METABOLISME ENDOKRIN

METABOLISME ENDOKRIN

KARBOHIDRAT

Adalah : polihidroksialdehida, polihidroksiketon, dan derivatnya/ turunannya

Mengandung 1 gugus aldehida / keton : monosakarida / 1 gugus gula / gula sederhana

Rumus kimia : CH2O

Sifat :

mudah dikristalkan

Tidak berwarna

Padat 

Larut  dalam air

manis

KARBOHIDRAT

Glikosida : bila monosakarida bereaksi dengan senyawa bukan karbohidrat

Glukosida : karbohidrat yang merupakan turunan dari glukosa / glikosa

Karbohidrat di makanan sering ditemukan unsur : glukosa, fruktosa

Disakarida : 2 residu monosakarida : maltosa, laktosa, sukrosa

Polisakarida polimer alami berstruktur makromolekuler

METABOLISME : glikolisis, fruktosa, galaktosa

Katabolisme glukosa oleh enzim glikolisis pada sitoplasma

Hasil : 2 ATP, 2 NADH (nikotinamida adenin dinukleotida hidra) untuk setiap molekul glukosa didegradasi → piruvat

Fruktosa di katabolisme di hepar oleh fruktokinase → glikolisis

Galaktosa di katalisis oleh galaktokinase → glukosa 6 fosfat → glikolisis

Glikolisis …

GLUKOKINASE

Puasa kadar glukosa dipertahankan dengan cara memecahkan glikogen

Bahan / substrat glikogen : glukosa de nuvo / asam amino di hepar

Proses glukokinase membantu kadar glukosa darah normal dengan memasukkan glukosa ke hepar, dalam bentuk glikogen

Metabolisme glikogen 

Glikogen pada hepar, otot di temukan pada sitoplasma sel

Glikogen dapat di ubah → glukosa

Glikogen hepar untuk suplai glukosa ke jaringan lain selama puasa, oleh glukagon

Proses setelah 8-12 jam glikogen hepar habis

Glikogen pada otot digunakan dalam sel otot → proses glikolisis berakibat persediaan berkurang

Glikogen otot untuk bahan kontraksi otot 

Metabolisme glikogen

Peningkatan kadar glukosa merangsang sekresi insulin

Sekresi insulin menghambat sekresi glukagon → pemecahan glikogen terhenti

Selama kontraksi sel otot melakukan degradasi glikogen untuk substrat glikolisis

Glikolisis pada otot diaktifkan : kalsium, epinefrin

glikogen

GLUKONEOGENESIS

Glukoneogenesis proses terjadi pada hepar menyediakan suplai glukosa yang tetap

Karbon yang digunakan berasal : asam amino

Glukoneogenesis energi dari : asam lemak (sedikit), asam amino

Laktat dapat digunakan substrat glukoneogenesis di hasilkan oleh sel darah merah, otot 

Glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat bekerja bersama

DEFISIENSI INSULIN

Mengakibatkan gangguan metabolisme : karbohidrat, lemak, protein

Mengekskresi sedikit/ tidak insulin → kadar glukosa darah ↑

Terganggunya pasokan glukosa ke jaringan

Pemasukan glukosa pada sel hepar tidak menggunakan insulin, tetapi dengan mengatur enzim glukokinase hepar

Glukokinase hepar ↓ → metabolisme glukosa ↓

Insulin mengatur metabolisme glukagon dari pankreas, insulin ↓ glukagon meningkat 

Metabolisme ….

Metabolisme Protein

PROTEIN

Hidrolisis : proses pemecahan protein

Protein → peptida → asam amino → komponen unsur kimia

Unsur kimia

 C, H, O, N, S, P, Fe, Cu, Zn, I

METABOLISME

Hasil katabolisme protein → nitrogen

Sifat nitrogen

Sampah nitrogen toksik pada otak

Ekskresi nitrogen dengan amonia

Intoksikasi amonia → koma, kematian

Amonia diekskresi melalui urin → urea (sintesis urea)

Reaksi : protein → asam amino → glutamat → NH4, aspartat → urea

Metabolisme protein

Protein metabolisme

Metabolisme 

Ekskresi nitrogen → oleh amonia → menghasilkan urea (pada hepar)

Pada hepar, beban nitrogen meningkat

Enzim siklus urea meningkat di hepar

Selama puasa asam amino degenerasi → piruvat → glukoneogenesis

Menghasilkan : substrat glukogenesis (asetil-koA), substrat ketogenesis (siklus asam sitrat) 

