewat urin dan pernafasan. Kadar benda keton pada kondisi normal adalah 1 mg/dL.
Lemak Seluler
Lemak seleuler ada 2 macam yaitu:
1. Lemak sruktural adalah lemak yang menyusun membran sel dan bagian-bagian sel lainnya.
2. Lemak netral (trigliserida) adalah lemak yang disimpan dalam jaringan lemak (depot lemak). Lemak netral ini dapat dimobilisasi jika diperlukan misalnya pada saat menjalani puasa. Pada orang dengan berat badan normal, depot lemak kurang lebih 10% dari berat tubuh. Di depot lemak, glukosa dimobilisir menjadi asam lemak dan lemak netral.
Fungsi Lemak
1. Untuk cadangan energi setelah KH
2. Sebagai insulansi tubuh untuk mencegah kehilangan panas tubuh.
Lemak Coklat (Brown Fat)
Banyak dijumpai pada saat bayi, sedangkan pada orang tua hanya sedikit.
Letaknya di dekat scapula, pembuluh darah aorta torakalis dan abdominalis. Lemak coklat banyak mengandung mitokondria. Untuk perpindahan proton sehingga menghasilkan ATP (posporilasi oksidatif). Diinervasi dan diregulasi oleh saraf simpatis (NE) melalui reseptor β-adrenergik untuk meningkatkan lipolisis dan selanjutnya merangsang oksidasi asam lemak menjadi energi dan panas tubuh. Fungsi lemak coklat terutama untuk menghasilkan panas tubuh untuk adaptasi terhadap suhu dingin dan reaksi spesifik setelah makan (specific dynamic action,
SDA).
Regulasi Metabolisme Kolesterol
Kadar kolesterol dalam sel berperan menghambat biosintesis kolesterol dengan cara menghambat aktivitas enzim HMG Co-A reduktase sehingga menghambat sintesis reseptor LDL dan merangsang esterifikasi kolesterol. Pada kondisi seimbang (steady internal state), antara kolesterol yang masuk lewat makanan dan yang disintesis oleh hati seimbang dengan kolesterol yang digunakan atau dikeluarkan dari tubuh. Kolesterol yang keluar dari sel diabsorpsi ke dalam HDL yang disintesis di usus dan hati.
Kolesterol dalam tubuh digunakan untuk:
1. Biosintesis hormon steroid seperti: hormon adrenal oleh kortek adrenal,
hormon seks oleh gonade.
2. Biosintesis garam empedu oleh hati.
3. Bersama dengan posfolipid berperan sebagai komponen penting membran sel.
Biosintesis Kolesterol di Hati
Kolesterol dapat disintesis di hati dari asetat yang diregualsi oleh enzim HMG CoA reduktase. Enzim HMG CoA reduktase berperan mengubah β-OH-β-methylglutaril Co-A menjadi asam mevalonat. Kolesterol bersifat menghambat HMG Co-A reduktase sehingga jika kolesterol dalam makanan meningkat, maka sintesis kolesterol di hati menurun dan sebaliknya.
Kolesterol plasma menurun oleh hormon tiroid yang menigkatkan reseptor LDL dan
oleh estrogen yang menurunkan LDL dan menigkatkan HDL. Plasma kolesterol
meningkat karena absorpsi empedu dan DM yang tidak terkontrol.
Dosis tinggi niacin menurunkan LDL dan meningkatkan HDL. Obat penghambat
HMG Co-A reduktase dapat menurunkan kolesterol seperti; compactin, mevinolin,dan
derivatnya.
Metabolisme Protein
Protein tersusun atas sejumlah asam amino yang membentuk suatu untaian (polimer) dengan ikatan peptida. Selain itu, protein juga memiliki gugus amina (- NH2) dan gugus karboksil (-COOH). Berdasarkan banyaknya asam amino dapat dibedakan menjadi:
1. Peptida jika terdiri atas untaian pendek asam amino (2 - 10 asam amino).
2. Polipeptida jika terdiri atas 10 - 100 asam amino.
3. Protein jika terdiri atas untaian panjang lebih dari 100 asam amino.
Beberapa jenis protein antara lain:
1. Glikoprotein yaitu protein yang mengandung karbohidrat.
2. Lipoprotein yaitu protein yang mengandung lipid.
Asam Amino Esensial
Asam amino esensial adalah golongan asam amino yang harus tersedia dalam diet karena tidak dapat disintesis oleh tubuh, sedangkan asam amino non-esensial adalah golongan asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh (dalam hati).
