makalah blok 11

Upload: kent-wiranata

Post on 04-Mar-2016

24 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

makalah blok 11

TRANSCRIPT

Proses Metabolisme, Fungsi Hormon serta Gizi yang

Menunjang Pertumbuhan Tubuh Manusia Stacy Vania

102012043/D1

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510

Email : [email protected]

PendahuluanSemua makhluk hidup perlu makan dan minum untuk dapat melakukan suatu aktivitas, makanan dan minuman yang masuk ke dalam tubuh kita akan di oksidasi menjadi ATP dan ATP akan berguna sebagai sumber energy bagi tubuh kita. Selain sebgaia sumber energy makanan dan minuman juga berguna sebagai penunjang pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan-jaringan tubuh.

Selain makanan dan minuman terdapat juga sejumlah hormone yang menunjang pertumbuhan dan pembentukan ATP dalam tubuh. Hormone hormone tersebutdi sekresi oleh kelenjar endokrin dalam tubuh manusia. Semua kelenjar endokrin melaksanakan fungsinya dengan mengeluarkan hormon ke dalam darah. Salah satu hormon yang berperan penting dalam pertumbuhan manusia adalah hormon pertumbuhan (Growth Hormone).

Metabolisme

Jalur metabolisme dibagi menjadi 3 : 11. Katabolik : Untuk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, ekivalen pereduksi, dan terutama produksi ATP, bersifat eksotermik2. 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 SitratMetabolisme 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.1Metabolisme 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. 1Sifat 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.1

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 metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut: 1

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.

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.Glikolisis

Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi: 11. 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 Krebs). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa. Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah: 1Glukosa + 2ADP +2Pi ( 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O

Kesimpulan:

Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

hasil tingkat substrat

:+ 4P

hasil oksidasi respirasi

:+ 1P

jumlah

:+10P

dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 1P

: - 2P + 8PPada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

hasil tingkat substrat

:+ 4P

hasil oksidasi respirasi

:+ 0P

jumlah

:+ 4P

dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 1P

: - 2P + 2P

SHAPE \* MERGEFORMAT

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. 1Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Krebs. Jalur ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat. Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut: 1

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.

Piruvat + NAD+ + KoA ( Asetil KoA + NADH + H+ + CO2 SHAPE \* MERGEFORMAT

Siklus asam sitrat

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Krebs dan siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. 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.1

Gambar 3:Siklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein 1Selama 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. 1Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat

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). 1Selama 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. 1

Gambar 4 :Lintasan detail Siklus Krebs 1Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:

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

= 9P

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

= 2P

3. Pada tingkat substrat

= 1P

Jumlah

= 12P

Satu siklus Krebs akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Krebs, 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)

: 1P

3. Siklus Krebs (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.1

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. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 1%), 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.1 SHAPE \* MERGEFORMAT

Glikogenolisis

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 1(4 glikogen 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 1(1.

(C1)n + Pi ( (C1)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 1(1 terpajan. Hidrolisis ikatan 1(1 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.1

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. 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: 11. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Krebs. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.

2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Krebs.

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.

Gambar 6 : Jalur-jalur metabolik utama asam amino1Katabolisme 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.1

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

1. Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada -ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammoniumSetelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Gambar 7: Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi1Sintesis 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. Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti -ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino 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. 1Sekelompok 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. 1Asam amino non-esensialAlanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine

Asam amino esensial Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

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.1

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 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. 1

Gambar 8 : Ikhtisar metabolisme lipid1Metabolisme 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. 1

Gambar 9 : Reaksi kimia pada awal metabolisme gliserol1Oksidasi 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). 1

Gambar 10 : Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA1Asam lemak bebas (FFA) 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.

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

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 asam lemak dioksidasi menjadi keton. 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: 11. Asil-KoA diubah menjadi delta-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.

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. 1Penghitungan 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. Setiap asetil-KoA akan masuk ke dalam siklus Krebs yang masing-masing akan menghasilkan 12 ATP, sehingga totalnya adalah 5 X 12 ATP = 10 ATP. Dengan demikian sebuah asam lemak dengan 10 atom C, akan dimetabolisir dengan hasil -2 ATP (untuk aktivasi) + 20 ATP (hasil oksidasi beta) + 10 ATP (hasil siklus Krebs) = 78 ATP. 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. 1Sebagian dari asetil KoA dapat diubah menjadi kolesterol (prosesnya dinamakan kolesterogenesis) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan untuk disintesis menjadi steroid (prosesnya dinamakan steroidogenesis).1

Gambar 11 : Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat1Sintesis 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. Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut. 1

Gambar 12 : tahap sintesis asam lemak 1Penyimpanan 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:

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.

