energy metabolism

1. Metabolisme Energi &
Pengaturan Suhu
Eka Febri Zulissetiana
BLOK 6 (Fungsi dan Mekanisme Sistem Tubuh) Tahun 2019

2. Metabolisme
Metabolisme:  “Change”
• Transformasi energi dan reaksi kimia yang
terjadi di dalam tubuh (Sherwood)
• Rangkaian proses reaksi kimia yang muncul di
dalam sel yang memungkinkan sel untuk
meneruskan hidupnya (Guyton)
Rangkaian proses oksidasi  Energi
Oksidasi CHO, Fat, Protein  CO2 + H2O + Energi

3. Anabolisme
• Molekul sederhana  molekul kompleks
Pembentukan molekul kaya energi siap pakai (ATP)
Pembentukan Struktur Protein
Penyimpanan sumber energi (glikogen / kompleks CHO)
Penyimpanan energi yang belum dibutuhkan (fat)
Memerlukan Energi

4. Katabolisme
• Molekul kompleks  molekul sederhana
Hidrolisis (Molekul Besar)
Oksidasi ( Molekul Kecil)
Oksidasi CHO, Fat, Protein  CO2 + H2O + Energi (ATP)
Menghasilkan Energi

6. Energi
• Definisi
Fisika Energi : Kerja/Panas/Gaya x Jarak/M.C2
Biologi  Energi : Kapasitas tubuh untuk bekerja
• Hukum Termodinamika I
• Bentuk Energi :
Energi termal, elektrik, mekanik dll.
Energi dalam ikatan kimia :
Energi kinetik (motion energy) & Energi potensial (stored energy)

9. Energi dalam Tubuh Manusia
• Sumber : bahan makanan (nutrien)
CHO, Protein & Fat  Pecah  Metabolisme
 Aktivitas Biologis
 CHO, Protein, Fat (Store)
 Panas
Nutrisi 50% Panas
 50% ATP+Store  50% Panas
 50% Aktivitas Biologi
25 % Aktivitas Biologis dan 75 % Panas

10. 25 % Aktivitas Biologi
• Eksternal:
Kontraksi otot, menggerakan objek luar / tubuh
Mechanical work (di luar tubuh)
• Internal:
Aktivitas otot mempertahankan postur,menggigil
Aktivitas fisiologi
Chemical work: r/ kimia (enzim), sintesis, digesti
Transport work: sirkulasi, transport aktif (ion, mol)

11. 75 % Panas
• Energi yang sia-sia ?
• Untuk regulasi temperatur tubuh.
• Lingkungan lebih dingin dari tubuh !!
Tubuh harus memproduksi panas agar
tetap bermetabolisme.
• Suhu tubuh ?  Reaksi kimia tetap baik
 Protein sel tidak rusak.

12. DIET
CHO
Proteins
Fats
FFA + glycerol
Glucose
Amino acids
Fat
Stores
FFA
pool Glucose
pool
Amino acids
pool
Glycogen
stores
Excess glucose
Urine
Body
proteins
Brain
metabolism
Metabolism in
most tissue
Glycogenesis
Glycogenolisis
Gluconeogenesis
Lipol
ysis
Lipo
genesis
Lipogenesis
Excess
nutrients
Gluconeogenesis

13. Metabolisme Energi
Tujuan Utama Metabolisme Energi  Produksi ATP
ATP  Adenosine (adenine + ribose) + 3 Phosphat
 Nukleotida : Purin + Gula + Posfat

14. Produksi ATP
1. Creatine-phosphates Conversion
2. Anaerobic Glycolysis
3. Oxydative Phosphorylation

15. Creatine-phospate Conversion
• Sumber penghasil energi untuk membangun ATP
Cepat
• 90 % di Sel Otot
• Anaerob
Creatine-phosphates (CP) Conversion :
Creatinekinase
CP + ADP C + ATP