Terdapat 8 jenis asam amino esensial yaitu:
1. Isoleucin
2. Leucin
3. Lysin
4. Phenylalanine
5. Threonine
6. Tryptophan
7. Valine, dan
8. Methionin; mengandung unsur sulfur (S).
Manfaat dan Fungsi Asam Amino
Protein dalam tubuh digunakan untuk keperluan:
1. Pembentukan jaringan baru seperti: rambut, kuku.
2. Mengganti jaringan yang rusak seperti: pengelupasan mukosa usus.
3. Mengganti asam amino yang hilang misalnya lewat urin.
4. Mensintesis asam amino non-esensial dengan menggabungkan asam keto melalui proses transaminasi oleh hati.
5. Mensintesis molekul fungsional seperti; hormon, enzim dsb.
Intake protein dalam diet digunakan untuk mengganti protein dan asam amino yang hilang. Keseimbangan nitrogen tercapai manakala jumlah nitrogen dalam urin sama dengan jumlah nitrogen dalam protein yang dimakan. Pada individu normal, jika intake protein meningkat, maka deaminasi meningkat dan ekskresi urea juga meningkat sehingga terjadi keseimbangan nitrogen. Akan tetapi, jika pada kondisi sekresi hormon katabolitik dari kortek adrenal meningkat atau insulin menurun atau saat puasa, maka nitrogen yang hilang lebih besar dari intake, akibatnya kesimbangan nitrogen menjadi negatif.
Asam amino selanjutnya digunakan untuk: Biosintesis protein tubuh di dalam ribosom.
Mengganti jaringan yang rusak. Jika diperlukan dapat diubah menjadi sumber energi.
Mekanisme Transaminasi
Transaminasi adalah proses perubahan asam amino menjadi jenis asam amino lain. Proses transaminasi didahului oleh perubahan asam amino menjadi bentuk asam keto, secara skematik digambarkan sebagai berikut:
Transaminasi terjadi pada berbagai jaringan. Selain itu, transaminasi juga terjadi di dalam sirkulasi darah akibat adanya kerusakan pada jaringan karena proses patologik, sebagai contoh SGOT (serum glutamic-oxaloacetic transaminase) yang meningkat akibat infark miokard (kerusakan otot jantung karena adanya sumbatan pembuluh darah yang mensuplai kebutuhan otot jantung).
Mekanisme Deaminasi
Deaminasi oksidatif adalah proses pemecahan (hidrolisis) asam amino menjadi
asam keto dan ammonia (NH4
+), secara skematik digambarkan sebagai berikut:
Deaminasi menghasilkan 2 senyawa penting yaitu senyawa nitrogen dan nonnitrogen.
1. Senyawa nonnitrogen yang mengandung gugus C, H, dan O selanjutnya diubah menjadi asetil Co-A untuk sumber energi melalui jalur siklus Kreb’s atau disimpan dalam bentuk glikogen.
2. Senyawa nitrogen dikeluarkan lewat urin setelah diubah lebih dahulu menjadi ureum (diagram 2).
Proses deaminasi kebanyakan terjadi di hati, oleh karena itu pada gangguan fungsi hati (liver) kadar NH3 meningkat. Pengeluaran (ekskresi) urea melalui ginjal dikeluarkan bersama urin.
Kreatin dan Kreatinin Kreatin disintesis di hati dari asam amino methionin, glisin, dan arginin. Di otot skelet, kreatin mengalami posforilasi menjadi posfokreatin yang merupakan sumber energi penting di otot skelet. ATP yang berasal dari proses glikolisis dan posforilasi oksidatif. ATP bereaksi dengan kreatin membentuk ADP dan sejumlah besar posfokreatin. Kreatinin dalam urin berasal dari pemecahan posfokreatin. Kreatinuria secara normal dapat terjadi pada anak-anak, wanita selama mengandung dan setelah melahirkan. Pada laki-laki sangat jarang terjadi kecuali pada kondisi kerja yang berlebihan. Kreatinuria pada laki-laki biasanya terjadi akibat kelaparan, tirotoksikosis, DM yang tidak terkontrol, dan kerusakan otot (myopati).
