metabolisme energi rev

METABOLISME ENERGI

A.Tanzil

METABOLISME

• SEMUA PERUBAHAN KIMIA DAN ENERGI YANG TERJADI DI DALAM TUBUH

Metabolisme ditinjau dari 2 segi

1.Metabolisme materi/ intermedier

-perubahan pelbagai bahan dalam tubuh selama proses kehidupan:

# proses pertumbuhan# keadaan seimbang dewasa # proses involusi pada usia lanjut

• 2. Metabolisme (pertukaran) energi

• perubahan energi kimia bahan makanan

• dikeluarkan sebagai• ENERGI PANAS : istirahat

• PANAS + KERJA : otot-otot aktif

Komponen-komponen untuk imbangan energi & suhu tubuh•Asupan makanan•Hipotalamus•Kel.keringat•P.darah kulit•Otot rangka

Homeostasis•Energi utk sel•Suhu tubuh

Sistem tubuh

mempertahankan homeostasis

hipotalamus

•Sel fungsi

hidup

homeostasisenergi

•Food intake Imbangan energi

•Suhu relatif tetap•Kecepatan reaksi kimia sel•Kerusakan protein sel (-)

Homeo stasis sel

Sel sel membentuk sistem tubuh

HUKUM TERMODINAMIKA I

• Energi tidak bertambah atau berkurang pada waktu berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain

• Energi yang masuk = energi yang keluar

• INPUT ENERGI OUTPUT ENERGI

• E. MAKANAN

PUSAT METABOLIK

DLM TUBUH

KERJA INTERNAL

KERJA EKSTERNAL

PERSEDIAAN ENERGI

PANAS25%

75%

KERJA INTERNAL:

ENERGI 1.MEMPERTAHANKAN HIDUP

•KERJA JANTUNG•RESPIRASI•TRANSPORT AKTIF•PERTUMBUHAN DAN PERGANTIAN SEL

•2. KONTRAKSI OTOT•MEMPERTAHANKAN SIKAP TUBUH•MENGGIGIL

KERJA EKSTERNAL:ENERGI KONTRAKSI OTOT UNTUK MENGGERAKKAN BENDA/ PERGERAKAN TUBUH KE SUATU TEMPAT

TRANSFORMASI BIOLOGIS ENERGI

KEG.KIMIA

KEG.MEKANIK E.KERJA

KEG.OSMOTIK

KEG.LISTRIK

E.KIMIA MKNPST.METAB E.KIMIA ENERGI PANAS

E.KIMIA SELULER

-PROTEINLEMAKKH

ATP25%

75%

25%

EKUIVALEN ENERGI OKSIGEN

JUMLAH KILOKALORI PANAS YANG DIPRODUKSI PER LITER O2 YANG DIGUNAKAN (CO2 YANG DIPRODUKSI) PADA OKSIDASI BAHAN MAKANAN

H.ARANG: 5.04 KCAL/L O2

LEMAK : 4.68 KCAL/L O2

PROTEIN : 4.5 KCAL/L O2

RQ (RESPIRATORY QUOTIENT)

RQ = VOL.CO2 YG DI PRODUKSI VOL.O2 YG DI KONSUMSI

jaringan/sel/organ per jangka waktu tertentu

RQ ditentukan oleh JENIS dan PROPORSI makanan dioksidasiDari RQ dpt diketahui jenis makanan yg digunakan sbg sumber energi.Pd respirasi erobik: oksidasi lemak RQ 0.7, oksidasi protein RQ 0.9, oksidasi KH RQ 1.0 Bila RQ > 1.0 berarti respirasi anerobik

FAKTOR2 YG MEMPENGARUHI RQ

1. HIPERVENTILASI (GERAK BADAN)

PRODUKSI CO2 RQ

2. HIPOVENTILASI

PRODUKSI CO2 RQ

3. METABOLIC ACIDOSIS

KOMPENSASI : PROD.CO2 RQ

4. METABOLIC ALKALOSIS

PRODUKSI CO2 RQ

5. BIN. HIBERNASI/GLUKONEOGENESIS

LEMAK H.ARANG RQ < 0.7

6. BIN.POTONG YG DIBUAT GEMUK

H.ARANG LEMAK RQ > 1.0

LAJU METABOLISME(Metabolic rate)

• KECEPATAN PENGGUNAAN ENERGI UTK KERJA EKSTERNAL DAN INTERNAL

• PENGGUNAAN ENERGI/ SATUAN WAKTU

• KECEPATAN PRODUKSI PANAS

(KILOKALORI/JAM)

CARA PENGUKURAN METABOLISME ENERGI

• KALORIMETRI LANGSUNGPENGUKURAN PRODUKSI PANAS (DG.KALORIMETER)