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 (lihat oksidasi beta). 1

Gambar 13 : Dinamika lipid di dalam sel adiposa. Perhatikan tahap-tahap sintesis dan degradasi trigliserida 1Sistem Endokrin

Sistem endokrin mengatur aktivitas-aktivitas yang lebih memerlukan durasi daripada kecepatan. Kelenjar endokrin mengeluarkan hormon, pembawa pesan kimiawi dalam darah yang bekerja pada sel sasaran yang terletak jauh dari kelenjar endokrin itu sendiri. Sebagian besar aktivitas sel sasaran yang berada di bawah kontrol hormon ditujukan untuk mempertahankan homeostasis. Kelenjar endokrin sentral, yang berada atau berkaitan erat dengan otak, mencakup hipotalamus, kelenjar hipofisis, dan kelenjar pineal.2

Hipotalamus (suatu bagian dari otak) dan kelenjar hipofisis posterior bekerja sebagai satu kesatuan untuk mengeluarkan hormon-hormon yang esensial untuk mempertahankan keseimbangan air, melahirkan, dan menyusui. Hipotalamus juga mengeluarkan hormon-hormon regulatorik yang mengontrol pengeluaran hormon kelenjar hipofisis anterior.2

Hipotalamus dan Hipofisis

Kelenjar pituitari atau hipofisis adalah sebuah kelenjar endokrin kecil yang terletak di rongga bertulang di dasar otak tepat di bawah hipotalamus.1 Kelenjar hipofisis mempunyai diameter sekitar 1 cm dan beratnya 0.5 1.0 gram yang terletak di sela tursika, rongga tulang pada basis otak. Hipofisis dihubungkan ke hipotalamus oleh sebuah tangkai kecil, yaitu infundibulum yang mengandung serat saraf dan pembuluh darah halus.2,3

Gambar 14 : Hipotalamus dan Hipofisis.3

Hipofisis memiliki dua lobus yang secara anatomis dan fungsional berbeda yaitu hipofisis posterior dan hipofisis anterior. Di antara kedua bagian ini terdapat daerah kecil yang relatif avaskular yang disebut sebagai pars intermedia, yang pada manusia hampir tidak ada sedangkan pada beberapa jenis binatang rendah ukurannya jauh lebih besar dan lebih berfungsi.Hipofisis posterior, secara embriologis berasal dari pertumbuhan berlebihan otak, terdiri dari jaringan saraf dan disebut juga neurohipofisis. Hipofisis anterior, sebaliknya, terdiri dari jaringan epitel kelenjar yang secara embriologis berasal dari penonjolan dari atap mulut. Dengan demikian, hipofisis anterior juga dikenal sebagai adenohipofisis (adeno berarti kelenjar). Hipofisis anterior dan posterior tidak memiliki persamaan selain lokasi mereka. Hipofisis posterior dihubungkan ke hipotalamus melalui jalur saraf, sementara hipofisis anterior dihubungkan ke hipotalamus melalui pembuluh darah.2,3

Gambar 15 : Bagian dari Hipofisis.3

Hipofisis anterior mengeluarkan enam hormon yang sudah diketahui, yang banyak diantaranya bersifat tropik bagi kelenjar endokrin lain. Tidak seperti hipofisis posterior yang disintesis di hipotalamus, hipofisis anterior itu sendiri mensintesis hormon-hormon yang kemudian dikeluarkannya ke dalam darah. Populasi-populasi sel yang berbeda di hipofisis anterior menghasilkan dan mengeluarkan enam hormon peptida yang sampai sejauh ini telah diketahui.2

Gambar 16 : Struktur Sel Kelenjar Hipofisis Anterior.2

Hormon-hormon yang dihasilkan oleh kelenjar hipofisis anterior diantaranya adalah:2

1. Hormon Pertumbuhan (growth hormone, GH, somatotropin)

Hormon yang mengatur pertumbuhan tubuh.

2. Thyroid-Stimulating Hormone (TSH, tirotropin)

Merangsang sekresi hormon tiroid dan pertumbuhan kelenjar tiroid.

3. Hormon Adrenokortikotropik (ACTH)

Merangsang sekresi kortisol oleh korteks adrenal dan mendorong pertumbuhan korteks adrenal.

4. Follicle-Stimulating Hormone (FSH)

Memiliki fungsi berbeda pada wanita dan pria. Pada wanita, hormon ini merangsang pertumbuhan dan perkembangan folikel ovarium, tempat berkembangnya sel ovum atau sel telur. Hormon ini juga mendorong sekresi hormon estrogen oleh ovarium. Pada pria, FSH diperlukan untuk produksi sperma.

5. Luteinizing Hormone (LH)

Berfungsi berbeda pada wanita maupun pria. Pada wanita, LH berperan dalam ovulasi dan luteinisasi (yaitu pembentukan korpus luteum penghasil hormon di ovarium setelah ovulasi). LH juga mengatur sekresi hormon-hormon seks wanita, estrogen, dan progesteron. Pada pria, hormon ini merangsang sel interstitium Leydig di testis untuk mengeluarkan hormon seks pria yaitu testosteron.

6. Prolaktin (PRL)

Hormon yang meningkatkan pertumbuhan kelenjar payudara dan produksi air susu.

Hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar hipofisis anterior berperan utama dalam pengaturan fungsi metabolisme di seluruh tubuh.2 Sementara hormon yang dihasilkan oleh hipofisis posterior antara lain adalah hormon antidiuretik dan oksitosin. Hormon antidiuretik yang disebut juga vassopresin berfungsi dalam mengatur kecepatan ekskresi air ke dalam urin dan dengan cara ini akan membantu mengatur konsentrasi air dalam cairan tubuh. Sementara oksitosin adalah hormon yang membantu menyalurkan air susu dari kelenjar mammae selama menyusui.2

Hormon Pertumbuhan

Hormon pertumbuhan (GH = Growth Hormone) juga dinamakan somatotropic hormone (SH) atau somatotropin, merupakan molekul protein kecil yang mengandung 191 asam amino dalam satu rantai dan mempunyai berat molekul 22.005. Hormon pertumbuhan adalah hormon primer yang bertanggung jawab mengatur pertumbuhan tubuh keseluruhan, juga penting dalam metabolisme intermediat. Hormon pertumbuhan berperan dalam meningkatkan pertumbuhan seluruh tubuh dengan cara mempengaruhi pembentukan protein, pembelahan sel, dan diferensiasi sel.1,3

