METABOLISME dan ENERGIdr Aufiya Naily

Pendahuluan1.

Sel mengekstraksi energi dari lingkungan autotrof : mengambil energi dari sinar matahari pada proses fotosintesis tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme berkhlorofil. heterotrof : mengambil molekul berenergi/organik dari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof. Sel mensintesis makromolekul untuk menunjang aktifitas hidupnya (gerak dinamik, pembelahan sel, reaksi-reaksi spesifik)faal_metabolisme/ikun/2006 2

2.

PengertianKedua proses tsb dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintgrasi & terorganisasi

metabolismeMetabolisme : keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis oleh enzimfaal_metabolisme/ikun/2006 3

Peran ATP Energi Metabolisme. Karbohidrat, lemak & protein dipakai sel utk membentuk ATP sbg sumber energi utk fungsi sel lainnya. ATP aliran energi dlm metabolisme yg dpt dibtk dan digunakan. Sifat ATP : mempunyai energi tinggi yg dikandung oleh masing-masing 2 ikatan fosfat (7300 kalori/mol pd keadaan standar dan 12000 kalori/mol pd keadaan fisiologik). Tp reaksi kimia dalam tbh hanya butuh bbrp ratus kalori dari 12000 kalori yg tersedia dan sisa energi hilang dlm btk panas.faal_metabolisme/ikun/2006 4

Fungsi ATP : 1. Membangkitkan sistem komponen seluler yg plg penting utk sintesis glukosa dr as.laktat, sintesis as.lemak dr asetil ko A, sintesis kolesterol, fosfolipid, hormon, sintesis protein dr as.amino dan hampir semua zat lain.faal_metabolisme/ikun/2006 5

2. Membangkitkan kontraksi otot Miosin (protein kontraktil dlm serat otot) sbg enzim pemecah ATP ADP shg menghasilkan energi utk kontraksi. 3. Membangkitkan transpor aktif melewati membran. 4. Energi utk sekresi kelenjar dan hantaran saraf.faal_metabolisme/ikun/2006 6

Fosfokreatin sbg depot penyimpanan cadangan energi dan utk menyangga konsentrasi ATP. Fosfokreatin mengandung ikatan fosfat energi tinggi yg jmlnya 3-8 X lebih banyak dr ATP yaitu 8500 kalori/mol pd keadaan standar dan 13.500 kalori/mol pd keadaandlm tbh (38 C & konsentrasi reaktan rendah), tp sayangnya fosfokreatin tdk dpt bekerja dg cara yg sama spt ATP yaitu sbg agen pengganda langsung utk transfer energi diantara makanan dan sistem fungsional sel tp fosfokreatin dpt saling transfer energi dg ATP.faal_metabolisme/ikun/2006 7

PengertianMetabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik) menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP 2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik) memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.faal_metabolisme/ikun/2006 8

Komponen selMakromolekul: komponen struktural & fungsional utama sel, tdd: 1. Asam nukleat 2. Protein 3. Karbohidrat/ polisakarida 4. Lemak/ lipidfaal_metabolisme/ikun/2006 9

Struktur supramolekul

Protein

asam nukleat

polisakarida

lipid

Asam amino - ketoacids C3, C4, C5

nukleotida

gula sederhana*)

gliserol asam lemak asetat (C2) pyruvat (C3)

ribosa nitrogen

pyruvat(C3)

Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) Nitogen (N), fosfor (P), sulfur (S)faal_metabolisme/ikun/2006 10

Bahan Makanan sbg Sumber Energi4 jenis nutrien utama, yaitu: 1. Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid) menyuplai energi bagi tubuh 2. Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan mempertahankan jaringan tubuh. 3. Mineral mempertahankan homeostasis, dan 4. Air sbg pelarut dalam tubuh, dan sbg alat transport untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan.faal_metabolisme/ikun/2006 11

DIET YANG SEHAT

Seimbang Bervariasi Moderation (dalam jumlah yang cukup; tidak kurang & berlebihan)

faal_metabolisme/ikun/2006

12

Fungsi Makronutrien

Sumber energi Energi yang dilepaskan dari ikatan kimia nutrien ialah ATP, fosfokreatin, dan zat molekul berenergi tinggi. Energi ini digunakan untuk transport dan kerja mekanik. Sintesis Makromolekul digunakan untuk mensintesis bahan dasar yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pertahanan sel dan jaringan. Simpanan Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa.faal_metabolisme/ikun/2006 13