• KALORIMETRI TIDAK LANGSUNGPENGUKURAN KONSUMSI OKSIGEN

MAKANAN + O2 CO2 + H2O + ENERGI

1. LINGKARAN TERTUTUP

2. LINGKARAN TERBUKA

Kalorimetri Langsung

Kalorimetri Tidak Langsung

TUJUAN PENGUKURAN LAJU METABOLISME

• KEPERLUAN KALORI– BASAL / PELBAGAI AKTIVITAS

• DIIT

• DIAGNOSIS

FAKTOR2 YG MEMPENGARUHI METABOLISME

• KERJA OTOT

• PEMASUKAN MAKANAN TERAKHIR

• SUHU LINGKUNGAN

• TB, BB, LPB

• SEKS

• UMUR

• KEADAAN EMOSI

• IKLIM

• SUHU TUBUH

• KEHAMILAN,LAKTASI,HAID

• KADAR HORMON TIROID DLM DARAH

• KADAR EPINEFRIN/NOREPINEFRIN DL DARAH

SPECIFIC DYNAMIC ACTION (SDA)(EFEK KALORIGENIK MAKANAN)

( DIET –INDUCED THERMOGENESIS)

• KENAIKAN LAJU METABOLISME SETELAH MAKAN

• PROTEIN : 30% • LEMAK : 4%• H.ARANG : 6%

OBESITAS

• JUMLAH LEMAK >> DLM JAR. ADIPOSA

• OVERWEIGHT > 20 % DARI (N)

• PEMASUKAN KALORI > YG DIPERLUKAN

PENETAPAN KOMPOSISI TUBUH STATUS KESEHATAN

CARA PENETAPAN KOMPOSISI TUBUH:

KALKULASI IMT (indeks masa tubuh) /BMI (body mass index)

IMT = BB(KG)TB(M)2

IMT/UMUR/TB&BB INTERPRETASI < TEPATATLET: SEOLAH-OLAH OVERWEIGHT LEMAK 12%SEDENTARY : TB,BB NORMAL LEMAK 30%

>AKURAT:PENGUKURAN BB DLM AIROTOT> PADAT DP. AIRLEMAK< PADAT DP. AIR

LEMAK >> BB DALAM AIR < DI DARAT

PENGENDALIAN HORMONAL DALAM HOMEOSTASIS METABOLISME

• HORMON PANKREAS

• Pulau-pulau Langerhans : 4 tipe sel

75% sel ß : sekresi insulin

20% sel α : sekresi glukagon

5% sel D : sekresi somatostatin

lainnya : sel F : sekresi PP (polipeptida pankreas)

Kerja insulin>< glukagon

Keadaan makan : insulin >

Keadaan puasa : glukagon >

Rasio insulin-glukagon:menentukan arah metabolisme

Insulin

• Sekresi insulin dipengaruhi:

1. Konsentrasi glukosa plasma

2. Konsentrasi AA setelah makan

3. Sekresi GIP

4. Aktivitas parasimpatis

5. Aktivitas simpatis

6. Sekresi GLP I (glucagon-like peptide I)

Target utama insulin: hepar, Jar.lemak dan otot-otot rangka

Respons: metabolisme glukose

Bagaimana cara insulin glukose plasma ?

Glukagon

• Merangsang sintesis glukose

• Target utama : hepar

• Dirangsang oleh AA plasma

PENGENDALIAN HORMONAL METABOLISME JANGKA PANJANG

1. HORMON GLUKOKORTIKOID : KORTISOL

2. HORMON TIROID

3. GROWTH HORMON

KATEKOLAMIN

PENGATURAN SUHU TUBUH

A.Tanzil

SUHU TUBUH

• SUHU KULIT (POIKILOTHERMIC SHELL)

• SUHU INTI (HOMEOTHERMIC CORE)

PENGUKURAN SUHU TUBUH

• KETIAK (AKSILA)

• MULUT (ORAL) 0.6OC < REKTAL

• REKTUM >>

• MEMBR.TIMPANI (EARDRUM)

• FAKTOR YG MEMPENGARUHI:– P.DARAH

– LINGKUNGAN

VARIASI NORMAL SUHU INTI

• S.TERENDAH : PK. 6-7 PAGI

• S.TERTINGGI : PK. 5-7 SORE (BIOLOGICAL CLOCK)

• WANITA: MONTHLY RHYTHM :0.5OC > PADA ½ SIKLUS HAID KE DUA

• EXERCISE : SUHU 40OC

• SUHU UDARA PANAS >>: SUHU NAIK

• SUHU UDARA DINGIN >>: SUHU TURUN

PEMBTK.PANAS

INTERNAL

•Proses metabolisme basal•Food intake(SDA)•Kontraksi otot

Pemasukan panas

Suhu inti

Panas tubuh total

Pengeluaran panas

Radiasi&konduksiEvaporasi

RespirasiDiuresis/defekasi

Lingkungan eksternal

Perolehan panas Penglepasan panas

Pemasukan panas &pengeluaran panas

Pertukaran panas tubuh dengan sekitarnya

• RADIASI

• KONVEKSI & KONDUKSI

• EVAPORASI– PASIF : TERJADI TERUS MENERUS

– AKTIF : BERKERINGAT (MEL. SARAF SIMPATIS)

– Faktor yang mempengaruhi :

– Kelembaban udara

– Aliran udara

Suhu kulit Suhu inti

Termoreseptor perifer Termoreseptor pusat

(kulit, membr.mukosa ttt) (Hipotalamus, medula

spinalis, organ abd.)

