Metabolisme & BMR (Fisiologi Hewan)

Tulisan ini merupakan sebuah catatan pribadi saya yang saya dapatkan dari mata kuliah Fisiologi Tumbuhan, dengan materi tentang Metabolisme. Meskipun hanya dengan penambahan seperlunya, saya harap tulisan ini bermanfaat bagi sahabat pembaca. selamat membaca dan selamat belajar..^^

Metabolisme

Metabolisme adalah proses perombakan atau penyusunan suatu molekul yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan makhluk hidup. Metabolisme ada dua macam, yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah proses penyusunan suatu molekul atau senyawa yang dibutuhkan tubuh makhluk hidup dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. Contoh dari anabolisme adalah sintesis protein dan fotosintesis (pada tumbuhan dan organisme yang memiliki klorofil). Sebaliknya, katabolisme adalah proses perombakan suatu molekul atau senyawa organik dari senyawa yang kompleks menjadi lebih sederhana. Adapun contoh dari katabolisme adalah respirasi. Respirasi merombak karbohidrat menjadi energi berupa ATP (Adenosin Triphosphat) sebagai hasil akhir yang berguna dalam aktifitas seluruh kerja sel makhluk hidup. Bukan hanya karbohidrat saja yang dirombak, akan tetapi jika kondisi tubuh mengalami kekurangan karbohidrat, maka sel-sel akan menggunakan lemak, protein dan asam organik sebagai pengganti karbohidrat untuk membentuk energi yang biasa disebut dengan Glukoneogenesis.

ATP merupakan suatu senyawa nukleotida. Kita tahu bahwa nukleotida merupakan asam amno yang menyusun asam nukleat atau yang biasa disebut dengan DNA dan RNA. ATP ini berfungsi dalam penyimpanan energi dan transport energi. Tempat beradanya ATP ini adalah di dalam inti sel.

@ Metabolisme Karbohidrat.

Dalam metabolisme karbohidrat, terdapat empat tahap agar pembentukan energi terjadi. Empat tahap tersebut adalah:

1.      Glikolisis

Secara sederhana, glikolisis dapat didefinisikan sebagai proses perombakan glukosa menjadi asam piruvat. Proses ini berlangsung di sitoplasma. Glukosa merupakan monosakarida dengan 6 atom C. Secara detail, glukosa ini pertama-tama akan diubah menjadi Glukosa-6-fosfat (fosfat pada rantai C nomor 6) kemudian diubah menjadi 3-fosfogliseraldehid dan selanjutnya diubah lagi menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Pada pengubahan menjadi asam 1,3 difosfogliserat menghasilkan NADH. Selanjutnya, asam 1,3 difosfogliserat dirombak menjadi asam 3-fosfogliserat. Pada proses ini menghasilkan ATP. Asam 3-fosfogliserat selanjutnya diubah menjadi asam 2-fosfogliserat dan kemudian diubah menjadi fosfoenolpiruvat. Pada pengubahan menjadi fosfoenolpiruvat dihasilkan H₂O (air metabolit). Dan pada akhirnya fosfoenolpiruvat diubah menjadi asam piruvat dengan menghasilkan ATP. Selanjutnya berlanjut pada tahap dekarboksilasi oksidatif. Pada proses ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP sehingga total energinya adalah 8 ATP (1 molekul NADH = 3 ATP).

2.      Dekarboksilasi oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif merupakan proses kelanjutan dari glikolisis. Pada proses dekarboksilasi oksidatif, asam piruvat diubah menjadi asetil Ko-A (asetil koenzim A). Proses ini akan menghasilkan 2 molekul NADH sehingga total energi yang dihasilkan proses ini adalah 6 ATP. Pada tahap ini pula dihasilkan CO₂ sebagai hasil sampingannya. Karbondioksida akan ditransfer ke dalam jaringan darah yang kemudian akan diangkut menuju paru-paru untuk dibuang karena senyawa karbondioksida ini tidak diperlukan bagi tubuh bahkan dapat berfisat racun bagi tubuh. Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di mitokondria.

3.      Siklus Krebs

Tahap ini merupakan tahap dari respirasi yang paling terkenal. Siklus Krebs berlangsung di matriks mitokondria. Adapun enzim yang berperan dalam proses ini adalah Sitrat sintase, Aconitase, isositrat-dehidrogenase, ketoglutarat-dehidrogenase, suksinil-kinase, suksinat-dehidrogenase, fumarase dan malat-dehidrogenase. Subhanallah, banyak sekali ya..
Siklus Krebs mengubah Asetil Ko-A menjadi asam oksaloasetat. Pada Siklus Krebs ini satu molekul Asetil Ko-A menghasilkan energi sebesar 12 ATP yang merupakan akumulasi dari 3 molekul NADH (9 ATP), 1 molekul FADH (2ATP) dan 1 ATP.

