METAB MAKRO_2_2024 PDF

METABOLISME ZAT GIZI MAKRO1 Henni Rizki Septiana STP., MP. HRS 2024  SILABUS KARBOHIDRAT II KONSEP METABOLISME (Definisi, Proses ENERGI I 01 - PROJECT NAME Pen...

METABOLISME ZAT GIZI MAKRO1 Henni Rizki Septiana STP., MP. HRS 2024  SILABUS KARBOHIDRAT II KONSEP METABOLISME (Definisi, Proses ENERGI I 01 - PROJECT NAME Pencernaan, gangguan metabolit) KONSEP METABOLISME KATABOLISME ENERGI II KARBOHIDRAT CELULAR PROTEIN ANABOLISME 2 KARBOHIDRAT KARBOHIDRAT I (Definisi, Proses Pencernaan, Ujian Tengah Semester gangguan metabolit) KONSEP METABOLISME ENERGI II Bagian – bagian sel Produksi energi sel 3 Sistem perhitungan energi HRS 2024  Produksi Energi Sel Pertemuan sebelumnya sudah dibahas terkait perbedaan produksi energi dari pembakaran di luar tubuh dan sel. Kali ini , akan dikenalkan organel sel yang berperan dalam produksi energi. 4 PROSES KEHIDUPAN DASAR TERJADI DI DALAM SEL – SEL TUBUH TERMASUK  Produksi Energi Sel Sel adalah unit kehidupan structural dan fungsional terkecil dari tubuh. Sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung dalam sel. Terdapat triliunan sel dalam tubuh manusia. Sebagai 5 contoh, jumlah total sel darah merah dalam tubuh manusia dengan ukuran tubuh rata-rata adalah 25 triliun Ukuran sel tubuh manusia 10 µm – 30 µm  Bagian – bagian Sel 6  Bagian –bagian sel MEMBRAN SEL  Membran plasma adalah membran yang membungkus dan mengelilingi sel, memungkinkan sel menjadi unit yang terpisah.  Membran plasma, seperti membran lainnya yang ditemukan di dalam sel, memiliki fungsi dan karakteristik struktural yang khas.  Membran adalah struktur seperti lembaran yang sebagian besar terdiri dari fosfolipid dan protein yang disatukan oleh interaksi non-kovalen.  Fosfolipid membran memiliki dua bagian, yaitu bagian hidrofobik dan hidrofilik.  Sifat struktural fosfolipid ini memungkinkan mereka untuk secara spontan membentuk lembaran bimolekuler di dalam air, yang disebut bilayer lipid.  Inti dari bilayer bersifat hidrofobik, yang menghambat banyak senyawa yang larut dalam air untuk masuk dan keluar dari sel. 7  Inti hidrofobik dari bilayer juga membantu mempertahankan zat-zat penting yang larut dalam air di dalam sel.  Fosfogliserida dan fosfingolipid (sphingolipid yang mengandung fosfat) terdiri dari sebagian besar fosfolipid membran.. Dari fosfogliserida, fosfatidilkolin dan fosfatidiletanolamin sangat melimpah pada manusia dan hewan tingkat tinggi.  Lipid membran penting lainnya adalah kolesterol, yang ditemukan dalam bagian hidrofobik bilayer dalam jumlah yang sangat bervariasi dari membran ke membran.  Membran dengan tingkat kolesterol yang lebih tinggi memiliki fluiditas yang lebih rendah.  Bagian –bagian sel Membran tidak bersifat statis, melainkan merupakan struktur yang cair. Molekul lipid dan protein di dalamnya bergerak secara lateral dengan mudah dan cepat. Membran tidak secara struktural berbeda dari kompartemen berair sel yang mereka kelilingi. Sebagai contoh, sitosol (atau sitoplasma), yang merupakan zat berair seperti gel yang transparan dan mengisi sel, menghubungkan berbagai 8 membran di dalam sel. Keterhubungan ini menciptakan struktur yang memungkinkan sinyal yang dihasilkan di satu bagian sel dapat ditransmisikan dengan cepat dan efisien ke bagian lain dari sel. Membran plasma melindungi komponen seluler sambil tetap memberikan paparan yang cukup 9  Bagian –bagian sel Glycocalyx adalah lapisan karbohidrat yang terpapar ke bagian luar membrane sel. Berfungsi sebagai penanda spesifitas untuk sel dan sebagai “antenna” untuk menerima sinyal guna mentransmisikan zat dalam sel. Protein membran diklasifikasikan sebagai protein integral atau peripheral. Protein integral terikat pada membran melalui interaksi hidrofobik dan tertanam dalam membran. Sebaliknya, protein peripheral terkait dengan 10 membran melalui interaksi ionik dan terletak di permukaan atau dekat permukaan membran. Protein peripheral diyakini terikat pada protein membran integral, baik secara langsung atau melalui protein antara. Sebagian besar protein reseptor dan pembawa adalah protein integral, sedangkan glikoprotein dari kompleks pengenalan sel adalah protein  Bagian –bagian sel MATRIKS SITOPLASMA  Matriks sitoplasma adalah sebuah struktur di dalam sitosol yang membentuk sitoskeleton, yang memberikan dukungan bagi organel lainnya.  