Hormon pertumbuhan dihasilkan oleh kelenjar hipofisis anterior yang merupakan kelenjar yang paling banyak jenis sel sekretorik. Hormon pertumbuhan atau GH tidak berperan dalam perkembangan janin. Setelah lahir, GH dan faktor hormon nonplasenta lain mulai berperan penting dalam mengatur pertumbuhan. Faktor genetik dan nutrisi juga berpengaruh besar pada periode pertumbuhan ini.4

Efek Kerja Hormon Pertumbuhan

Hormon pertumbuhan adalah hormon yang paling banyak diproduksi oleh hipofisis anterior, bahkan pada orang dewasa yang pertumbuhannya sudah berhenti, meskipun sekresi GH biasanya mulai berkurang setelah usia pertengahan. Sekresi berkelanjutan hormon pertumbuhan yang terus tinggi setelah masa pertumbuhan ini menunjukkan bahwa hormon ini memiliki pengaruh penting lain di luar efek pada pertumbuhan.2

1. Efek metabolik yang tidak berkaitan dengan pertumbuhan

Hormon pertumbuhan meningkatkan kadar asam lemak di dalam darah dengan meningkatkan penguraian simpanan lemak trigliserida yang tersimpan di jaringan adiposa, dan hormon ini meningkatkan kadar glukosa darah dengan mengurangi penyerapan glukosa oleh otot. Otot menggunakan asam lemak dan bukan menggunakan glukosa sebagai bahan bakar metabolik. Karena itu, efek metabolik keseluruhan hormon pertumbuhan adalah untuk memobilisasi simpanan lemak sebagai sumber energi utama sembari menghemat glukosa untuk jaringan yang bergantung pada glukosa misalnya otak. Jadi sebenarnya hormon pertumbuhan meningkatkan kecepatan sintesis protein dalam tubuh, menghemat karbohidrat dengan menurunkan kecepatan penggunaan karbohidrat, dan menggunakan cadangan lemak sebagai energi dengan meningkatkan mobilisasi lemak.2

2. Efek mendorong pertumbuhan jaringan lunak

Pada saat jaringan peka terhadap efek pendorong pertumbuhan, hormon pertumbuhan merangsang pertumbuhan baik jaringan lunak maupun tulang. Pertumbuhan jaringan lunak terjadi karena peningkatan jumlah sel (hiperplasia) dengan merangsang pembelahan sel; dan peningkatan ukuran sel (hipertrofi) dengan mendorong sintesis protein yang merupakan komponen struktural utama pada sel. Hormon pertumbuhan merangsang hampir semua aspek sintesis protein dan secara bersamaan juga menghambat penguraian protein. Hormon pertumbuhan meningkatkan penyerapan asam amino (bahan mentah untuk sintesis protein) oleh sel dan dalam prosesnya akan mengurangi kadar asam amino dalam darah. Selain itu, hormon ini merangsang perangkat sel yang bertanggung jawab menyelesaikan sintesis protein sesuai dengan kode genetik sel.23. Efek mendorong pertumbuhan tulang

Pertumbuhan tulang panjang yang menyebabkan penambahan tinggi tubuh adalah efek paling dramatis dari hormon pertumbuhan. Tulang adalah jaringan hidup. Karena merupakan suatu bentuk jaringan ikat, tulang terdiri dari sel dan matriks organik ekstrasel yang dihasilkan oleh sel. Sel-sel tulang yang menghasilkan matriks organik dikenal sebagai osteoblas (pembentuk tulang). Matriks organik terdiri dari serat-serat kolagen dalam gel semipadat yang kaya mukopolisakarida yang disebut juga sebagai bahan dasar (ground substance). Matriks ini memiliki konsistensi seperti karet dan menentukan daya rentang tulang (ketahanan tulang terhadap kerusakan ketika mendapat tekanan). Tulang menjadi keras karena pengendapan kristal-kristal kalsium fosfat di dalam matriks. Kristal anorganik ini memberikan kekuatan kompresi (kemampuan tulang untuk mempertahankan bentuknya ketika ditekan atau terjepit) pada tulang. Jika hanya terdiri dari kristal anorganik, tulang akan rapuh seperti kapur tulis.1 Tulang tidak rapuh karena memiliki campuran berupa perancah organik yang diperkeras oleh kristal anorganik. Tulang rawan serupa dengan tulang, hanya saja tulang rawan hidup tidak mengalami klasifikasi.4

Tulang panjang pada dasarnya terdiri dari batang silindris yang cukup uniform, diafisis, dengan bongkol sendi yang melebar di kedua ujungnya, epifisis. Pada tulang yang sedang tumbuh, diafisis dipisahkan di kedua ujungnya dari epifisis oleh suatu lapisan tulang rawan yang dikenal sebagai lempeng epifisis. Rongga sentral tulang terisi oleh sumsum tulang yang merupakan tempat produksi sel darah.4