4.      Transfer elektron

Transfer elektron merupakan tahap terakhir dari proses respirasi. Transfer elektron berlangsung di Krista mitokondria. Pada tahap ini menghasilkan ATP dan H₂O (air metabolit).

Dalam pengakumulasian jumlah energy atau ATP, terdapat perbedaan jumlah ATP bersih yang dihasilkan antara sel otot dengan sel-sel lain selain sel otot. Pada sel otot dihasilkan ATP bersih sebesar 36 ATP sedangkan pada sel-sel selain sel otot dihasilkan ATP bersih sebesar 38 ATP. Hal ini dikarenakan pada sel otot aktivitasnya lebih berat karena berkaitan dengan pergerakan yang lebih aktif sehingga ada 2 molekul ATP yang dibutuhkan dalam proses ulang-alik malat aspartat. 1 ATP setara dengan 7 kkal. Oleh karena itu 38 ATP akan menghasilkan 266 kkal/mol glukosa (38 ATP x 7 kkal).

@ Metabolisme Lemak

Apabila karbohidrat dalam tubuh tidak memenuhi kebutuhan untuk respirasi (dalam rangka memenuhi kebutuhan energi), maka lemak akan ditransport sebagai pengganti karbohidrat. Di sini akan dijelaskan secara singkat bagaimana lemak dirombak.

Lemak merupakan senyawa yang ukurannya besar sehingga untuk merombaknya perlu proses khusus agar dapat dimetabolisme dengan mudah. Seperti yang kita ketahui, lemak merupakan senyawa gabungan antara asam lemak dengan gliserol. Asam lemak akan akan diubah menjadi Asil Ko-A kemudian diubah menjadi Asetil Ko-A dan masuk ke dalam Siklus Krebs seperti biasanya. Sedangkan gliserol akan diubah terlebih dahulu menjadi glukosa dan masuk ke dalam tahap glikolisis seperti biasanya. Dari perombakan lemak tersebut terlihatlah bahwa lemak dimetabolisme melalui dua cara sekaligus sehingga dapat kita sadari bahwa perombakan lemak menghasilkan energi yang lebih besar bahkan paling besar di antara metabolisme karbohidrat dan protein. Energy yang dihasilkan dalam metabolisme satu molekul lemak sebesar 9,1 kkal.

Adapun tahap-tahapnya sebagai berikut:

1.      Dehidrogenasi

Dehidrogenasi merupakan proses penguraian oksigen berupa oksidasi. Hasilnya adalah enoil ko-A dengan energi sebesar 2 ATP. Adapun senyawa yang membantu dalam penerima hydrogen (akseptor hydrogen) adalah FAD⁺. Enzim yang berperan dalam proses ini adalah enzim Asil Ko-A dehidrogenase.

2.      Hidratasi

Hidratasi merupakan proses penambahan air. Penambahan gugus hidroksi ini terjadi pada atom C nomor 3. Hasilnya adalah 3-L-hidroksil Ko-A, dibantu oleh enzim enoil Ko-A hidratase.

3.      Dehidrogenasi

Dehidrogenasi terjadi dua kali dalam proses perombakan lemak. Pada dehidrogenasi kedua menghasilkan β-ketoasil Ko-A dibantu oleh enzim L-hidroksiasil Ko-A. adapun akseptor elektronnya adalah NAD⁺.

4.      Thiolisis

Thiolisis adalah proses penambahan Ko-A (koenzim-A). pada proses ini digunakan enzim β-ketothiolase untuk mengatalisis ikatan thioester. Hasil dari thiolisis adalah Asil Ko-A.

Selanjutnya ada proses sampingan yaitu ketogenesis. Ketogenesis adalah proses terbentuknya senyawa-senyawa keton yang membuat darah menjadi asam (acidosis). Energi yang dihasilkan dari satu molekul asam stearat (salah satu jenis asam lemak, C=18) adalah 175 ATP. Asam stearat ini dipotong-potong terlebih dahulu menjadi 2 atom C yang terpisah sehingga menjadi 9 kali β-oksidasi.

@Metabolisme Protein

Protein dikatabolisme apabila persediaan karbohidrat dan lemak tidak mencukupi untuk memenuhi energi. Protein berasal dari makanan maupun protein yang sudah tersedia dalam sel tubuh (degradasi protein). Protein merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino.

Tahap-tahap katabolisme asam amino adalah sebagai berikut:

1.      Transaminasi

Transaminasi berasal dari kata trans adalah perpindahan dan amino adalah gugus amino pada asam amino. Transaminasi merupakan proses perpindahan gugus amina pada asam amino.