Sitoskeleton terdiri dari tiga komponen yang berbeda dan terdefinisi dengan baik yaitu : mikrotubulus, mikrofilamen, dan filamen intermediet  Sel-sel berada dalam gerakan terus-menerus, dan komponen-komponen sitoskeleton sitoplasma bersifat dinamis dan mampu mengorganisasi ulang sesuai dengan kebutuhan sel yang berubah.  Fungsi sitoskeleton pada matriks sitoplasma adalah : 1. Dukungan struktural, yang membentuk sel kerangka untuk penempatan berbagai organel (seperti mikrovili, yang merupakan ekstensi dari sel-sel usus) 2. Jaringan untuk mengarahkan pergerakan material dan organel di dalam sel  Bagian –bagian sel Mikrotubulus  Terdapat pada hampir setiap sel eukariotik, yaitu adalah struktur tabung berongga yang relatif kaku.  Flagela, silia, dan sel yang sedang membelah semuanya bergantung pada mikrotubulus.  Mikrotubulus terdiri dari dua jenis subunit tubulin globular, yang tersusun secara linear.  Mikrotubulus cukup kaku sehingga memberikan dukungan mekanis bagi sel dan membantu menentukan bentuknya  Organisasi internal sel juga dipengaruhi oleh mikrotubulus. Mikrofilamen Mikrofilamen terdiri dari subunit globular protein aktin, yang membentuk filamen heliks fleksibel dengan adanya adenosin trifosfat (ATP). Bergantung pada jenis sel dan fungsinya, mikrofilamen dapat tersusun dalam pola yang sangat teratur, jaringan longgar yang tidak terdefinisi dengan jelas, atau serat yang terikat erat. Polimer dari subunit aktin memiliki muatan yang berbeda dari subunitnya, sehingga memiliki struktur dan fungsi yang berbeda pada setiap ujungnya. Monomer terus-menerus ditambahkan di satu ujung dan dihapus di ujung lainnya untuk membentuk keadaan yang stabil. Berdasarkan kondisi dalam sel, mikrofilamen dapat "dirakit" atau "dibongkar." Reorganisasi ini diperlukan untuk pergerakan sel, perubahan bentuk sel, fagositosis, dan proses dinamis lainnya.  Bagian –bagian sel Filamen intermediet (IF) Tidak bercabang dan hanya ditemukan di sel hewan. Filamen intermediet memberikan kekuatan mekanis pada sel-sel yang mengalami tekanan fisik, seperti neuron, sel otot, dan sel epitel yang melapisi rongga tubuh. IF membentuk filamen yang mirip dengan mikrotubulus dan mikrofilamen, tetapi secara kimiawi berbeda karena tidak terdiri dari satu jenis protein. Sebaliknya, IF merupakan kelompok struktur heterogen secara kimiawi. I IF juga dinamis dan mengalami perakitan dan pembongkaran yang terus-menerus, dikendalikan oleh fosforilasi atau defosforilasi. Bagian cairan dari matriks sitoplasma yang tidak berhubungan dengan mikrotubulus mengandung molekul-molekul kecil seperti glukosa, asam amino, oksigen, dan karbon dioksida Pengaturan bagian polimer dan cairan ini memberikan konsistensi seperti gel pada sitosol.  Bagian –bagian sel Komunikasi intraseluler yang normal di antara semua komponen sel sangat penting untuk aktivasi dan kelangsungan hidup sel. Pentingnya jaringan mikrotubulus terlihat dari fungsinya yang mendukung dan menghubungkan komponen seluler. Jaringan ini juga membantu komponen sel berkomunikasi satu sama lain. Bagian sitoplasma yang cair berinteraksi dengan sitoskeleton pada area permukaan yang sangat luas, enzim-enzim yang terkait mekanisme polimerik ditempatkan dekat dengan molekul substratnya di bagian berair, sehingga mempercepat reaksi Lebih jauh lagi, jika enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi jalur metabolik tersusun secara berurutan, sehingga produk dari satu reaksi dilepaskan dekat dengan enzim berikutnya yang menggunakan produk tersebut sebagai substrat, kecepatan jalur metabolik secara keseluruhan akan meningkat pesat. Bukti menunjukkan bahwa pengaturan semacam ini memang ada di antara enzim-enzim yang berpartisipasi dalam glikolisis. Kemungkinan besar, semua jalur metabolik yang terjadi dalam matriks sitoplasma dipengaruhi oleh pengaturan susunan organel /substrat/penghasil substrat. Pemisahan atau penggabungan jalur metabolik (atau keduanya) penting dalam mengatur metabolisme.  