16. Glikolisis
• Proses glikolisis secara ringkas :
Glukosa 2 asam piruvat + 2 ATP
• Sumber glukosa untuk glikolisis adalah :
- Glukosa dalam darah
- Cadangan glikogen dalam sel (sel otot) yang
dipecah menjadi glukosa
• Anaerob
• Jalur anaerobik menghasilkan asam laktat

17. Anaerobic Glycolysis

18. Oxydative Phosphorylation
• Apabila tersedia Oksigen, asam piruvat akan
masuk ke mitokondria dan diubah menjadi
Asetil ko-A
• Asetil ko-A kemudian memasuki siklus krebs dan
menghasilkan 32 ATP untuk tiap molekul glukosa

19. Glycogen
Glucose 6-phosphate
Glucose
Glycolysis
Glycerol
2 ATP
Pyruvate Lactate
Some Amino Acids
NH3
Pyruvate
CoA
Acetyl CoA Fatty acids
Ketone bodies
CO2
2 ATP
Some Amino Acids
High E e- + H+
Electron transport
system
Citric acid
cycle
O2 32-34 ATP + H2O
NH3
Mitochondria
Cytoplasma
O2

20. Oxydative Phosphorylation

21. Oxydative Phosphorylation

23. Reaksi Substansi yg di proses Lokasi Hasil ATP
per 1
glukosa
Produk akhir utk
ekstraksi energi
lanjutan
Kebutuhan
oksigen
Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP As. Piruvat No, anaerobik
Siklus as. sitrat 2 Asetil koA dari 2 as
piruvat dari 1 glukosa
Matriks
mitokondria
2 ATP
+
2 ATP
-8 NADH
-2 FADH2
( karier hidrogen )
Ya
Electron
transport chain
Elektron kaya energi
terikat di atom hidrogen
dalam karier hidrogen
(NADH & FADH2) dari
siklus asam sitrat
Krista
membran
dalam
mitokondria
32 ATP None Ya

24. Laju Metabolisme
• Metabolic Rate = Energy Expenditure
Perhitungan banyaknya energi yang dikeluarkan oleh
tubuh untuk aktivitas internal dan eksternal
Energi >> keluar dlm bentuk panas
 nilai ukur: kilokalori/jam.
Kalori: panas yg dibutuhkan utk  1C air seberat 1 gr
1 kkal: 1 C

25. Laju Metabolisme Basal
• Aktivitas metabolik yang diperlukan untuk
mempertahankan fungsi basal pada kondisi istirahat
• BMR dihitung dalam kondisi:
-Istirahat, (paling tidak 30 menit setelah latihan fisik)
-Keadaan tenang, otot relaks (hormon epineprin <<)
-Dalam suhu ruang yang nyaman ?…Jangan terlalu dingin
-Tidak makan dalam 12 jam (menghindari diet induce
thermogenesis)

26. Metode Pengukuran
• Langsung :
Metabolor (ruang tertutup) di aliri air
Mencatat beda suhu H2O yang masuk & keluar
Metode paling akurat, tp mahal dan tidak praktis
• Tidak langsung  konsumsi oksigen
Seluruh reaksi pelepasan energi tergantung utilisasi O2
(95% E dari reaksi makanan dengan O2)
Nutrisi + O2  CO2 + H2O + Energi
Hub. langsung O2 & produksi panas: 1 liter O2 = 4,8 kkal
Metabolic rate tergantung pada: seks, usia, TB, BB, aktivitas

27. Metabolor

28. Indirect measurements (VO2max)

29. Keseimbangan Energi
• Keseimbangan netral
Energi intake = Energi output BB seimbang
• Keseimbangan positip
Energi intake > energi output
Sisa tersimpan di jaringan adiposa  BB 
• Keseimbangan Negatip
Energi intake < energi output
Tubuh memobilisasi simpanan energi  BB 