2.      Deaminasi oksidatif

Yaitu proses pengambilan nitrogen pada asam amino

3.      Transaminasi

Pada transaminasi kedua, katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Selanjutnya asam amino akan disintesis kembali sebagai pengganti asam amino yang hilang.

@ Metabolise Asam Nukleat

Adapun katabolisme asam nukleat dalam tubuh akan diubah menjadi ribosa dan basa nitrogen. Ribosa akan masuk melalui jalur glukosa karena ribose merupakan molekul karbohidrat atau gula (pentosa), sedangkan ribosa akan didegradasi melalui jalur khusus sintesis asam urat. 

 Gambar 1 Keterkaitan metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein

Bagaimana sih caranya mengetahui energi yang dibutuhkan oleh tubuh kita?

Untuk mengetahui berapa energi yang dibutuhkan oleh tubuh kita dalam sehari adalah dengan mengukur metabolisme basal. Metabolisme basal (Basal Metabolism Rate) adalah kecepatan metabolism yang diukur dalam keadaan istirahat sempurna baik fisik maupun mental, suhu kamar yang sejuk dan saat 12 jam setelah makan terakhir.

Adapun faktor-faktor yang menentukan BMR adalah:

-          Luas permukaan tubuh

-          Berat badan

-          Tinggi badan

-          Jenis kelamin

-          Usia

-          Keadaan hormone

-          Demam

-          Kehamilan

-          Kelaparan

Rumus BMR (Basal Metabolic Rate) adalah sebagai berikut:

BMR = L x BME x 24 (kkal/hari)

L          = luas permukaan tubuh, dapat dilihat pada tabel luas permukaan tubuh.

BME   = Basal Metabolic Energy (waktu dalam jam selama satu hari), nilai BME dapat dilihat pada tabel BME.

Diperkirakan BMR rata-rata seseorang 1 kkal/kg/jam atau 40 kkal/m²/jam (m² = luas permukaan tubuh, luas rata-rata seseorang dengan berat 60 kg = 1,6 m²)

Contoh:

Diketahui:

-          Tinggi badan = 169 cm

-          Berat badan = 72 kg

-          Luas permukaan tubuh = 1,82

-          BME = 41,00 kkal

·         BMR        = L x BME x 24

                 = 1,82 x 41,00 kkal x 24

                 = 1790,88 kkal

Selain itu ada sejumlah energy yang dibutuhkan tubuh untuk melakukan aktivitas organ-organ dalam tubuh seperti organ pencernaan, absorpsi makanan, transport makanan, bernafas dan lain sebagainya yang disebut dengan SDA. Aktivitas ini juga dipengaruhi oleh aktivitas fisik seperti gerak tubuh dan lainnya. Untuk mengukur SDA digunakan rumus:

SDA = 10% (BMR+aktivitas fisik)

Adapun kategori aktivitasnya adalah:

-          Duduk (ringan)           = BMR + 20% BMR

-          Aktif                           = BMR + 30% BMR

-          Lebih aktif                  = BMR + 40% BMR

-          Sangat aktif                 = BMR + 50% BMR

Maka, SDA = 10% (BMR + 20% BMR) à sesuai kategori aktivitas

Total kalori yang dibutuhkan (TK) = SDA + BMR

Untuk mengetahui berapa jumlah kalori dari karbohidrat, lemak dan protein adalah sebagai berikut (untuk menentukan porsi makanan yang seimbang):

Total kalori dari:

-          karbohidrat      = 4/17 x Total Kalori (TK)

-          lemak               = 9/17 x Total Kalori (TK)

-          protein             = 4/17 x Total kalori (TK)

Suhu tubuh juga berpengaruh pada kebutuhan energi. Suhu optimal tubuh manusia adalah sekitar 36,5⁰C-37⁰C. Faktor-faktor yang meningkatkan produksi panas tubuh adalah olahraga, rangsangan simpatis, hormone thyrocin, hormone adrenalin dan kenaikan suhu tubuh sendiri (kenaikan 1⁰C suhu tubuh meningkatkan reaksi kimia 10%). Panas dikeluarkan melalui radiasi, konduksi, konveksi dan penguapan.

Bagaimana menentukan berat badan ideal?

Rumusnya adalah:

Berat badan ideal = (Tinggi badan – 100) – [10% x (Tinggi badan – 100)]


Gambar 2. Chart Dubois untuk menentukan luas permukaan tubuh


 
Gambar 3. Tabel daftar BME

#dengan penambahan seperlunya. Bersumber dari dosen yang bersangkutan dan penambahan dari buku teks Fisiologi Hewan.

Selamat mencoba…

Semoga bermanfaat.. d(^_^)b

Mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan.
Terima kasih.. ;)