Bagian –bagian sel Mitokondria adalah tempat utama penggunaan oksigen di dalam MITOKONDRIA sel dan bertanggung jawab atas sebagian besar energi metabolik (adenosin trifosfat atau ATP) yang dihasilkan dalam sel. Ukuran dan bentuk mitokondria pada berbagai jaringan berbeda sesuai dengan fungsi jaringan tersebut. Pada jaringan otot, misalnya, mitokondria terikat erat di antara serat-serat sistem kontraktil. Namun, di hati, mitokondria memiliki sedikit hambatan, berbentuk bulat, dan bergerak bebas melalui matriks sitoplasma Membran Mitokondria Mitokondria terdiri dari matriks atau ruang interior yang dikelilingi oleh membran ganda. Membran luar mitokondria relatif berpori, sedangkan membran dalamnya selektif permeabel, berfungsi sebagai penghalang antara matriks sitoplasma dan matriks mitokondria. Membran dalam memiliki banyak lipatan, yang disebut krista, yang meningkatkan luas permukaannya, dan semua komponen rantai transpor elektron tertanam di dalamnya. Rantai transpor elektron (pernapasan) yang merupakan inti dari proses fosforilasi oksidatif, yaitu mekanisme di mana sebagian besar ATP seluler diproduksi. Komponen rantai transpor elektron  Bagian –bagian sel Di antara sistem enzim metabolic, yang berfungsi di dalam matriks mitokondria adalah enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi dari siklus tricarboxylic (siklus TCA) dan oksidasi asam lemak Enzim lainnya terlibat dalam dekarboksilasi oksidatif dan karboksilasi piruvat serta dalam beberapa reaksi metabolisme asam amino. Mitokondria mampu melakukan pembelahan dan peleburan, tergantung pada kebutuhan sel. Mereka bereproduksi dengan membelah menjadi dua. Meskipun sebagian besar deoxyribonucleic acid (DNA) sel terdapat di dalam inti, matriks mitokondria mengandung sejumlah kecil DNA dan beberapa ribosom, sehingga terjadi sintesis protein yang 18 terbatas di dalam mitokondria. Gen yang terkandung dalam DNA mitokondria, tidak seperti yang ada di dalam inti, hanya diwariskan dari ibu. Fungsi utama gen mitokondria adalah untuk mengkodekan protein yang penting untuk produksi ATP. Namun, sebagian besar enzim yang beroperasi di mitokondria dikodekan oleh DNA inti dan disintesis di HRS 2024 retikulum endoplasma kasar (RER) di sitosol.  Bagian –bagian sel NUKLEUS Nukleus adalah organel terbesar dalam sel. Karena kandungan DNA-nya, nukleus yang memulai dan mengatur sebagian besar aktivitas seluler. Di sekitar nukleus terdapat selubung nucleus. Selubung nucleus ini terdiri dari dua membran bilayer (membran dalam dan luar) yang merupakan struktur dinamis. Sifat dinamis dari membran-membran ini memungkinkan terjadinya komunikasi antara nukleus dan matriks sitoplasma serta memungkinkan adanya saluran yang berkesinambungan antara nukleus dan retikulum endoplasma. Pada beberapa titik, kedua membran selubung nucleus menyatu, membentuk pori-pori di selubung tersebut. Nukleus dan mikrotubulus sitoskeleton saling bergantung. Polimerisasi dan distribusi intraseluler mikrotubulus dikendalikan oleh aktivitas yang berbasis di nukleus. Gugus protein di membran luar nukleus, yang disebut pusat pengorganisasian mikrotubulus (MTOCs), akan mulai mempolimerisasi dan mengorganisasi mikrotubulus selama mitosis. Matriks yang terdapat di dalam selubung nukleus mengandung molekul-molekul DNA yang menyandi