Hormon pertumbuhan meningkatkan pertumbuhan tulang baik tebal maupun panjangnya. Hormon pertumbuhan akan merangsang proliferasi tulang rawan epifisis, sehingga menyediakan lebih banyak ruang untuk membentuk tulang serta juga merangsang aktivitas osteoblas. Hormon pertumbuhan dapat meningkatkan pemanjangan tulang panjang selama lempeng epifisis tetap berupa tulang rawan atau terbuka. Pada kahir masa remaja, di bawah pengaruh hormon-hormon seks, lempeng ini mengalami penulangan sempurna atau tertutup, sehingga tulang tidak lagi dapat bertambah panjang walaupun terdapat hormon pertumbuhan. Dengan demikian, setelah lempeng tertutup, individu tidak dapat lagi bertambah tinggi.2

Hormon pertumbuhan tidak bekerja langsung pada sel sasarannya untuk menimbulkan efek merangsang pertumbuhan (peningkatan pembelahan sel, peningkatan sintesis protein, dan pertumbuhan tulang). Efek-efek ini umunya ditimbulkan secara langsung oleh mediator peptida yang dikenal sebagai somatomedin., yang sintesisnya diinduksi oleh hormon pertumbuhan. Peptida-peptida ini juga dikenal sebagai insulin-like growth factors (IGF; faktor pertumbuhan mirip-insulin) karena secara struktural dan fungsional mirip dengan insulin. Sampai saat ini berhasil diidentifikasi dua somatomedin yaitu IGF I dan IGF II.2

Tempat utama pembentukan somatomedin adalah hati, yang mengeluarkan peptida-peptida ini ke dalam darah. Pembentukan dan aktivitas somatomedin juga dikontrol oleh sejumlah faktor di luar hormon pertumbuhan, termasuk usia dan status gizi, akibatnya perubahan kadar somatomedin dalam darah tidak selalu seiring dengan perubahan sekresi hormon pertumbuhan.4

Faktor-faktor yang Menstimulasi Sekresi Hormon Pertumbuhan

Hormon pertumbuhan disekresikan terutama selama waktu pertumbuhan. setelah usia remaja, sekresi hormon pertumbuhan akan menurun sejalan dengan usia, akhirnya pada saat sangat tua sekresi menurun sekitar 25 persen dari kadar pada usia remaja.3

Sekresi hormon pertumbuhan diatur oleh dua hormon hipofisiotropik.4 Hormon pengatur antagonistik dari hipotalamus yang terlibat dalam kontrol sekresi hormon pertumbuhan adalah Growth Hormone-Releasing Hormone (GHRH) yang bersifat stimulatorik, dan Growth Hormone-Inhibiting Hormone (GHIH) yang inhibitorik. Setiap faktor yang meningkatkan sekresi hormon pertumbuhan secara teoritis dapat dilakukan dengan merangsang pengeluaran GHRH atau menghambat pengeluaran GHIH. Seperti sumbu hipotalamus-hipofisis anterior lainnya, pengaturan sekresi hormon pertumbuhan melibatkan lengkung umpan-balik negatif. Hormon pertumbuhan dan somatomedin (hormon dari hati yang secara langsung memperantarai efek hormon pertumbuhan) menghambat sekresi mungkin dengan cara merangsang pengeluaran GHIH dari hipotalamus, atau bisa juga somatomedin memberikan efek langsung pada hipofisis anterior untuk menghambat pengaruh GHRH pada pengeluaran hormon pertumbuhan.2

Terdapat sejumlah faktor yang mempengaruhi sekresi hormon pertumbuhan yang berinteraksi atau mengalahkan sistem kontrol umpan-balik negatif dasar tersebut. Sekresi hormon pertumbuhan memperlihatkan irama diurnal yang jelas. Selama siang hari, kadar hormon pertumbuhan cenderung lebih rendah dan relatif konstan. Namun, sekitar satu jam setelah tidur lelap sekresi hormon pertumbuhan sangat meningkat sampai lima kali lipat dibandingkan kadarnya pada siang hari, dan kemudian cepat menurun dalam beberapa jam kemudian.2

Pada irama diurnal sekresi hormon pertumbuhan ini terdapat letupan-letupan sekresi yang menjadi stimulus utama untuk meningkatkan sekresi hormon pertumbuhan yaitu yang timbul sebagai respons terhadap olahraga, stres, dan hipoglikemia (penurunan glukosa darah). Keuntungan peningkatan sekresi hormon pertumbuhan selama situasi-situasi pada saat kebutuhan energi melampaui cadangan glukosa tubuh ini merupakan konservasi glukosa (agar glukosa bisa dihemat) untuk otak dan penggunaan asam lemak disajikan sebagai sumber energi alternatif untuk otot. Karena hormon pertumbuhan meningkatkan penggunaan simpanan lemak dan mendorong sintesis protein tubuh, hormon ini mendorong perubahan komposisi tubuh yaitu mengurangi pengendapan lemak dan meningkatkan protein otot. Dengan demikian, peningkatan sekresi hormon pertumbuhan yang menyertai olahraga mungkin berperan memperantarai efek olahraga dalam menurunkan persentase lemak tubuh sembari meningkatkan massa tubuh nonlemak.2

Asam amino darah yang berlimpah, misalnya setelah makan makanan berprotein tinggi (diet protein), juga meningkatkan sekresi hormon pertumbuhan, yang pada gilirannya mendorong penggunaan asam-asam amino ini untuk sintesis protein. Pengeluaran hormon pertumbuhan juga dirangsang oleh penurunan kadar asam lemak dalam darah. Karena hormon pertumbuhan bekerja memobilisasi lemak, pengaturan tersebut ikut berperan untuk mempertahankan kadar asam lemak darah yang relatif konstan. Berbagai masukan yang diketahui mengatur sekresi hormon pertumbuhan ditujukan untuk menyesuaikan kadar glukosa, asam amino, dan asam lemak dalam darah. Belum diketahui adanya sinyal terkait pertumbuhan yang mempengaruhi sekresi hormon pertumbuhan.2

