BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pendahuluan

Suhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat. Banyak faktor yang dapat

menyebabkan fluktuasi suhu tubuh. Untuk mempertahankan suhu tubuh manusia dalam

keadaan konstan, diperlukan regulasi suhu tubuh. Suhu tubuh manusia diatur dengan

mekanisme umpan balik (feed back) yang diperankan oleh pusat pengaturan suhu di

hipotalamus. Apabila pusat temperatur hipotalamus mendeteksi suhu tubuh yang terlalu

panas, tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik. Mekanisme umpan balik ini terjadi

bila suhu inti tubuh telah melewati batas toleransi tubuh untuk mempertahankan suhu, yang

disebut titik tetap (set point). Titik tetap tubuh dipertahankan agar suhu tubuh inti konstan

pada 37°C. Apabila suhu tubuh meningkat lebih dari titik tetap, hipotalamus akan

merangsang untuk melakukan serangkaian mekanisme untuk mempertahankan suhu dengan

cara menurunkan produksi panas dan meningkatkan pengeluaran panas sehingga suhu

kembali pada titik tetap. Pada makalah ini, saya akan membahas tentang suhu tubuh dan

pengaturannya, juga termasuk di dalamnya demam yang berhubungan dengan suhu tubuh.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1 Bagaimana mekanisme pengaturan suhu tubuh manusia?

1.2.2 Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi kenaikan suhu tubuh?

1.2.3 Bagaimana Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh berubah?

1.2.4 Bagaimana metabolisme demam pada manusia?

1.2.5 Bagaimana proses metabolisme energy manusia?

1.2.6 Bagaimana cara pengukuran suhu tubuh manusia?

1.3 Tujuan

1.3.1 Untuk mengetahui metabolisme pengaturan suhu tubuh manusia.

1.3.2 Untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu tubuh.

1.3.3 Untuk mengetahui mekanisme tubuh ketika suhu tubuh berubah.

1.3.4 Untuk mengetahui metabolisme demam pada manusia.

1

1.3.5 Untuk mengetahui proses metabolisme energy pada manusia.

1.3.6 Untuk mengetahui cara pengukuran suhu tubuh manusia.

1.4 Manfaat

1.4.1 Untuk menambah pengetahuan mahasiswa/i Universitas Kristen Krida Wacana.

1.4.2 Untuk menambah referensi perpustakaan.

2

BAB II

ISI

2.1 Pengaturan Suhu Tubuh Manusia

Asal Panas Tubuh

Tubuh manusia merupakan organ yang mampu menghasilkan panas secara mandiri dan

tidak tergantung pada suhu lingkungan. Tubuh manusia memiliki seperangkat sistem

yang memungkinkan tubuh menghasilkan, mendistribusikan, dan mempertahankan suhu

tubuh dalam keadaan konstan. Panas yang dihasilkan tubuh sebenarnya merupakan

produk tambahan proses metabolisme yang utama.

Adapun suhu tubuh dihasilkan dari :

1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) di semua sel tubuh.

2. Laju cadangan metabolisme yang disebabkan aktivitas otot (termasuk kontraksi

otot akibat menggigil).

3. Metabolisme tambahan akibat pengaruh hormon tiroksin dan sebagian kecil

hormon lain, misalnya hormon pertumbuhan (growth hormone dan testosteron).

4. Metabolisme tambahan akibat pengaruh epineprine, norepineprine, dan

rangsangan simpatis pada sel.

5. Metabolisme tambahan akibat peningkatan aktivitas kimiawi di dalam sel itu

sendiri terutama bila temperatur menurun.

Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur),

yaitu suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen,

dan rongga pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). selain

itu, ada suhu permukaan (surface temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada kulit,

jaringan sub kutan, dan lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 20°C sampai

40°C.