Protein 

Metabolisme Lemak

LIPID

Adalah senyawa biologik yang sebagian besar / seluruhnya terdiri dari gugus nonpolar

Sifat khusus lipid : 

mudah larut dalam pelarut nonpolar 

= alkohol, khloroform, eter, aseton, dll

relatif tidak larut dalam air

Mempunyai masalah khusus pada sistim transport ke tubuh

Asam Lemak

Perbedaan asam lemak berdasarkan kerangkan hidrokarbon :

Asam lemak jenuh : as laurat, as miristat, as palmitat, as stearat, as  arakhidat, as lignoserat

Asam lemak tak jenuh / asam lemak esensial : as palmitoleat, as oleat, as linoleat, as linolenat, as arakhidonat 

Asam lemak esensial tidak dapat disintesis oleh tubuh

Asam lemak esensial dibutuhkan oleh tubuh

SINTESIS ASAM LEMAK

Makanan → sebagian glukosa, asam amino di ubah → asam lemak

Asam lemak dari makanan dan glukosa di simpan dalam jaringan adiposa dalam bentuk trigliserid

Asam lemak diubah → trigliserid untuk di transport → disimpan di sitoplasma

Digunakan sebagai energi bila glukosa terbatas

Memiliki ATP lebih banyak . Total energi dari asam lemak mencapai 49,3 ATP sedangkan dari glukosa maksimal 41 ATP. 

Sintesis asam lemak

Puasa : asam lemak dilepaskan sebagai alternatif glukosa

Sintesis asam lemak dilakukan di sitoplasma hepar dan jaringan adiposa → dengan menggunakan asetil-koA dari glukosa dan asam amino

Asam Lemak

METABOLISME LIPID

Glukosa banyak → lipid di sintesis → di simpan

Dikatabolisme  saat  glukosa ↓: keadaan stres, olah raga

Metabolisme diatur oleh hormon : 

pankreas : insulin, glukagon. 

Katekolamin : epinefrin, noreprinefrin

Hormon mengatur : 

sintesis asam lemak

merubah asam lemak menjadi trigliserid

mobilisasi jaringan adiposa

Metabolisme Lipid

Puasa : insulin ↓ → asam lemak dimobilisasi dari jaringan adiposa

Glukagon : merubah sintesis asam lemak, ketogenesis di hepar

Epinefrin, norepinefrin : merangsang mobilisasi asam lemak

Substrat ketogenesis disediakan oleh katabolisme asam lemak di hepar

Metabolisme Lemak

Lipoprotein 

Lipoprotein bertugas mengangkut lemak dari tempat pembentukannya menuju tempat penggunaannya.

jenis lipoprotein, antara lain:

Kilomikron

VLDL (Very Low Density Lipoprotein)

LDL (Low Density Lipoprotein)

HDL (High Density Lipoprotein)

Tubuh mengatur kadar lipoprotein melalui :

Mengurangi pembentukan lipoprotein dan mengurangi jumlah lipoprotein yang masuk ke darah

Meningkatkan /menurunkan kecepatan pembuangan lipoprotein dari  darah

Proses transport lipid

Hati : karbohidrat → asam lemak → trigliserida → dibawa  kilomikron melalui aliran darah VLDL kemudian akan dimetabolisme oleh enzim lipoprotein lipase → berubah menjadi LDL kaya akan kolesterol. 

¾ kolesterol total dalam plasma mengandung partikel LDL. LDL ini bertugas menghantarkan kolesterol ke dalam tubuh.

Kolesterol yang tidak diperlukan  dilepaskan ke dalam darah, → berikatan dengan HDL. HDL bertugas membuang kelebihan kolesterol dari dalam tubuh.

METABOLISME LIPID

Kelaparan : ketogenesis ↑ diatur  oleh insulin

Pada DM tipe I : 

tidak ada insulin → mobilisasi asam lemak cepat dari jaringan adiposa → sintesis asam keto → mengakibatkan PH plasma ↓ → mengakibatkan ketoasidosis

Ketoasidosis…

defisiensi insulin relatif /absolut → peningkatan hormon kontra regulator glukagon, katekolamin, kortisol, growth hormone → hiperglikemia → peningkatan lipolisis, produksi keton (asetoasetat, β-hidroksibutirat , aseton) → terjadi asidosis metabolik (asam kuat) 

Hiperglikemia → diuresis osmotik → dehidrasi → kehilangan mineral dan elektrolit.

Gejala Klinis

berlangsung cepat  < 24 jam. 

Sebelum KAD :poliuri, polidipsi dan penurunan berat badan, mual-muntah nyeri perut . 

