PENGATURAN METABOLISME UNTUK HOMEOSTASIS NUTRISI DAN ENERGI

ZULKHAH NOOR

METABOLISME = PERUBAHANSemua transformasi kimiawi dan energi yang terjadi dalam tubuh. y Anabolisme y Katabolisme Metabolisme meliputi : - Kombinasi 2 atom atau lebih - Lepasnya ikatan atom dari suatu molekul - Pertukaran atom antar molekul - Suatu reaksi dapat terjadi secara reversibel/irreversibel mengikuti hukum aksi masa

Pola Hubungan Anabolisme dan KatabolismeKatabolisme Karbohidrat Lipid, protein Digesti Gula sederhana As.amino As.lemak dan gliserol Respirasi seluler CO2 + H2O ATP untuk sintesis Molekul prekursor: A.Amino, gula sederhana, A.lemak, basa nitrogen,dll Anabolisme Protein tubuh, hormon Enzim, lipid, antibodi, As.nukleat, dsb.

METABOLISME fase AbsorbsiNutrien diabsorbsi dari traktus digestivus ke sistem kardiovaskuler dan limfatika. sebagian besar menuju hati, otot dan adiposa untuk disimpan, dan sebagian digunakan oleh sel seluruh tubuh untuk sumber energi serta sintesis bahan-bahan yang diperlukan tubuh. Pada stadium ini, hormon yang sangat diperlukan adalah insulin.

METABOLISME FASE ABSORBSI Protein otot lemak a.amino a.keto ATP glikogen ATPCO2+H2O

Triasil gliserol glikogen VLDL hati Glukosa

otot

ATP Triasil gliserol Triasil gliserol Sistem limfatik Sistem sirkulasi lemak adiposa CO2 + H2O Sel badan

METABOLISME fase Post Absorbsi adalah stadium perombakan kembali simpanan nutrisi untuk menjaga stabilitas nutrisi dalam plasma darah melalui proses glikogenolisis, glukoneogenesis, oksidasi lemak simpanan untuk digunakan sel sel tubuh terutama yang tidak dapat menyimpan, seperti otak, korteks ginjal, eritrosit. Periode puasa yang lama (> 12 jam), tambahan glukosa dibentuk dari protein otot,hati, kulit dan bagian lain (protein penyokong non esensial), sedangkan protein struktural tidak dirombak. Hormon penting: glukagon, glukokortikoid

METABOLISME FASE POST ABSORBSI ATP CO2 + H2O a.laktat+piruvat a.amino Prot.otot OTOT OTAK SEL BADAN Glukosa Darah a.lemak + gliserol Triasil gliserol ADIPOSA ATP CO2+H2O Badan keton a.lemak

glikogen

NH2 a.amino protein

GLUKOSA Badan keton a.lemak HATI

METABOLISME KARBOHIDRAT glikogen

KARBOHIDRAT MAKANAN GLUKOSA Asam piruvat Siklus asam sitrat Lemak simpanan

CO2 Sistem transport elektron ATP Energi

O2 H2O

Panas

METABOLISME KARBOHIDRATy Klasifikasi karbohidrat : 1. Polisakarida, 2.

disakarida, 3. monosakarida y Hasil akhir pencernaan karbohidrat (KH) adalah monosakarida (utama) dan disakarida (sangat sedikit, tidak dapat digunakan oleh sel dan akan disekresi). Monosakarida yang dapat digunakan oleh sel yaitu : glukosa (utama, 80 %), galaktosa, dan fruktosa. Ketiga monosakarida tersebut dapat masuk ke dalam sel melelui mekanisme difusi fasilitasi dan kotransport aktif sodium ( di sal. cerna dan ginjal)