Gambar 17: Sekresi Hormon Pertumbuhan.2Hormon Lain yang juga Berperan Penting dalam Pertumbuhan Normal

Beberapa hormon selain hormon pertumbuhan (GH) yang ikut berkontribusi melalui cara-cara tertentu pada pertumbuhan keseluruhan adalah:4

1. Hormon Tiroid

Penting bagi pertumbuhan tetapi hormon ini sendiri tidak langsung bertanggung jawab mendorong pertumbuhan. Hormon ini memiliki peran permisif pada pertumbuhan tulang; efek GH baru bermanifestasi secara penuh jika terdapat hormon tiroid dalam jumlah memadai. Akibatnya, pertumbuhan anak dengan hipotiroid akan terganggu tetapi hipersekresi hormon tiroid tidak menyebabkan pertumbuhan yang berlebihan.4 2. Insulin

Merupakan promotor pertumbuhan yang penting. Defisiensi insulin sering menghambat pertumbuhan, dan hiperinsulinisme sering memicu pertumbuhan berlebihan. Karena insulin mendorong sintesis protein maka efeknya dalam meningkatkan pertumbuhan tetapi tidak terlalu mengejutkan. Namun, efek ini juga dapat timbul dari mekanisme di luar efek langsung insulin pada sintesis protein. Insulin secara struktural mirip dengan somatomedin dan mungkin berinteraksi dengan reseptor somatomedin (IGF-I), yang snagat mirip reseptor insulin.4

3. Androgen

Androgen, yang dipercayai berperan penting dalam lonjakan pertumbuhan masa pubertas, secara kuat merangsang sintesis protein di banyak organ. Androgen merangsang pertumbuhan linear, meningkatkan berat dan menambah massa otot. Androgen paling poten yaitu testosteron testis dapat menyebabkan pria membentuk otot lebih besar daripada wanita. Efek androgen dalam mendorong pertumbuhan bergantung pada keberadaan GH. Androgen hampir sama sekali tidak berefek pada pertumbuhan tubuh jika tidak terdapat GH, tetapi keberadaan GH akan secara sinergitis meningkatkan pertumbuhan linear. Meskipun merangsang pertumbuhan namun androgen akhirnya menghentikan pertumbuhan lebih lanjut karena menyebabkan penutupan lempeng epifisis.4

4. Estrogen

Seperti andogren, estrogen akhirnya menghentikan pertumbuhan linear dengan merangsang perubahan komplit lempeng epifisis menjadi tulang. Namun, efek estrogen pada pertumbuhan sebelum pematangan tulang belum sepenuhnya dipahami. Sebagian penelitian menyarankan bahwa estrogen dosis besar bahkan dapat menghambat pertumbuhan tubuh dengan menghambat proliferasi kondrosit sementara lempeng epifisis masih terbuka.4

Faktor Lain yang Mempengaruhi Pertumbuhan

Meskipun seperti diisyaratkan oleh namanya, hormon pertumbuhan (growth hormone/GH) merupakan bahan yang sangat esensial bagi pertumbuhan namun GH bukan satu-satunya penentu laju dan besar pertumbuhan akhir seseorang. Faktor-faktor berikut juga mempengaruhi pertumbuhan:5

1. Faktor Genetik

Faktor ini menentukan kapasitas maksimal pertumbuhan seseorang. Selanjutnya, pencapaian potensi pertumbuhan penuh bergantung pada banyak faktor yang tercantum di bawah ini.2. Diet yang memadai, termasuk protein total dan asam amino esensial yang memadai untuk melaksanakan sintesis protein yang dibutuhkan untuk tumbuh.

3. Bebas dari penyakit kronik dan kondisi lingkungan penuh stres. Hambatan pertumbuhan dari kondisi yang kurang menguntungkan ini sebagian besar disebabkan oleh sekresi kortisol dari korteks adrenal yang dipicu oleh stres berkepanjangan. Kortisol memiliki beberapa efek antipertumbuhan yang kuat, misalnya mendorong pemecahan protein, menghambat pertumbuhan tulang panjang, dan menghambat sekresi GH. Meskipun anak yang sakit atau mengalami stres tidak tumbuh dengan baik namun jika keadaan yang mendasari tersebut dikoreksi sebelum ukuran dewasa tercapai maka mereka dapat dengan cepat mengejar kurva pertumbuhan normalnya melalui lonjakan pertumbuhan.

4. Kadar normal hormon-hormon yang mempengaruhi pertumbuhan. Selain GH yang mutlak dibutuhkan, hormon lain termasuk hormon tiroid, insulin, dan hormon seks, berperan sekunder dalam mendorong pertumbuhan.