Pengaturan suhu tubuh diatur oleh Hipotalamus. Hipotalamus berperan dalam membentuk atau

membuang panas berdasarkan keadaan lingkungan sekitar dan proteksi tubuh terhadap gangguan

3

yang datang. Saat suhu lingkungan dingin, hipotalamus akan berperan dalam membuat sistem

agar tubuh tidak kedinginan. Sistem untuk menaikkan suhu tubuh (set point) dilakukan dengan

cara mengerutkan pembuluh darah. Pembuluh darah yang berkerut akan menaikkan

vasokonstriksi pada kulit. Vasokonstriksi akan membuat kulit sulit untuk mengeluarkan panas.

Keadaan ini akan menyeimbangkan penurunan suhu lingkungan. Pengerutan pembuluh darah

menimbulkan permukaan tubuh menjadi tampak pucat. 1

Begitu juga saat suhu lingkungan panas, hipotalamus akan berusaha mengeluarkan

panas tubuh melalui upaya penguapan. Penguapan dilakukan dengan melebarkan pembuluh

darah. Pelebaran pembuluh darah akan memicu tubuh untuk lebih keras mengeluarkan panas

melalui kulit. Penurunan suhu tubuh saat panas juga dilakukan untuk mencegah heat stroke. Saat

terjadi pengeluaran panas tubuh akan tampak merah karena terjadi pelebaran pembuluh darah.

Mekanisme tubuh saat suhu tubuh meningkat :

o Terjadi pelebaran pembuluh darah (Vasodilatasi)

Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior

yang menyebabkan vasokontriksi terhambat sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada

kulit.

o Pengeluaran keringat.

Pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi.

Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior

hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan

rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat yang merangsang produksi keringat.

Keringat juga dapat keluar karena rangsangan dari epinefrin & norefineprin.

o Penurunan pembentukan panas

2.2 Faktor yang Mempengaruhi Suhu Tubuh

1. Kecepatan metabolisme basal

4

Kecepatan metabolisme basal tiap individu berbeda-beda. Hal ini memberi

dampak jumlah panas yang diproduksi tubuh menjadi berbeda pula. Sebagaimana

disebutkan pada uraian sebelumnya, sangat terkait dengan laju metabolisme.

2. Rangsangan saraf simpatis

Rangsangan saraf simpatis dapat menyebabkan kecepatan metabolisme menjadi

100% lebih cepat. Disamping itu, rangsangan saraf simpatis dapat mencegah lemak

coklat yang tertimbun dalam jaringan untuk dimetabolisme. Hamper seluruh metabolisme

lemak coklat adalah produksi panas. Umumnya, rangsangan saraf simpatis ini

dipengaruhi stress individu yang menyebabkan peningkatan produksi epineprin dan

norepineprin yang meningkatkan metabolisme.

3. Hormone pertumbuhan

Hormone pertumbuhan (growth hormone) dapat menyebabkan peningkatan

kecepatan metabolisme sebesar 15-20%. Akibatnya, produksi panas tubuh juga

meningkat.

4. Hormone tiroid

Fungsi tiroksin adalah meningkatkan aktivitas hampir semua reaksi kimia dalam

tubuh sehingga peningkatan kadar tiroksin dapat mempengaruhi laju metabolisme

menjadi 50-100% diatas normal.

5. Hormone kelamin

Hormone kelamin pria dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira

10-15% kecepatan normal, menyebabkan peningkatan produksi panas. Pada perempuan,

fluktuasi suhu lebih bervariasi dari pada laki-laki karena pengeluaran hormone

progesterone pada masa ovulasi meningkatkan suhu tubuh sekitar 0,3 – 0,6°C di atas

suhu basal.

6. Demam ( peradangan )

5

Proses peradangan dan demam dapat menyebabkan peningkatan metabolisme

sebesar 120% untuk tiap peningkatan suhu 10°C.

7. Status gizi

Malnutrisi yang cukup lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20 – 30%.