ATP

GLUKOSA 6 karbon

GLIKOLISIS Terjadi di sitoplasma sel

ADP Glukosa 6 fosfat Fruktosa 6--fosfat

ATP

ADP Fruktosa 1,6-difosfat

Dihidroksi aseton fosfat

2 Gliserdehid 3-fosfat (3 karbon)

2 Gliserdehid 3-fosfat (3 karbon) 2 1,3-asam difosfogliserat 2 3-asam fosfogliserat 2 2-asam fosfogliserat 2 2-asam fosfoenolpiruvat 2 asam piruvat

2 NAD +2 Pi 2 NADH + 2H

2 ADP + 2Pi 2 ATP

2 ADP + 2Pi 2 ATP

CO2 A.PIRUVAT2NAD

Asetil KoA2 NADH

SIKLUS ASAM SITRAT Terjadi di Mitokondria Asam sitrat

As.oksaloasetat 2 NAD 2 NADH As.malat H2O As.fumarat 2 FAD 2 FADH 2GDP 2GTP As. suksinat H2O

Asam isositrat CO2 As. E-ketoglutarat 2 NAD 2 NADH CO2

2 NAD 2 NADH

NADH2 2H FAD ox CYT.b red CYT.c ox CYT. a red ADP ATP ADP ATP

NAD ox FADH2 red CYT.b ox CYT.c red CYT.A ox

CYT.a3 ox H2O

ADP ATP

CYT.A3 red O2

SISTEM TRANSPORT ELEKTRON

Keadaan Anaerob Jika tidak ada oksigen, proses fosforilasi oksidatif tidak terjadi, MAKA A.PIRUVAT+ NADH + H+ laktat dehidrogenase asam laktat + NAD+ Dihasilkan 4 ATP.

MOL.GLIKOGEN Glukagon epinefrin GLUKOSA 1-FOSFAT

GLUKOSA 6-FOSFAT insulin GLUKOSA DARAH GLIKOGENOLISIS GLIKOGENESIS

A. LAKTAT A.PIRUVAT A.AMINO

A.AMINO A.PIRUVAT OKSALOASETAT A.FOSFOENOL PIRUVAT 2 gliseraldehid 3-fosfat Fruktosa 1,6-difosfat Fruktosa 6-fosfat Glukosa 6-fosfat GLUKOSA

GLISEROL

GLUKONEOGENESIS Terjadi di hati Hormon : glukokortikoid (kortisol) tiroksin

METABOLISME LEMAK Fase absobssi:lipid plasma berbentuk chilomikron, adalah kompleks lipoprotein yang sangat besar yang terbentuk dalam traktus digestivus Fase post absorbsi : 95 % lipid plasma dalam bentuk lipoprotein, terdiri :kolesterol, fosfolipid, trigliserida, dan protein (apoprotein : apo E, apo C, apo B48, apo B-100)

METABOLISME LEMAK INTERSELULER

Alfa gliseril fosfat trigliserida

Dihidroksi aseton fosfat Asetil koA FFA

Glukosa 6-fosfat

glukosa Trigliserida lemak gliserol

Sistem lipase intraseluler

gliserol

+

FFA

Trigliserida Pembuluh darah

LEMAK MAKANAN hidrolisis GLISEROL GLISERALDEHID 3-FOSFAT GLIKOLISIS (PIRUVAT) SIMPAN A.LEMAK Beta oksidasi

ASETIL-KoA BADAN KETON SIKLUS ASAM SITRAT

Pengatur metabolisme di sel adiposa Hormon yang berperan dalam pemasukan glukosa, asam lemak dan gliserol ke dalam sel lemak adalah insulin. Sedangkan faktor yang berperan dalam pengaktifan enzim lipase intraseluler dan merombak lemak simpanan dilepaskan dalam darah antara lain epinefrin, norepinefrin, ACTH, glukagon,GH, aferen simpatis, kafein dan teofilin

Trigliserida sbg sumber energi Pengaturan pengeluaran energi dari trigliserida adalah jumlah(kadar) Egliseril fosfat yang merupakan hasil metabolisme dari glukosa. adanya E-gliseril fosfat ini menandakan bahwa kadar glukosa darah mencukupi, sehingga trigliserida tidak dipecah.