Asupan Gizi dan Kaitannya dengan Hormon Pertumbuhan

Faktor asupan gizi dan nutrisi juga memegang peran penting dalam periode pertumbuhan seseorang. Anak dengan malnutrisi tidak pernah mencapai potensi pertumbuhan penuh mereka. Efek kekurangan nutrisi yang menghambat pertumbuhan ini paling jelas jika terjadi pada masa bayi. Pada kasus yang parah, pertumbuhan tubuh dan perkembangan otak anak mungkin terhambat secara ireversibel. Sekitar 70% dari pertumbuhan total otak berlangsung selama dua tahun pertama kehidupan. Sebaliknya, seseorang tidak dapat melebihi pertumbuhan maksimal yang telah ditentukan secara genetis dengan mengonsumsi diet melebihi yang dibutuhkan. Kelebihan asupan gizi dan makanan akan menyebabkan obesitas, bukan pertumbuhan.4

Asupan gizi berkaitan dengan zat gizi makro maupun mikro. Zat gizi makro terdiri dari:6

1. Karbohidrat

Karbohidrat adalah sumber energi paling utama di dalam tubuh. Karbohidrat pada umumnya terdiri dari monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Monosakarida dan disakarida terasa manis sedangkan polisakarida tida mempunyai rasa (tawar). Sumber utama karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hanya sedikit saja yang termasuk bahan makanan hewani.6

Hormon pertumbuhan mempunyai empat pengaruh utama terhadap metabolisme karbohidrat di dalam sel yaitu mengurangi pemakaian glukosa untuk mendapat energi; meningkatkan pengendapan glikogen di dalam sel; mengurangi ambilan glukosa oleh sel; dan meningkatkan sekresi insulin dan penurunan sensitivitas terhadap insulin. Berkurangnya pemakaian glukosa untuk energi sebagian besar disebabkan oleh meningkatnya pengangkutan dan penggunaan asam lemak untuk mendapatkan energi yang disebabkan oleh pengaruh hormon pertumbuhan. Jadi, asam lemak membentuk banyak sekali asetil-KoA yang sebaliknya memicu timbulnya efek umpan balik yang menghambat pemecahan glikolitik dari glukosa dan glikogen. Peningkatan endapan glikogen di dalam sel terjadi bila terdapat kelebihan hormon pertumbuhan sehingga glukosa dan glikogen tidak dapat digunakan sebagai energi dengan mudah, maka glukosa yang masuk ke dalam sel dengan cepat dipolimerisasi menjadi glikogen dan selanjutnya diendapkan.3 Peningkatan konsentrasi glukosa darah disebabkan oleh rangsangan hormon pertumbuhan terhadap sel-sel beta dari pulau-pulau Langerhans untuk mensekresi insulin tambahan. Selain itu, hormon pertumbuhan mempunyai efek perangsangan langsung pada sel. Gabungan dari kedua efek ini seringkali sangat merangsang sekresi insulin oleh sel-sel beta sehingga sel-sel beta tersebut sesungguhnya mati. Bila hal ini terjadi, akan timbul diabetes melitus. Oleh karena itu, hormon pertumbuhan dikatakan mempunyai efek diabetogenik.3

Hormon pertumbuhan akan gagal menyebabkan pertumbuhan bila karbohidrat tidak terdapat di dalam diet. Hal ini menunjukkan bahwa kerja insulin yang adekuat dan tersedianya karbohidrat dalam jumlah yang adekuat diperlukan agar hormon pertumbuhan menjadi aktif. Sebagian dari kebutuhan karbohidrat dan insulin ini adalah untuk menyediakan energi yang dibutuhkan untuk metabolisme pertumbuhan. Yang penting terutama adalah efek insulin dalam meningkatkan transpor dari beberapa asam amino ke dalam sel dalam cara yang sama seperti insulin meningkatkan transpor glukosa.3

Hiperglikemia sesudah pemberian hormon pertumbuhan merupakan kombinasi akibat penurunan pemakaian glukosa dalam jaringan perifer dengan peningkatan produksi glukosa dalam hati melalui proses glukoneogenesis. Dalam hati, GH akan meningkatkan jumlah glikogen hati, dan peristiwa ini mungkin terjadi akibat aktivasi proses glukoneogenesis dari asam-asam amino. Gangguan glikolisis dapat terjadi pada beberapa tahap, dan mobilisasi asam-asam lemak dari simpanan triasilgliserol dapat pula turut menghambat glikolisis di dalam otot. Pemberian GH dalam waktu lama dapat mengakibatkan diabetes melitus.1

2. Lemak

Lemak adalah sekelompok ikatan organik yang mempunyai sifat dapat larut dalam zat-zat pelarut tertentu (zat pelarut lemak) seperti petroleum benzene dan ether. Lemak di dalam makanan yang memegang peranan penting adalah lemak netral atau trigycerida yang molekulnya terdiri atas satu molekul glycerol (glycerin) dan tiga molekul asam lemak, yang diikatkan pada glycerol tersebut dengan ikatan ester. Jaringan lemak di dalam tubuh tidak ikut di dalam proses metabolisme sehari-hari tetapi merupakan simpanan atau cadangan energi yang kelebihan dan tidak terpakai. Di dalam tubuh, lemak berfungsi sebagai cadangan energi dalam bentuk jaringan lemak yang ditimbun di tempat-tempat tertentu.6

Hormon pertumbuhan mempunyai efek yang spesifik dalam menyebabkan pelepasan asam lemak dari jaringan adiposa, sehingga, meningkatkan konsentrasi asam lemak dalam cairan tubuh. Selain itu, di dalam jaringan di seluruh tubuh, hormon pertumbuhan meningkatkan perubahan asam lemak menjadi asetil-KoA dan kemudian digunakan untuk energi. Oleh karena itu, di bawah pengaruh hormon pertumbuhan ini, lebih disukai memakai lemak sebagai energi daripada karbohidrat dan protein.3