Asam Urat
Asam urat berasal dari basa nitrogen penyusun asam nukleat (RNA dan DNA) yaitu
purin dan pirimidin. Asam nukleat dalam makanan setelah di digesti, kemudian diabsorpsi dan sebagian besar purin dan pirimidin dimetabolisme oleh hati. Purinsebagian kecil dikeluarkan lewat urin terutama setelah diubah menjadi asam urat. Kadar asam urat normal dalam darah adalah 4 mg/dL (0,24 mmol/L). Di ginjal asam urat difiltrasi, kemudian 98% direabsorpsi dan sisanya 2% diekskresikan.Penimbunan asam urat di persendian, ginjal, dan atau jaringan lainnya akan menimbulkan nyeri sendi atau disebut gout. Persendian yang biasanya terkena adalah metatarsophalangeal (ibu jari kaki). Ada 2 jenis gout yaitu:
1. Gout primer terjadi karena abnormalitas enzim yang menyebabkan produksi asam urat meningkat.
2. Gout sekunder karena penurunan ekskresi asam urat atau kenaikan produksi asam urat karena meningkatnya penghancuran sel darah putih yang banyak mengandung asam urat seperti penyakit ginjal, leukemia, dan pneumonia.
3. Penurunan ekskresi asam urat karena pengobatan biasanya dengan diuretik thiazide, colchicine, dan atau obat antiinflamasi nonsteroid.Glukoneogenesis: Perubahan Protein sebagai Sumber Energi. Protein dapat digunakan sebagai sumber energi setelah mengalami proses deaminasi di hati.Perombakan protein menjadi sumber energi disebut mekanisme glukoneogenesis.Senyawa nonnitrogen yang mengandung atom C, H, dan O diubah menjadi asetil Co-A untuk sumber energi.
2. Anabolisme
Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.
Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat.
Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis.
Hasil-hasil anabolisme berguna dalam fungsi yang esensial. Hasil-hasil tersebut misalnya glikogen dan protein sebagai bahan bakar dalam tubuh, asam nukleat untuk pengkopian informasi genetik. Protein, lipid, dan karbohidrat menyusun struktur tubuh makhluk hidup, baik intraselular maupun ekstraselular. Bila sintesis bahan-bahan ini lebih cepat dari perombakannya, maka organisme akan tumbuh.
FOTOSINTESIS
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.
Daun tempat berlangsungnya fotosintesis. Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari. Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.
Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.
Fotosintesis Tumbuhan
Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.
Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
Proses Fotosintesis
Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempa berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.
Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).
Reaksi Terang
Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.
Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil. Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk
PQH2. Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah: 2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2 Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid. Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah: 2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen).
Reaksi Terang dari fotosintesis dalam membran Tilakoid
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah: Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+) Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah: 4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut: Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2. Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.
Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm).[20] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
Reaksi Gelap (Siklus Calvin) dan fiksasi karbon
Reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang menghasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO2
sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco. Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.
Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+
ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.
Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas. Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi. Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA). Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron. Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.
Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata. Pada akhir
reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.
Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.
BAB III
KESIMPULAN
1. Metabolisme adalah pertukaran zat antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara suatusel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya.
2. Proses metabolisme yang terjadi didalam sel merupakan aktivitas yang sangat terkoordinasi, melibatkan kerjasama berbagai system enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi secara bertahap dan memerlukan pengaturan metabolic untuk mengendalikan mekanisme reaaksinya.
3. Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino,dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses
kehidupan seperti: sumber energi (ATP).
4 Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks.
5 Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2009.Health Vitamin-Vitamin. http://blog.its.ac.id/dyah03tc. Diakses tanggal 10 Maret 2009.
Anonymous. 2009.Metabolisme Karbohidrat.http://shilaw.blogsome.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009
Anonymous. 2009. Siklus Krebs.http://verafun.multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009