Oksidasi asam lemak Jika oksidasi asam lemak terjadi besar-besaran (misal pada penderita diabetes melitus) dikarenakan tidak dapat menggunakan karbohidrat (glukosa) sebagai sumber energi, maka asetil koA yang terbentuk dari asam lemak berjumlah banyak, sedangkan jumlah asam oksaloasetat (substrat yang akan bergabung dengan asetil koA dalam siklus asam sitrat) yang tersedia dalam sel terbatas, maka asetil koA akan bergabung/bereaksi membentuk badan keton, sebagai berikut

Pembentukan badan keton2.Asetil koA Sel hati + H2O Sel lain + 2HkoA

(

As.aseto asetat

aseton

F-as.hidroksibutirat

METABOLISME PROTEIN Mekanisme transport asam amino ke dalam sel : difusi fasilitasi dan transport aktif Absorbsi asam amino dari saluran pencernaan berrlangsung lama (2-3 jam) dan asam amino segera ditransport ke dalam sel terutama sel hati Penyimpanan asam amino dalam sel terutama dalam bentuk protein aktual sampai batas maksimal. Bila diet tinggi protein maka selebihnya akan di metabolisme membentuk energi atau disimpan dalam bentuk glikogen atau lemak

Terjadi keseimbangan reversibel antara proteinprotein antar jaringan dan plasma darah. Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat dalam tubuh, harus ada dalam diet. Sedangkan asam amino non esensial dapat dibuat dalam tubuh, contoh sintesis alanin dari asam piruvat dengan proses transaminasi. Supaya asam amino dapat dipergunakan untuk energi, maka gugus amino dari asam amino harus dilepaskan (deaminasi). Amonia yang terbentuk selama proses deaminasi dibentuk ureum oleh sel hati dan dikeluarkan bersama urin.Jika organ hati mengalami kerusakan serius, amonia tertumpuk dalam darah dan toksik terutama untuk otak, mengakibatkan koma hepatikum.

Protein dan a.amino makanan hidrolisis A.amino Pool (liver) Glukosa Lipid Asetil koA O2 Siklus asam sitrat CO2 Deaminasi oksidatif

METABOLISME PROTEIN di SEL HATI Protein sel hati Protein plasma Sintesis Nukleotid, heme, Antibodi,dll CO2 NH3 urea

Sistem Transport elektron ATP Panas

H2O

ENERGI Bentuk energi : 1. Panas :menjaga stabilitas proses dalam tubuh 2. ATP :digunakan untuk aktivitasaktivitas seluler dalam tubuh Fosfokreatin merupakan cadangan energi untuk menyangga konsentrasi ATP. Fosfokreatin + ADP ATP kreatin +

FAKTOR PENENTU KECEPATAN REAKSI1. KONSENTRASI REAKTAN, peningkatan konsentrasi reaktan hingga kadar tertentu, akan mempercepat 2. ENERGI AKTIVASI, lebih tinggi energi aktivasi, reaksi akan lebih lambat 3. TEMPERATUR, peningkatan temperatur hingga batas tertentu (fisiologis), akan mempercepat reaksi

4. KATALIS, reaksi akan lebih cepat jika ada katalis dibanding tanpa katalis 5. KOMPETITOR, adanya kompetitor akan mengganggu reaksi utama, sehingga reaksi utama menjadi menurun 6. Modulator, modulator-stimulator akan mempercepat reaksi, sedangkan modulator-inhibitor akan menghambat reaksi. Yang sering menjadi modulator adalah saraf dan hormon.

FAKTOR-FAKTOR yang mempengaruhi kecepatan metabolisme dan kebutuhan energi :1. Kerja : cont. : - tidur : 65 kalori/jam - duduk : 100 kalori/jam - latihan berat: 600 kalori/jam - naik tangga : 1100 kalori/jam Pada keadaan tidur kecepatan metabolisme menurun 10-15 % dibawah normal, penting untuk penurunan otot rangka dan aktivitas saraf simpatis.