Hal ini terjadi karena di dalam sel tidak ada zat makanan yang dibutuhkan untuk

mengadakan metabolisme. Dengan demikian, orang yang mengalami mal nutrisi mudah

mengalami penurunan suhu tubuh (hipotermia). Selain itu, individu dengan lapisan lemak

tebal cenderung tidak mudah mengalami hipotermia karena lemak merupakan isolator

yang cukup baik, dalam arti lemak menyalurkan panas dengan kecepatan sepertiga

kecepatan jaringan yang lain.

8. Aktivitas

Aktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan

gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan

(aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 – 40,0 °C.

9. Gangguan organ

Kerusakan organ seperti trauma atau keganasan pada hipotalamus, dapat

menyebabkan mekanisme regulasi suhu tubuh mengalami gangguan. Berbagai zat

pirogen yang dikeluarkan pada saai terjadi infeksi dapat merangsang peningkatan suhu

tubuh. Kelainan kulit berupa jumlah kelenjar keringat yang sedikit juga dapat

menyebabkan mekanisme pengaturan suhu tubuh terganggu.

10. Lingkungan

Suhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, artinya panas tubuh

dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin. Begitu juga sebaliknya,

lingkungan dapat mempengaruhi suhu tubuh manusia. Perpindahan suhu antara manusia

dan lingkungan terjadi sebagian besar melalui kulit.

6

Proses kehilangan panas melalui kulit dimungkinkan karena panas diedarkan

melalui pembuluh darah dan juga disuplai langsung ke fleksus arteri kecil melalui

anastomosis arteriovenosa yang mengandung banyak otot. Kecepatan aliran dalam

fleksus arteriovenosa yang cukup tinggi (kadang mencapai 30% total curah jantung) akan

menyebabkan konduksi panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan

demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu

tubuh.1,2,3

2.3 Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah

1. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat yaitu :

a. Vasodilatasi

Vasodilatasi pembuluh darah perifer hampir dilakukan pada semua area tubuh.

Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior

yang menyebabkan vasokontriksi sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada kulit, yang

memungkinkan percepatan pemindahan panas dari tubuh ke kulit hingga delapan kali

lipat lebih banyak.

b. Berkeringat

Pengeluaran keringat melalui kulit terjadi sebagai efek peningkatan suhu yang

melewati batas kritis, yaitu 37°C. pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan

pengeluaran panas melalui evaporasi. Peningkatan suhu tubuh sebesar 1°C akan

menyebabkan pengeluaran keringat yang cukup banyak sehingga mampu membuang

panas tubuh yang dihasilkan dari metabolisme basal 10 kali lebih besar. Pengeluaran

keringat merupakan salh satu mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui

ambang kritis. Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik

anterior hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian

menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat, yang merangsang

produksi keringat. Kelenjar keringat juga dapat mengeluarkan keringat karena

rangsangan dari epinefrin dan norefineprin.

7

c. Penurunan pembentukan panas

Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan

menggigil dihambat dengan kuat.

2. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun, yaitu :

a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh

Vasokontriksi terjadi karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus

posterior.

b. Piloereksi

Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel

rambut berdiri. Mekanisme ini tidak penting pada manusia, tetapi pada binatang tingkat

rendah, berdirinya bulu ini akan berfungsi sebagai isolator panas terhadap lingkungan.

c. Peningkatan pembentukan panas

Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme

menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi

tiroksin.

2.4 Metabolisme Demam

Demam merupakan suatu keadaan dimana suhu tubuh mengalami kenaikan. Demam memiliki

peranan dalam membantu suhu tubuh menghadapi kenaikan suhu lingkungan dan menolong

tubuh untuk melawan serangan infeksi virus atau bakteri.

Demam bukanlah penyakit. Demam bisa diartikan sebagai suatu gejala penyakit atau

infeksi. Pada keadaan demam, suhu tubuh mengalami kenaikan. Suhu tubuh yang normal

berkisar antara 36ºC sampai 37 ºC. Jika terjadi demam temperatur yang diukur bisa melebihi

ukuran suhu normal tubuh. Pada anak-anak demam lebih sering terjadi dari pada orang dewasa.