Di bawah pengaruh jumlah hormon pertumbuhan yang berlebihan, pengangkutan lemak dari jaringan adiposa seringkali menjadi sangat besar sehingga sejumlah besar asam asetoasetat dibentuk oleh hati dan dilepaskan ke dalam cairan tubuh, dengan demikian menyebabkan ketosis. Pergerakan lemak yang berlebihan ini dari jaringan adiposa juga seringkali menyebabkan perlemakan hati.3

3. Protein

Protein merupakan zat gizi yang sangat penting karena yang paling erat hubungannya dengan proses-proses kehidupan. Semua hayat hidup sel berhubungan dengan zat gizi protein. Di dalam sel, protein terdapat sebagai protein struktural maupun protein metabolik. Protein struktural merupakan bagian integral dari struktur sel dan tidak dapat diekstraksi tanpa menyebabkan dis-integrasi sel tersebut. Protein metabolik ikut serta dalam reaksi-reaksi biokimiawi dan mengalami perubahan bahkan mungkin destruksi atau sintesa protein baru. Protein metabolik dapat diekstraksi tanpa merusak integritas struktur sel itu sendiri. Hormon pertumbuhan mempunyai fungsi untuk mensintesis protein. GH akan meningkatkan transportasi asam-asam amino ke dalam sel-sel otot dan juga meningkatkan sintesis protein lewat mekanisme yang terpisah dengan efek pengangkutan.1,6

Sementara itu, adapun zat-zat mikro yang dibutuhkan dalam jumlah yang lebih sedikit yaitu vitamin dan mineral.6

1. Vitamin

Vitamin adalah suatu zat gizi mikro yang diperlukan tubuh dalam jumlah-jumlah kecil dan harus didatangkan dari luar, karena tidak dapat disintesa di dalam tubuh. Fungsi vitamin secara umum berhubungan erat dengan fungsi enzim, terutama vitamin-vitamin kelompok B yang berperan sebagai koenzim. Sementara vitamin yang berperan dalam pertumbuhan adalah vitamin A. Defisiensi vitamin A akan menyebabkan terjadinya hambatan pertumbuhan. Dasar dari hambatan pertumbuhan ini adalah karena hambatan sintesa protein. Gejala ini tampak terutama pada anak-anak yang sedang ada dalam periode pertumbuhan yang sangat pesat. Sintesis protein memerluka vitamin A sehingga pada defisiensi vitamin A terjadi hambatan sintesis protein yang pada gilirannya menghambat pertumbuhan. Pada defisiensi vitamin A, terdapat penurunan sintesa RNA yang merupkan faktor penting pada proses sintesa protein.62. Mineral

Sekitar 4% dari tubuh manusia terdiri atas mineral, yang dalam analisa bahan makanan tertinggal sebagai kadar abu, yaitu sisa yang tertinggal bila suatu sampel bahan makanan dibakar sempurna di dalam suatu tungku. Kadar abu ini menggambarkan banyaknya mineral yang tidak terbakar menjadi zat yang dapat menguap. Salah satu mineral yang berperan penting dalam pertumbuhan tulang adalah Ca dan P. Kalsium (Ca) dan Phospor (P) merupakan mineral golongan makro elemen yang berfungsi sebagai bagian dari zat yang aktif dalam metabolisme atau sebagai bagian penting dari struktur sel dan jaringan. Sebagian besar kedua unsur ini terdapat sebagai garam Calsium-phospat di dalam jaringan keras tubuh yaitu tulang dan gigi geligi.6

Defisiensi Hormon Pertumbuhan

Defisiensi hormon pertumbuhan dapat disebabkan oleh defek hipofisis (ketiadaan hormon pertumbuhan/GH) atau sekunder karena disfungsi hipotalamus (ketiadaan GHRH). Hiposekresi hormon pertumbuhan (GH) pada anak adalah salah satu penyebab dwarfism (cebol). Gambaran utama adalah tubuh pendek karena pertumbuhan tulang yang terhambat. Karakteristik yang relatif kurang tampak adalah otot yang kurang berkembang (berkurangnya sintesis protein otot) dan lemak subkutis yang berlebihan (mobilisasi lemak yang kurang).4

Selain itu, pertumbuhan dapat terhambat karena jaringan tidak berespons secara normal terhadap GH. Salah satu contoh adalah dwarfism Laron, yang ditandai oleh kelainan reseptor GH yang tidak peka terhadap hormon. Gejala penyakit ini mirip dengan gejala defisiensi GH berat meskipun kadar GH darah sebenarnya tinggi.4

Pada beberapa kasus, kadar GH adekuat dan responsivitas sel sasaran normal tetapi tidak ditemukan somatomedin. Terjadinya defisiensi GH pada masa dewasa setelah pertumbuhan selesai menimbulkan gejela yang relatif sedikit. Orang dewasa dengan defisiensi GH cenderung mengalami pengurangan massa dan kekuatan otot (protein otot lebih sedikit) serta penurunan densitas tulang (aktivitas osteoblas berkurang selama remodelin tulang). Selain itu, karena GH penting untuk mempertahankan massa dan kinerja kerja otot jantung pada masa dewasa maka defisiensi GH pada orang dewasa dapat menyebabkan peningkatan resiko gagal jantung.4