30. PENGATURAN SUHU TUBUH

31. • Lingkungan umumnya lebih dingin dari suhu
tubuh manusia, manusia berdarah ?…
Selalu pertahankan suhu utk metabolisme.
Harus selalu memproduksi panas.
• Ektoterm
• Endoterm

32. Tujuan Regulasi
• Thermoregulation  human survival
• Banyak reaksi biokimia dan proses fisiologis
bergantung dengan suhu
Tetap pada suhu sekitar 37oC
Tinggi (hipertermia): ggn syaraf (konvulsi), den. Protein
 < 41-43,3°C
Rendah: aktv metabolisme turun, ggn CV, respirasi dan
CNS

33. Tujuan Regulasi
• Core temperature (Tc) temperatur di rongga
abdomen, thoraks dan kranial
• Shell temperature (Ts) temperatur di kulit ,
jaringan subkutan dan otot
Core Temperature >< Outer Shell Temperature 
Thermal Balance
Keseimbangan Core Temperature :
Heat gain = heat loss

34. Termoregulasi
• Proses regulasi informasi tentang termoregulasi :
• Input Afferent
• Kontrol Central
• Efferent Response
• Reseptor Panas (A delta) dan Dingin (C) terdistribusi di
sel tubuh medula spinalis dan sistem CNS
Hypotalamus Respon efferent
• Respon efferent human behavior (paling utama)
Berkeringat dan vasodilatasi

35. Keseimbangan Core Temperature
Internal heat
Production
Core-temperature
(Total body heat content)
Heat input Heat out-put
Heat gain Heat loss
Environment

36. Perubahan Keseimbangan
Perubahan internal heat ( metabolisme  )
 Olahraga, infeksi,
Perubahan suhu lingkungan
Antisipasi perubahan :
• Core temperature   internal heat , heat loss 
• Core temperature   heat loss , internal heat 

37. Transfer Panas
• Perpindahan Panas : dari Panas Dingin
• Radiasi
Konduksi
Konveksi
Evaporasi

38. Keringat
• Proses evaporasi secara aktif untuk membuang panas,
dikontrol oleh saraf simpatis
Contoh : Lingkungan yang panas  keringat  ?
Lingkungan panas  tubuh (kulit) panas (harus dibuang)
Hanya 1 cara: evaporasi
(Konduksi, radiasi)  justru  suhu di kulit
Simpatis  klj. Keringat  ekskresi larutan garam (keringat) 
menyerap panas di tubuh
Tergantung kelembaban udara sekitar.

39. Kelembapan Tinggi
Keringat sulit diubah jadi gas (heat loss )
 Klj memproduksi lebih banyak keringat, namun sulit hilang (tetap
di kulit)  >>>>
Suhu panas & lembab  Tubuh tdk nyaman
Indonesia ?, Eropa Utara ? California ?,
.

40. Hipotalamus Pusat Kontrol Suhu
Skin Temp. Core Temp.
TermoR/ Sentral
(CNS, abdomen)
TermoR/ Perifer
Hipothalamic
Termoregulary
Integrating System
Simpatis
Adaptasi
Behaviour
Neuron
motorik
Simpatis
Heat product
/loss
Vasokonstriksi
/dilatasi
Vaskuler
Menggigil
Otot rangka
Heat product
Heat product
/loss
Heat loss
Keringat
Kel. keringat

41. Demam
.
 suhu tubuh krn infeksi atau inflamasi, why ?
 respon anti inflamasi,  multiplikasi bakteri
Mekanisme
Infeksi/inflamasi  neutrofil melepas endogen pirogen
prostaglandin  perubahan set point hipotalamus
respon dingin  heat loss (vasokontriksi)
 produksi panas (menggigil),
Suhu tubuh  ( >> lingkungan)  rasa dingin (berselimut)
Hipertermia : Heat production > heat loss
Demam, exercise, hormonal (epineprin, tiroid), ggn hipotalamus

42. TERIMA KASIH