informasi genetik sel serta semua enzim yang diperlukan untuk duplikasi. Matriks nucleus juga mengandung mineral-mineral yang dibutuhkan untuk aktivitas nukleus. HRS 2024  Bagian –bagian sel HRS 2024  Bagian –bagian sel Retikulum endoplasma (ER) adalah jaringan RETIKULUM ENDOPLASMA saluran membran yang melintasi sitosol dan menyediakan kontinuitas hubungan antara selubung nukleus, aparatus Golgi, dan membran plasma. Oleh karena itu, RE merupakan mekanisme komunikasi dari bagian terdalam sel ke eksteriornya. ER diklasifikasikan sebagai kasar (granular) dan halus (agranular). Granularitas atau ketidakadaan granularitas ditentukan oleh ada atau tidaknya ribosom. Retikulum endoplasma kasar (RER), dinamakan 21 demikian karena dihiasi dengan ribosom, melimpah di sel-sel tempat sintesis protein menjadi fungsi utama. Retikulum endoplasma halus (SER) ditemukan di sebagian besar sel; namun, karena menjadi lokasi sintesis berbagai lipid, lebih melimpah di sel-sel yang mensintesis hormon steroid (misalnya di dalam korteks adrenal dan gonad) dan di sel hati yang mensintesis molekul transportasi lemak (lipoprotein). Pada otot rangka, retikulum endoplasma halus  Bagian –bagian sel Ribosom yang terkait dengan RER terdiri dari RNA ribosomal (rRNA) dan protein struktural. Semua protein yang akan disekresikan (atau diekskresikan) dari sel atau yang ditakdirkan untuk dimasukkan ke dalam membran organel dalam sel disintesis pada RER. Kelompok ribosom (yaitu, poliribosom atau polisom) yang berdiri bebas di sitosol juga merupakan tempat sintesis untuk beberapa protein. Semua protein yang disintesis dalam poliribosom di sitosol tetap berada di dalam matriks sitoplasma atau dimasukkan ke dalam organel. Pada RER (retikulum endoplasma kasar) sel-sel 22 hati terdapat sistem enzim yang penting dalam mendetoksifikasi dan memetabolisme berbagai obat. Kompleks enzim ini terdiri dari keluarga sitokrom yang disebut sistem P450, yang bekerja bersama dengan enzim lain. Sistem P450 sangat aktif dalam mengoksidasi obat-obatan, namun karena tindakannya juga menghasilkan oksidasi senyawa lain secara bersamaan, sistem ini secara kolektif disebut sebagai sistem oksidase fungsi campuran. Zat lipofilik—misalnya, hormon steroid dan berbagai obat—dapat diubah menjadi bersifat  Bagian –bagian sel APARATUS GOLGI Aparatus Golgi berhubungan erat dengan RE (Retikulum Endoplasma) dalam fungsinya terkait lalu lintas dan penyortiran protein yang disintesis di dalam sel. Aparatus ini terdiri dari empat hingga delapan sisterna yang tertutup membran dan pipih, yang tersusun secara paralel. Sisterna Golgi sering disebut sebagai 'tumpukan' karena susunannya. (Jaringan tubular telah diidentifikasi di kedua ujung tumpukan Golgi) 23 - Jaringan cis-Golgi adalah kompartemen yang menerima protein baru yang disintesis dari RE. - Jaringan trans-Golgi adalah tempat keluarnya aparatus Golgi, yang menyortir protein untuk dikirim ke tujuan berikutnya. Protein (polipeptida) yang ditujukan untuk aparatus Golgi terbentuk di dalam RE kasar.  Bagian –bagian sel Aparatus Golgi adalah tempat diferensiasi membran dan pengembangan spesifisitas permukaan. Sebagai contoh, polisakarida pada mukopolisakarida dan glikoprotein membran disintesis dan melekat pada polipeptida selama perjalanannya melalui aparatus Golgi. Pengaturan semacam ini memungkinkan penggantian terus-menerus membran sel, termasuk membran plasma. RE berfungsi sebagai organel kontrol kualitas yang mencegah protein yang belum mencapai struktur tersier atau kuartener yang normal mencapai permukaan sel. RE dapat mengambil kembali atau menahan protein yang ditujukan untuk tinggal di dalam RE, atau menargetkan protein untuk dikirim ke kompartemen cis-Golgi. Protein 'kargo' yang diambil kembali atau diekspor dilapisi dengan kompleks protein yang disebut coatomers, disingkat COPs (protein mantel). Kompartemen membran dari RE (Retikulum Endoplasma) dan aparatus Golgi saling terhubung melalui vesikel transportasi, di mana protein kargo dipindahkan dari satu kompartemen ke kompartemen lain. Vesikel yang meninggalkan suatu kompartemen terbentuk melalui proses tunas dan penjepitan membran kompartemen, dan kemudian vesikel tersebut melebur dengan membran kompartemen tujuan.  