Kelebihan Hormon Pertumbuhan

Hipersekresi GH (Growth Hormone) paling sering disebabkan oleh tumor sel penghasil GH di hipofisis anterior. Gejala bergantung pada usia pasien ketika kelainan sekresi tersebut dimulai. Jika produksi berlebihan GH tersebut terjadi pada masa anak sebelum lempeng epifisis menutup maka gambaran utamanya adalah pertambahan tinggi yang pesat tanpa distorsi proporsi tubuh. Karenanya penyakit ini dinamai gigantisme (GAMBAR HAL 746). Jika tidak diterapi dengan mengangkat tumor atau dengan obat yang menghambat efek GH, pasien dapat mencapai tinggi delapan kaki atau lebih. Semua jaringan lunak ikut tumbuh sehingga proporsi tubuh masih normal. Biasanya penderita gigantisme juga disertai dengan hiperglikemia dan sel-sel beta dalam pulau Langerhans pankreas cenderung berdegenerasi, sebagian karena sel-sel ini menjadi terlalu aktif akibat hiperglikemi tadi dan sebagian lagi disebabkan oleh efek perangsangan secara berlebihan yang langsung dari hormon pertumbuhan terhadap sel-sel pulau Langerhans. Akibatnya, kira-kira 10 persen dari penderita gigantisme ini menderita gejala diabeter melitus yang lengkap.3,4

Jika hipersekresi GH terjadi setelah masa remaja ketika lempeng epifisis telah tertutup maka tubuh tidak lagi dapat bertambah tinggi. Namun, di bawah pengaruh kelebihan GH, tulang menjadi lebih tebal dan jaringan lunak, khususnya jaringan ikat dan kulit, berproliferasi. Pola pertumbuhan yang tidak seimbang ini menimbulkan keadaan cacat yang dikenal sebagai akromegali (akro artinya ekstremitas; megali artinya besar). Penebalan tulang paling nyata di ekstremitas dan wajah. Wajah yang terus bertambah kasar sehingga hampir menyerupai kera terjadi karena rahang dan tulang pipi menjadi menonjol akibat penebalan tulang wajah dan kulit. Tangan dan kaki membesar, dan jari tangan dan kaki sangat menebal. Sering terjadi gangguan saraf tepi karena saraf terjepit oleh jaringan ikat atau tulang yang tumbuh berlebihan.4

Gambar 18 : Penderita Akromegali.4

Kesimpulan Pertumbuhan manusia adalah proses perkembangan fisik maupun psikologis manusia. Terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi perkembangan tubuh manusia tersebut, yakni faktor hormon, gizi, serta genetic. Gizi yang berkaitan dengan pertumbuhan tulang adalah kalsium dan fosfor serta vitamin D yang membantu menaikkan penyerapan kalsium di usus. Faktor genetik berkaitan dengan faktor yang dibawa dari keturunan. Faktor genetik tersebut dapat mempengaruhi sekresi hormon yang mempengaruhi pertumbuhan. Selain itu untuk dapat menunjang sekresi hormone pertumbuhan yang maximal diperlukan glukosa yang adekuat didalam darah agar dapat menunjang metabolisme tubuh. Dalam kasus tersebut dikatakan anak tersebut pendek dan kurus karena kelaparan, hal ini dikarenakan hormone pertumbuhan tidak berfungsi karena glukosa darah rendah dan anak tersebut tidak mendapat gizi yang seimbang untuk keperluan tumbuh kembang. Daftar Pustaka

1. Murray RK, Hartono A, Ronardy DH. Biokimia harper. Edisi 27. Jakarta: EGC; 2012.h.95-239, 435-78.

2. Sherwood L. Fisiologi manusia. Ed 3. Jakarta: EGC; 2003.h.609, 625, 634-7.

3. Guyton AC. Buku ajar fisiologi kedokteran. Ed 11. Jakarta: EGC; 2003.h.1171, 1176, 1179, 1181.

4. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed 6. Jakarta: EGC; 2011.h.724, 731, 735-6, 740, 744, 746, 748.

5. Ward JPT, Clarke RW, Linden RWA. At a glance fisiologi. Jakarta: Erlangga; 2007.h.95.

6. Sediaoetama AD. Ilmu gizi. Ed 7. Jakarta: Dian Rakyat; 2008.h.31-2, 53, 105, 107, 113, 167.

Lampiran

MENU MAKANAN

PagiMakananJumlah (urt)EnergiKarbohidratProteinLemak

Roti tawar3 iris57512012

margarin 1 sdm455

telur 2 butir 190206

jeruk 2 buah8020

8901403211

3581.222222

total kalori934.2222

Siang nasi 2 1/4 gelas57512012

ayam2 potong1902012

tempe2 potong80863

sayur bayam1 mangkok2551

minyak goreng1 1/2 sdm13515

10051333930

33.259.753.333333

total kalori1051.333

snack Siangapel 1 buah8020

5

total kalori85

Malamnasi 1 1/2 gelas350808

ikan goreng 1 potong95106

sayur asem1 mangkok 2551

minyak 1 1/2 sendok 13515

pepaya 1 potong 4010

susu sapi 5 sdm130977

7751042628

266.53.111111

total kalori810.6111

jadi total kalori yang dihasilkan oleh makanan sehari adalah 2881.167

karbohidrat397gr

protein97gr

lemak 69gr

Gambar 1 : Lintasan detail glikolisis1

Gambar 2 : Lintasan oksidasi piruvat 1

Gambar 5 : Lintasan glikogenesis dan glikogenolisis 1