Anak yang mengalami demam bisa diukur melalui mulut, telinga, rectum, dan ketiak.

8

Demam biasa terjadi karena tubuh terinfeksi mikroorganisme (virus, bakteri, parasit) atau

juga bisa disebabkan oleh faktor non infeksi seperti kompleks imun atau inflamasi (peradangan).

Saat virus atau bakteri masuk ke dalam tubuh, berbagai jenis sel darah putih sebagai imun akan

melepaskan zat pirogen endogen. Zat pirogen endogen kemudian akan memicu produksi

prostaglandin E2 di hipotalamus anterior. Produksi prostaglandin E2 secara berangsur akan

meningkatkan nilai-ambang temperatur hingga terjadilah demam.

Demam bisa disertai dengan beberapa gejala gangguan tubuh lainnya. Gangguan yang

biasa terjadi ialah dehidrasi. Pada gejala demam, tubuh mengalami penguapan cairan di dalam

tubuh. cairan yang menguap akan mengurangi kuantitas air dalam tubuh. penguapan ini yang

bisa menimbulkan dehidrasi. Gejala lainya yang juga bisa menyertai demam ialah tubuh

berkeringat, menggigil, pusing, dan kehilangan nafsu makan. Bahkan untuk demam yang sangat

tinggi antara 39,4ºC – 41,1ºC itu bisa sampai menyebabkan kebingunan, halusinasi, emosi

(mudah marah), kejang-kejang, dan pingsan.

Tubuh memiliki mekanisme pengaturan yang sistemik perihal keadaan suhu tubuh. Kenaikan dan

penurunan suhu tubuh diatur oleh hipotalamus sebagai thermostat. Hipotalamus berperan dalam

mempertahankan suhu tubuh agar dalam keadaan kontans. Suhu tubuh yang normal berkisar 36-

37º C(homotermal). 2

2.5 Metabolisme Energi

Jalur metabolisme dibagi menjadi 3 :

1. Katabolik : Untuk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, ekivalen pereduksi, dan

terutama produksi ATP, bersifat eksotermik

2. Anabolik : terlibat dalam proses sintesis senyawa kompleks dari prekurosr nya ( misal

Asam Amino menjadi Protein ), bersifat endotermik

3. Amfibolik : Terjadi di persilangan metabolisme yang menghubungkan jalur Katabolik

dan Anabolik. Misal : Siklus Asam Sitrat

9

Metabolisme berjalan normal bila : Tubuh dapat beradaptasi saat lapar, latihan fisik, kehamilan,

dan laktasi. Abnormal misal karena defisiensi nutrisi, enzim, sekresi hormonal pengatur

metabolisme tidak normal, efek racun / obat. 4

A.Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida. Energi yang

dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP). Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam

bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam

bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk

karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama

bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.

Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya

glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu,

dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu

glikoprotein serta proteoglikan.

Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk

manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan

protein dari makanan. Secara berurutan, produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak

serta gliserol dan asam amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan

metaboliknya masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian

akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.4

10

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme

maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis,

glikogenolisis serta glukoneogenesis.

Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:

1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat

jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan

energi berupa ATP.

11

Karbohidrat Protein Lipid

Gula sederhana (terutama glukosa)

Asam amino Asam lemak + gliserol

+

gliserol

Asetil KoA

Siklus asam sitrat2H ATP

2CO2

Pencernaan dan absorpsi

Katabolisme

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini

dihasilkan energi berupa ATP.

4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah,

melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan

di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen

sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan

energi jangka panjang.

5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah

menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat

sampai dengan siklus asam sitrat.

6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi

non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis

(pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa

baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.4,5

Glikolisis

Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses

pemecahan glukosa menjadi:

1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)

2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)

Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan

selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu

glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.

Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:

Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O

12

13

Gambar 1.Lintasan detail glikolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Oksidasi piruvat

Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di

dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja

secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna

mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan

analog dengan kompleks -keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.

Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur ini juga

merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non

karbohidrat menjadi karbohidrat. 4

Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:

1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate

hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat

dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.

2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu

kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid,

selanjutnya TDP lepas.

3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA,

dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.

4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang

mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein

tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi

kepada rantai respirasi.4

Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

Siklus asam sitrat

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan

berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi

karbohidrat, lipid dan protein.

14

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA,

dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan

dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk

ATP. Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi

karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam

amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.4

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam

bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur

ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP

dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau

kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.

Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk

bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga

memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi,

yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan

dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam

hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane

interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).

Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan

fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif.

Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi

tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat

suksinil KoA diubah menjadi suksinat. 5

Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:

1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P

15

2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P

3. Pada tingkat substrat = 1P

Jumlah = 12P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat kita hitung

bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian

sebagai berikut:

1. Glikolisis : 8P

2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P

3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P

Jumlah : 38P

Glikogenesis

Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat.

Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam

rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.

Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna

makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi,

maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini

dinamakan glikogenesis. 3

Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog

dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot

jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati,

maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.4

Glikogenolisis

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk

mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis.

16

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 14 glikogen 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 16. 4,5

(C6)n + Pi (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat

Glikogen Glikogen

Glukosa transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu

cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan

16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik.

Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh

adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah

memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun

tubuh. 5

Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari

senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.

Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai

berikut:

1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak

dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Kreb’s.

Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.

2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.

17

B. Metabolisme Asam Amino

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari

pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua,

pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino

menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan

pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino. 4,5

Gambar 2.Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau

terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam

amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan

pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat

atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

18

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium.4

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat

melalui jalur yang beraneka ragam.

Gambar 3. Tempat-tempat masuknya asam amino ke

dalam sikulus asam sitrat untuk

produksi energi

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,

melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi

asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama

metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino

dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya

diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui

jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3

kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan ketogenik. 4

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi

piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam

amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino

19

kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang

semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil

KoA.4,5

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin

bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan

penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan

untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam

makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam

amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.

Asam amino

non-esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine,

Proline, Serine, Tyrosine

Asam amino

esensial

Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*,

Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

C.Metabolisme Lipid

Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol.

Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi

yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka

panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak

dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan.

Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis. 5

Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya

sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur

inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika

20

kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam

lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida.

Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis

menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil

KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto

asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat

menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan

ini dapat menyebabkan kematian. 4,5

Gambar 3.Ikhtisar metabolisme lipid

21

Kolesterol

Aseto asetat

hidroksi butirat Aseton

Steroid

Steroidogenesis

Kolesterogenesis

Ketogenesis

Diet

Lipid

Karbohidrat

Protein

Asam lemak

Trigliserida

Asetil-KoA

Esterifikasi Lipolisis

Lipogenesis Oksidasi beta

Siklus asam sitrat

ATP

CO2

H2O

+ ATP

Gliserol

Metabolisme gliserol

Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini

selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal,

gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa

ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara

dalam jalur glikolisis. 4

Gambar 4.Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol

Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)

Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi

beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu

menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan

dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase). 4

22

Gambar 5.Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang.

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria dijelaskan sebagai berikut:

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim

tiokinase.

Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil

transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah

menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna

mitokondria.

Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang

bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar.

Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan

dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna

mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan.

23

Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi

beta.5

Dalam oksidasi beta, asam lemak masuk ke dalam rangkaian siklus dengan 5 tahapan proses dan

pada setiap proses, diangkat 2 atom C dengan hasil akhir berupa asetil KoA. Selanjutnya asetil

KoA masuk ke dalam siklus asam sitrat. Dalam proses oksidasi ini, karbon β asam lemak

dioksidasi menjadi keton.