Asidosis metabolik penyebab utama gejala nyeri abdomen, gejala ini akan menghilang jika asidosisnya teratasi.

Sering dijumpai penurunan kesadaran, bahkan koma (10% kasus), dehidrasi dan syok hipovolemia, napas cepat dan dalam (Kussmaul), nafas bau aseton

Tugas 

Jelaskan metabolisme glukosa ?

Jelaskan metabolisme protein?

Jelaskan metabolisme lipid?

Keseimbangan Cairan-Elektrolit

Air

Air merupakan media semua reaksi kimia biomolekul organik / anorganik yang bersifat polar didalam sel / jaringan

Fungsi air : 

melarutkan dan mengubah struktur biomolekul (glukosa, asam nukleat, protein)

membentuk ikatan hidrogen dengan gugus fungsional polarnya

Biomolekul non-polar (lipid) dapat mengubah struktur air

Mekanisme homeostasis  mempertahankan lingkungan intrasel tetap konstan dengan cara pengendalian pada : pH, volume cairan dan elektrolit/ mineral

Keseimbangan cairan tubuh

Terdapat keseimbangan yang kompleks dari berbagai mekanisme :

Sistim hormonal : ADH, paratiroid, tiroid, suprarenal

Sistim enzim

Susunan saraf pusat 

Kejiwaan 

Keseimbangan air, elektrolit berkaitan dengan keseimbangan asam-basa

Keseimbangan Air

Cairan intraseluler : 35-50%, terbanyak pada otot

Cairan ekstraseluler : 15-20%

¼ merupakan kompartemen fungsional dalam plasma, cairan interseluler

Komppartemen non fungsional : cavum pleura, peritoneum, tulang, tulang rawan

Jumlah air dari makanan, minuman, hasil oksidasi = jumlah pengeluaran melalui keringat, paru-paru, ginjal, tinja

Keseimbangan Asam-Basa

Asam-basa dalam tubuh bukan sifat asam-basa dlm arti kimia

Asam : pH<7 atau basa : pH>7

asam : pH < pH darah normal 

basa : pH > pH darah normal

pH darah normal : 7,35-7,45

Mekanisme di dlm tubuh harus mampu mempertahankan pH darah dalam rentang normal  mekanisme kompensasi

Keseimbangan Asam-Basa

Energi hidup mengeluarkan CO2 dan H⁺ setiap hari untuk mempertahankan PH optimal (7,25-7,55) diluar ini dapat menyebabkan kematian

Pengendalian ion H⁺ oleh tubuh dilakukan oleh asam, basa.

Buffer/ penyangga berfungsi menjaga kadar ion H tetap 

Ditambah asam (ion H) ditangkap oleh HCO3

Ditambah basa (ion H kurang) akan dikembalikan oleh H2CO3  

Asidosis - Alkalosis

Asidosis : keadaan ion H⁺ dalam tubuh ↑ (PH ↓)

Alkalosis : keadaan ion H⁺ dalam tubuh ↓(PH↑)

Setiap perubahan PH oleh respirasi / desakan CO2 : respiratori asidosis/alkalosis

Diluar respirasi : metabolik asidosis/alkalosis

Pemeriksaan : BGA (Blood Gas Analisis)

elektrolit

Elektrolit = mineral

4% penyusun tubuh adalah mineral

Fungsi dalam tubuh:

kofaktor/aktivator enzim

pembentuk garam appatite pd tulang & gigi

komponen hormon

komponen senyawa biologis aktif

mineral

4% penyusun tubuh adalah mineral

Kelompok mineral tubuh :

Elemen utama: C,H,O,N,S,P, Mg, Na,K, Cl

Trace elements: Co, Cu, Zn, I, Fe, Silikon, Mn,    Mo, Se, Cr

Dibutuhkan binatang, blm tentu oleh manusia:    Arsen, Cad, Ni, Silikon, Timah

Bersifat racun untuk manusia & binatang: Ag,    Hg, Pb

Kebanyakan dlm bentuk garam sukar larut, kec. Na & K  diekskresi mll tinja

Keseimbangan Elektrolit

Diregulasi dengan cara :

Osmose : mempengaruhi distribusi cairan tubuh

Balans sodium : hipertonis cairan serum merangsang pusat haus, Na⁺ dieskresi melalui urin, feces, kulit.

Keseimbangan K : sebagian potasium terdapat dalam cairan intrasel

Kalium, Natrium 

Penting keseimbangan cairan, elektrolit, asam-basa

Fungsi: 1. mempertahankan keseimbangan air 2. mempertahankan tekanan osmosis 3. mempertahankan keseimbangan asam-basa 4. mekanisme pompa Na-K

Metabolisme Na-K : hormon aldosteron

Kalium / K

Kation penting cairan intrasel 90%.