KEBUTUHAN ENERGI

Kalori (diet) Energi (panas) + ATP (Kerja) Kebutuhan dasar rata-rata = 2000 kkal/hari Tambahan : 500 3000 kkal/hari tergantung aktivitas Mahasiswa : 2000 + (500 1000) kkal/hari Kerja fisik berat : 2000 + 3000 kkal/hari

2. Specific dynamic action : penggunaan energi dari proses pencernaan makanan. Diet tinggi karbohidrat / lemak dan rendah protein meningkatkan metabolisme sebanyak 4 %, Sedangkan bila diet mengandung banyak protein ,maka akan meningkatkan hingga 30 %. 3.Umur. Kecepatan metabolisme anak-anak hampir dua kali orang dewasa. Sangat mungkin adanya pengaruh fase pertumbuhan dan hormon-hormon pertumbuhan.

4.Hormon Growth Hormon : meningkatkan glukosa darah,meningkatkan glukoneogenesis dan pembentukan glikogen, meningkatkan lipolisis dan ketogenesis, menurunkan lipogenesis, mempercepat transport asam amino ke dalam sel dan sintesis protein Insulin : mempercepat transport asam amino ke dalam sel. Menyediakan glukosa untuk metabolisme energi sehingga menghambat penggunaan asam amino untuk energi. Menurunkan gula darah. Glukagon: meningkatkan gula darah, meningkatkan lipolisis dan lipogenesis

Glukokortikoid : meningkatkan pemecahan protein ekstra-hepatik, meningkatkan asam amino darah, meningkatkan protein hati dan plasma. Ini penting dalam ketogenesis dan glukoneogenesis. Meningkatkan gula darah, meningkatkan lipolisis, menurunkan ketogenesis dan lipogenesis. Epinefrin: meningkatkan gula darah, meningkatkan lipolisis dan ketogenesis. Testosteron : meningkatkan deposit protein dalam jaringan sel tubuh terutama protein kontraktil otot. Estrogen : meningkatkan deposit protein, tapi pengaruhnya kurang nyata. Tiroksin : meningkatkan metabolismepembentukan energi dan konsumsi oksigen peningkatan glukoneogenesissintesis protein, dan meningkatkan lipolisis.

5.Rangsangan simpatis. Perangsangan simpatis menimbulkan pelepasan epinefrin dan norepinefrin akan meningkatkan kecepatan metabolisme di berbagai jaringan tubuh. Perangsangan pada jaringan lemak coklat (sel lemak yang banyak mengandung mitokrondria dengan globus lemak kecilkecil) akan dibentuk energi sebagai panas badan bukan sebagai ATP.

6.Demam.Peningkatan suhu akan meningkatkan kecepatan reaksi kimia. 7.Iklim. Kecepatan metabolisme orang-orang yang berada pada daerah tropis lebih rendah dibanding orang-orang kutup. Mungkin adaptasi kelenjar tiroid yang akan meningkatkan mensekresi tiroksin pada iklim dingin dan menurunkannya pada musin panas. 8.Malnutrisi. Malnutrisi lama akan menurunkan metabolisme sebanyak 20-30 %.

PENGATURAN ASUPAN MAKANANPusat pengaturan : 1.Hipotalamus : - pusat makan (lapar) -pusat kenyang 2.Amigdala 3.korteks sistem limbik

Asupan makanan diatur oleh :1.Pengaturan nutrisi : - Kadar glukosa darah : berpengaruh kuat (glukostatik) - Kadar a.amino - Kuantitas jaringan adiposa (lipostatik) - Suhu tubuh - Palatabilitas

2. Pengaturan pencernaan Peregangan pengerutan Hormon pencernaan : kholesistokinin (pengaturan tingkat perifer maupun pusat) 3. Pengaturan hormon lain : insulin, glukagon, dll. 4. Stress/psichis