24

gambar 6. Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

25

Telah dijelaskan bahwa asam lemak dapat dioksidasi jika diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-

KoA. Proses aktivasi ini membutuhkan energi sebesar 2P. (-2P)

Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai

berikut: 5

1. Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi

dengan menghasilkan energi 2P (+2P)

2. delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA

3. L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai

respirasi dengan menghasilkan energi 3P (+3P)

4. Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah

kehilangan 2 atom C. 4,5

Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi

beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA

yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena

membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA.

Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat. 5

Penghitungan energi hasil metabolisme lipid

Dari uraian di atas kita bisa menghitung energi yang dihasilkan oleh oksidasi beta suatu asam

lemak. Misalnya tersedia sebuah asam lemak dengan 10 atom C, maka kita memerlukan energi 2

ATP untuk aktivasi, dan energi yang di hasilkan oleh oksidasi beta adalah 10 dibagi 2 dikurangi

1, yaitu 4 kali oksidasi beta, berarti hasilnya adalah 4 x 5 = 20 ATP. Karena asam lemak

memiliki 10 atom C, maka asetil-KoA yang terbentuk adalah 5 buah. 5

Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Kreb’s yang masing-masing akan menghasilkan

12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 60 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak

dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil

oksidasi beta) + 60 ATP (hasil siklus Kreb’s) = 78 ATP. 5

26

Sebagian dari asetil-KoA akan berubah menjadi asetoasetat, selanjutnya asetoasetat berubah

menjadi hidroksi butirat dan aseton. Aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton dikenal sebagai

badan-badan keton. Proses perubahan asetil-KoA menjadi benda-benda keton dinamakan

ketogenesis.

Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan

kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi

steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).

Sintesis asam lemak

Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam

lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada

manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai

dengan degradasinya (oksidasi beta).

Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama

sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid

synthase. NADPH digunakan untuk sintesis.

Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali

Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi.

Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap

penyimpanan tersebut adalah: 5

- Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL.

- Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan.

- Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa.

- Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

27

Gambar 7.Dinamika lipid di dalam sel adiposa.

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini

dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol

dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan

dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula.

2.6 Pengukuran Suhu Tubuh

Nilai hasil pemeriksaan suhu merupakan indikator untuk menilai keseimbangan antara

pembentukan dan pengeluaran panas. Nilai ini akan menunjukkan peningkatan bila pengeluaran

panas meningkat.Kondisi demikian dapat juga disebabkan oleh vasodilatasi, berkeringat,

hiperventilasi dan lain-lain. Demikian sebaliknya, bila pembentukan panas meningkat maka nilai

suhu tubuh akan menurun. Kondisi ini dapat dilihat pada peningkatan metabolisme dan kontraksi

otot. Pengukuran suhu tubuh dapat dilakukan secara oral, rektal dan aksila. Dimana pengukuran

pada suhu rektal adalah pengukuran dengan suhu tertinggi di banding dengan aksila dan oral.

Sedangkan suhu terendah terdapat pada aksila.1,2

28

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembelajaran yang dikaji, dapat disimpulkan bahwa hasil hipotesis yang

disepakati, yaitu “Gangguan metabolisme pengaturan suhu tubuh dapat menyebabkan demam

disertai menggigil..” Dapat diterima. Pengujian hipotesis dilakukan dengan analisa terhadap

metabolisme pengaturan suhu tubuh, metabolisme energy, metabolisme demam dan pengukuran

suhu tubuh. Dimana fungsi dari metabolisme pengaturan suhu terganggu akan menyebabakn

suatu penyakit seperti demam.

29

Daftar Pustaka

1. Ganong, WF. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 22. Jakarta : EGC ; 2008

2. Sherwood, lauralee. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 2. Jakarta : EGC ; 2008

3. Guyton AC, Hall JE. Buku ajar fisiologi kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC; 2006.

4. Murray RK, Graner DK, Rodwell VW. Biokimia harper.Edisi ke-27. Jakarta:EGC;2009

5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: EGC; 2004

30