Penentuan kadar K sulit, digunakan kadar K plasma untuk menentukan kadar K tubuh

Fungsi : menjaga keseimbangan iritabilitas neuromuskuler

Kadar K ↑ 0,5 menurunkan PH 0,1mEq/L . kadar K ↑ 6,5mEq/L menyebabkan kardiotoksik.

Kadar K cairan ekstrasel ↓→ asidosis intrasel → memacu otak → frekuensi nafas↑→ ginjal meretensi Na⁺, mengganti H⁺→ dibuang lewat urin →urin menjadi asam

Sodium / Na

Kation utama pada cairan ekstraseluler bersama Cl

Peningakatan Na : intake cairan kurang/hemokonsnetrasi, kehilangan air

Hiponatremi : gangguan mental, stupor, koma

Chlorida / Cl

Anion penting dalam cairan ekstraseluler

Fungsi : osmolaritas plasma, keseimbangan asam-basa

Kehilangan : HCl,NH4Cl → alkalosis

Berlebihan Cl → asidosis

Cl  berpengaruh koreksi hipokalium, Cl merangsang retensi Na dan K oleh ginjal

Balans cairan

HORMON 

HORMON

Merupakan kelompok heterogen pesan kimia berperanan mengkoordinasi aktivitas berbagai jaringan dalam tubuh

Tipe hormon : polipeptida, katekolamin, tiroid, steroid

Aktivitas hormon : mengatur aktivitas protein yang sudah ada dalam sel pada saat kerja hormonal, mengatur sintesis/ degradasi protein

HORMON POLIPEPTIDA

Hormon terbesar 3-200 asam amino

Disintesis pada sel di retikulum endoplasma dan aparatus golgi

Insulin, dihasilkan oleh : sel B pankreas 

fungsi : mengatur kadar glukosa darah. 

Jaringan sasaran : adiposa, otot, hepar

HORMON KATEKOLAMIN

Katekolamin : epinefrin dan norepinefrin

Memerantarai respon fisiologik 

Pada keadaan gawat : memberikan respon → ”bertempur/ lari” (fight or flight)

Respon berupa : perangsangan susunan saraf, peningkatan aliran darah pada otot, mobilisasi energi

Disintesis dan disekresi oleh medula adrenal

Hormon katekolamin

Norepinefrin juga disekresi oleh : neuron susunan saraf simpatis 

fungsi norepinefrin : sebagai hormon dan neurotransmitter

Reaksi : tirosin dihidroksilasi → dopa, mengalami dekarboksilasi → dopamin berlangsung di sitoplasma → dopamin masuk dalam granula sekresi → dopamin di ubah menjadi norepinefrin → meninggalkan granula diubah menjadi epinefrin di sitoplasma → dibungkus kembali dalam granula sekresi

HORMON TIROID

Merupakan 2 derifat tirosin mengalami yodinasi. 

Menghasilkan : Triyodotironin (T3), tetradotironin (T4), dipacu oleh : TSH (thyroid stimulating hormone)

Disintesis : kelenjar tiroid

Fungsi : mengatur kecepatan metabolisme, perkembangan jaringan

Hormon tiroid

Sintesis : tirosin  (tiroglobulin) + yodium → membentuk T3, T4

Sel folikel tiroid dirangsang untuk mengsekresi hormon tiroid, prekrusor diambil oleh sel dengan endositosis dan ditransport → lisosom, menghidrolisis prekrusor→ menghasilkan T3,T4→ disekresi

Reseptor hormon tiroid pada inti, kromatin. Perangasngan oleh hormone tiroid→ perubahan ekspresi sel

HORMON STEROID

Mengatur banyak proses fisiologi

Mengandung 21 atom karbon. Mengandung gugus hidroksil, keto

Estrogen terdapat aromatik pada salah satu cincin karbon

Sintesis ditentukan oleh kolesterol. Disediakan oleh cadangan ester kolesterol intraseluler dan partikel lipoprotein dalam sirkulasi

Hormon steroid

Glukokortikoid : menekan peradangan, respon kekebalan, stres dihasilkan meningkat

Mineralokortikoid : dihasilkan korteks adrenal. Mengatur keseimbangan air, mineral dengan merangsang reabsorbsi Na, Cl oleh ginjal

Androgen, progresteron, estrogen dihasilkan : testis, ovarium. Untuk : perkembangan seksual