Bagian –bagian sel LISOSOM Lisosom dan peroksisom adalah organel sel yang dipenuhi dengan enzim. Lisosom berfungsi sebagai sistem pencernaan sel. Lisosom melimpah pada sel-sel yang melakukan fungsi pencernaan—seperti makrofag dan leukosit. Sekitar 36 enzim kuat yang mampu memecah zat kompleks seperti protein, polisakarida, asam nukleat, dan fosfolipid disimpan dalam sel tersebut. Lisosom, seperti halnya protein yang disintesis untuk ekskresi, berkembang melalui aktivitas gabungan dari RE dan aparatus Golgi. Hasilnya adalah kelompok enzim litik yang dikemas dengan hati-hati. Membran yang mengelilingi enzim katabolik ini memiliki kemampuan untuk berfusi secara selektif dengan vesikel lain sehingga katabolisme (atau pencernaan) dapat terjadi jika diperlukan. Limbah yang dihasilkan oleh proses ini dapat dikeluarkan dari sel melalui eksositosis. Aktivitas katabolik penting yang dilakukan oleh lisosom yang pertama adalah fagositosis, di mana 25 zat asing yang diambil oleh sel dicerna atau dinetralkan. Contoh pencernaan oleh lisosom adalah tindakan mereka di tubulus proksimal ginjal. Lisosom pada sel-sel tubulus proksimal mencerna albumin yang diserap melalui endositosis dari filtrat glomerulus. Fagositosis lisosomal melindungi dari bakteri yang menyerang dan merupakan bagian dari proses perbaikan normal setelah luka atau infeksi. Aktivitas katabolik kedua lisosom adalah autolisis, di mana komponen intraseluler, termasuk organel, dicerna setelah degenerasi atau cedera sel. Autolisis juga dapat berfungsi sebagai mekanisme kelangsungan hidup bagi sel secara keseluruhan. Mencerna komponen intraseluler  Bagian –bagian sel 26  Bagian –bagian sel Dipercaya bahwa badan-badan kecil ini berasal dari PEROKSISOM 'budding' dari SER (Retikulum Endoplasma Halus). Peroksisom mirip dengan lisosom karena keduanya merupakan kumpulan enzim yang dikelilingi oleh membran tunggal. Namun, enzim di dalam peroksisom bersifat katabolik oksidatif, bukan bersifat pencernaan. Meskipun matriks mitokondria merupakan tempat utama oksidasi asam lemak, asam lemak rantai sangat panjang dioksidasi di peroksisom. Peroksisom juga merupakan lokasi untuk beberapa reaksi katabolisme asam amino. Beberapa enzim oksidatif yang terlibat dalam jalur ini mengkatalisasi pelepasan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk oksidasi. Karena H2O2 adalah bahan kimia yang sangat reaktif dan dapat menyebabkan kerusakan sel jika tidak segera dihilangkan atau diubah, reaksi yang menghasilkan H2O2 ditempatkan di dalam organel ini. Enzim katalase, yang terdapat dalam jumlah besar di peroksisom, menguraikan H2O2 yang berpotensi HRS 2024 berbahaya menjadi air dan oksigen molekuler. Pengukuran Energi DIRECT KALORIMETER YouTube Channel : Vivo Phys – Evan Matthew HRS 2024 29  - Dilakukan pada pagi hari dalam keadaan istirahat total baik fisik maupun emosional - Tidak makan selama 12 jam terakhir serta berada dalam suhu 30 lingkungan yang nyaman Pengukuran Energi INDIRECT KALORIMETER HRS 2024 31 YouTube Channel : Vivo Phys – Evan Matthew THANK YOU 32  RESPONSI 1. Jelaskan perbedaan antara energy combustion dan metabolic energy ! 33 2. Apa yang dapat anda jelaskan dari gambar ini? 34 3. Apa yang dimaksud energi? 4. Apa yang dimaksud 35 metabolisme? Mengapa membutuhkan energi? 5. Bagaimana cara pengukuran energi dengan bomb calorimeter? 6. Apa yang dimaksud dengan 36 BMR? Dan apa saja komponen dalam perhitungan kebutuhan energi? 7. Jelaskan prinsip pengukuran energi dengan direct human calorimeter? 37