Metabolisme bahan makanan

Absorptive-state: katabolisme penguraian molekul zat makanan yang besar menjadi molekul yang lebih kecil; rx oksidasi; melepaskan energi/panas; rx eksorgenik; membebaskan elektron Post absorptive state/ fasted state: anabolisme sintesis molekul yang lebih kecil menjadi molekul yang lebih besar; rx reduksi; membutuhkan energi/panas; rx endorgenik; menyerap elektronfaal_metabolisme/ikun/2006 14

karbohidrat

lipid

protein

Mulut: pencernaan mekanik & cairan ludah (enzim saliva)

poli/oligo/disakarida polipeptida

lipid

prot &

Lambung: enzim pepsin & lipase; asam lambung (HCl)

poli/oligo/disakarida polipeptida

lipid/trigliserida prot &

Usus halus: cairan pankreas (tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, amilase, lipase, ribonuklease, deoksiribonuklease, kolesterol esterase); cairan empedu/hati; enzim kelenjar usus (aminopeptidase, dipeptidase, sukrase, mltase, laktase, fosfatase, glukosidase); bakteri usus halus monosakarida (gluk,frukt,galaktosa) gliserol,as.lemak as.fosfatfaal_metabolisme/ikun/2006

asam amino15

Metabolisme Bahan Makanan

faal_metabolisme/ikun/2006

16

Nutrient pool

Bentuk nutrien yang diabsorbsi bergantung pada jenis makromolekulnya. Makromolekul dari diet akan diubah menjadi 3 nutrient pools tubuh. Nutrient pools ialah nutrien yang tersedia di dalam tubuh dan siap digunakan. Bahan-bahan ini berada di dalam plasma.faal_metabolisme/ikun/2006 17

Lipid/ Lemak

Diabsorbsi terutama dalam bentuk asam lemak dan gliserol. Asam lemak bentuk utama lemak di dalam darah. Asam lemak esensial yang harus disuplai dari makanan ialah asam linoleat dan asam lenolenat. sebagai prekursor untyuk prostaglandin, tromboksan, dan leukotrien. Zat ini dapat digunakan sebagai sumber energi oleh jaringan dan mudah disimpan sebagai trigliserida di jaringan adiposa.faal_metabolisme/ikun/2006 18

Lipid/lemak

Proporsi lemak dalam diet dianjurkan sebanyak 30% dari total kalori, berasal dari saturated fat 10%, monosaturated fat 10%, dan dari polisaturated fat 10%. Lipid yang kita makan dapat menimbulkan rasa kenyang.

faal_metabolisme/ikun/2006

19

Karbohidrat

Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa. Konsentrasi glukosa plasma paling penting karena hanya glukosa yang dapat dimetabolisme oleh otak. Komposisi karbohidrat dalam diet dianjurkan sebesar 55% dari total kalori. Karbohidrat yang kita makan ada 2 jenis, yaitu: 1) available carbohydrat yang dicerna, diabsorbsi, dan digunakan sebagai sumber energi 2) unavailable carbohydrate yang menyuplai serat.faal_metabolisme/ikun/2006 20

Glukosa

Jika kadar glukosa darah dalam batas normal sebagian besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber energi. Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen. Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis.faal_metabolisme/ikun/2006 21

Glukosa

Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis). Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis)

faal_metabolisme/ikun/2006

22

Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal. Jika homeostasis gagal dan glukosa darah melebihi kadar kritis (pada diabetes mellitus), kelebihan glukosa akan diekskresi dalam urin. Ekskresi glukosa dalam urin hanya terjadi jika ambang ginjal untuk reabsorbsi glukosa terlampaui.faal_metabolisme/ikun/2006 23

Protein

Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat. Proporsi protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%.

faal_metabolisme/ikun/2006

24

Protein

Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan. Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback up sumber glukosa pada saat puasa.faal_metabolisme/ikun/2006 25

JALUR BIOKIMIA PRODUKSI ENERGI

faal_metabolisme/ikun/2006

26

KESEIMBANGAN ENERGIAsupan Energi Keluaran Energi

Energi Makanan

Kerja internal Nutrien pool Kerja eksternal Cadangan energi

Energi panas

faal_metabolisme/ikun/2006

27

EnergiAda 2 yaitu : 1. Energi anaerobik : energi yg dihslkan makanan tanpa disertai pemakaian O2.Energi anaerob ini membawa energi scr cepat ke dalam sel. Contoh : energi yg diperoleh dari makanan yg mengandung karbohidrat. 2. Energi aerobik : energi yg dihslkan makanan hanya dg metabolisme oksidatif. Kecepatan membawa energi ke dlm sel lebih lambat, tp scr kuantitatif tidak habis-habis.faal_metabolisme/ikun/2006 28

Energi anaerob digunakan : 1. Selama hipoksia : didapatkan dari glikolisis yaitu glikogen sel dipecah mjd as. Piruvat dan as. Piruvat mjd as. Laktat yg berdifusi keluar sel. 2. Selama kerja berat yg tiba-tiba, didapatkan dari : - ATP yg tersedia dlm sel