PUSAT INTEGRASI

PENGATURAN SUHU HIPOTALAMUS

ADAPTASI MOTONEURON S.S.SIMPATIS S.S.SIMPATISPERILAKU

OTOT RANGKA P.DRH.KULIT KEL.KERINGAT

tonus otot, menggigil vas.konstriksi & berkeringat vasodilatasi

Pengendalian pengendalian pengendalian pengendalianPembtk.panas/ pembtk.panas pengeluaran panas pengel. PanasPengel.panas

ALUR PENGATURAN SUHU

GANGGUAN SUHU TUBUH

• HIPERTERMIA– EXERCISE

– PATOLOGIK (GG.KEL.TIROID, MED.ADRENAL,GG.FS.HIPOTALAMUS)

• EXHAUSTION

• HEAT STROKE

• FEVER

• HIPOTERMIA

• FROST BITE

FEVER

ENDOTOXIN

INFLAMMATION

PYROGENIC STIMULI

MONOCYTES, MACROPHAGES,KUPFFER CELLS

ENDOGENOUS PYROGENS (cytokines)

NEURON ORGANUM VASKULOSUM LAMINA TERMINALIS

PREOPTIC AREA OF HYPOTHALAMUS

PROSTAGLANDIN (PGE 2)

↑TEMPERATURE SET POINT IN HYPOTHALAMUS

FEVER (CON’T)

↑TEMPERATURE SET POINT

SKELETAL MUSCLES

SHIVERING, CURL UP, PUT ON BLANKETS

SKIN ARTERIOLES

↑VASOCONSTRICTION

↓HEAT LOSS↑HEAT PRODUCTION

HEAT PROD. > HEAT LOSS

↑BODY TEMPERATURE

HEAT EXHAUSTION

SUHU LINGKUNGAN >

KELEMBABAN >RADIASI, KONDUKSI

SUHU TUBUH↑

METABOLISME↑

REAKSI KIMIA DLM TUBUH ↑

PEMBENTUKAN PANAS ↑

VASODIL P DRH KULIT >>

RESISTENSI PERIFER TOTAL ↓

TEKANAN DARAH ↓

PINGSAN

EVAPORASI ↓

KERINGAT >>

VOLUME PLASMA ↓

CARDIAC OUTPUT ↓

HEAT STROKE

SUHU LINGKUNGAN >>, KELEMBABAN >>

SUHU TUBUH ↑↑ ORANG TUA PENGATURAN SUHU LEBIH LAMBAT DAN < EFISIEN

PENGELUARAN PANAS <<

KERINGAT (--)

PST PENGATURAN SUHU DI HIPOTALAMUS RUSAK

SUHU TUBUH ↑↑↑

> 43O C

DENATURASI PROTEIN

METABOLISME ↑

REAKSI KIMIA ↑

AKLIMATISASI

• Adaptasi proses fisiologis terhadap berbagai keadaan lingkungan yang terjadi secara alamiah aklimatisasi panas/ aklimatisasi dingin

• Keuntungan aklimatisasi panas: - meningkatkan toleransi exercise di lingkungan yang

panas- mengurangi terjadinya /keparahan gejala heat illness

( heat cramps, heat syncope dan heat exhaustion)- ↑kinerja seseorang dengan ↓beban kardiovaskuler,

suhu dan metabolik

AKLIMATISASI PANAS

GEJALA:

• KINERJA <

• SUHU TUBUH ↑

• BADAN LEMAH DAN SAKIT KERINGAT >> DAN KEHILANGAN NACL

• ADAPTASI AWAL : 1-5 HARI

• MAKSIMUM: 5-8 HARI

• AKLIMATISASI PENUH : DICAPAI DALAM 14 HARI

AKLIMATISASI PANAS

AKLIMATISASI TERCAPAI:

• TOLERANSI KERJA ↑

• SUHU BADAN ↑ SEDIKIT

• PENGELUARAN KERINGAT LEBIH AWAL; VOLUME >>

• KONSENTRASI NA+↓ SEKRESI ALDOSTERON ↑

AKLIMATISASI DINGIN

• LAJU METABOLISME ↑

• KEMAMPUAN INSULASI ↑ (LEMAK>)

• MAMPU MENAHAN DINGN TANPA MENGGIGIL

AKLIMASI

• PROSES ADAPTASI FISIOLOGIS TERJADI SECARA ARTIFISIAL (DALAM LABORATORIUM)

• AKLIMASI AWAL : 1-4 HARI

• AKLIMASI PENUH : > 10 HARI

DAFTAR PUSTAKA

1. REVIEW OF MEDICAL PHYSIOLOGY

WF GANONG 22ND ED. 2005

2. HUMAN PHYSIOLOGY

LAURALEE SHERWOOD 6TH ED 2007

3. HUMAN PHYSIOLOGY

DEE UNGLAUB SILVERTHORN 4TH ED 2007

4. TEXTBOOK OF MEDICAL PHYSIOLOGY

GUYTON & HALL 11TH ED 2006SEPT 07/AT