Laporan Diskusi Kelompok - Sel dan Genetika Pemicu 2

BAB I

PENDAHULUAN

Pemicu 2

Ani 19 tahun, seorang mahasiswi FK Untan, sedang DK 2 jam 12 siang, dia merasa lemas dan lapar, sehingga kurang konsentrasi pada saat DK. Tidak lama kemudia DK berakhir dan Ani segera kekantin untuk makan siang. Setelah makan siang dai merasa lebih segar.

1.1    Klarifikasi dan Defenisi

1.      Lemas adalah hilangnya energi setelah melakukan banyak aktifitas

2.      Lapar adalah respon tubuh ketika tubuh memerlukan energi baru untuk beraktifitas dan untuk perkembangan tubuh itu sendiri,yang diperoleh dimakan melalui proses dalam sistem pencernaan.

3.      Intake adalah memasukkan sesuatu ke dl mulut, kemudian mengunyah dan menelannya.

4.      Konsentarasi adalah pemusatan perhatian atau pikiran terhadap suatu hal

5.      Segar adalah perasaan nyaman dan  sehat

1.2    Kata Kunci

1.      Lemas

2.      Lapar

3.      Kurang konsentrasi

4.      Makan

5.      Segar

1.3    Rumusan Masalah

Bagaimana proses yang terjadi didalam tubuh ani dari keadaan yang lemas dan lapar hingga ani segar kembali?

1.4   

Analisis Masalah

1.5    Hipotesis

Proses yang terjadi pada tubuh Ani saat keadaan lemas dan lapar adalah akibat penurunan kada gula dalam darah yang menjadi stimulus dalam metabolisme untuk pembentukkan energi sebagai upaya dalam mencapai homeostasis

1.6    Pertanyaan Diskusi

1.      Apa yang dimaksud homeostasis?

2.      Bagaimana prinsip dasar homeostasis?

3.      Apakah komponen homeostasis?

4.      Faktor dan variabel yang diatur secara homeostasis?

5.      Apa saja jenis umpan balik homeostasis?

6.      Apa saja sistem tubuh yang berperan dalam homeostasis?

7.      Bagaimana sistem kontrol homeostasis yg ada dalam tubuh?

8.      Bagaimana proses metabolisme yg terjadi pada tubuh ani?

9.      Apa saja proses yang terganggu pda tubuh yang kekurngan kadar gula?

10.  Bagaimana proses penurunan konsentrasi saat tubuh dlm keadaan lemas dan lapar?

11.  Apa hubungan kadar gula darah terhadap kondisi tubuh seseorang?

12.  Bagaimana mekanisme homeostasis pada saat kadar gula darah dalam tubuh berkurang?

13.  Bagaimana mekanisme intake dapat mengembalikan kadar gula darah yg menurun?

BAB II

PEMBAHASAN

2.1    Hemoestasis

2.1.1        Pengertian Hemoestasis

Homeostasis adalah kecenderungan untuk tetap dalam keadaan tubu organismenormal (lingkungan internal). Hal ini diperoleh melaui sistem mekanisme pengendalian yang diaktivasi oleh umpan  balik negatif.⁽¹⁾

            Homeostasis berasal dari dua buah kata yaitu homeo yang artinya “yang sama” dan stasis yang memiliki pengertian “berdiri atau diam.” Pengertian singkat dari homeostasis merupakan suatu pemeliharaan lingkungan internal yang relatif stabil atau tetap. Latar belakang mengapa perlu adanya homeostasis adalah sel-sel tubuh yang hanya dapat berfungsi dan hidup jika cairan ekstrasel memungkinkan kelangsungan hidup mereka. Cairan ekstrasel disini berfungsi sebagai lingkungan internal yang terdiri dari plasma dan cairan interstisium. Oleh karena itu, komposisi kimiawi dan keadaan fisik lingkungan internal ini harus dipertahankan dalam batas-batas yang ketat.⁽²⁾

2.1.2        Prinsip Dasar Homoestasis

a.       Self regulation

Sistem ini dapat terjadi secara otomatis pada orang yang sehat seperti dalam pengaturan proses sistem fisiologis tubuh manusia.

b.      Cara kompensasi

Tubuh akan cenderung bereaksi terhadap ketidaknormalan dalam tubuh. Sebagai contoh, apabila secara tiba-tiba lingkungan menjadi dingin, maka pembuluh darah perifer akan mengalami konstriksi dan merangsang pembuluh darah bagian dalam untuk meningkatkan kegiatan (misalnya menggigil) yang dapat menghasilkan panas sehingga suhu tetap stabil, pelebaran pupil untuk meningkatkan persepsi visual pada saat terjadi ancaman terhadap tubuh, peningkatan keringat untuk mengontrol kenaikan suhu badan.

c.       Cara umpan balik negative

Proses ini merupakan penyimpangan dari keadaan normal. Dalam keadaan abnormal tubuh secara otomatis akan melakukan mekanisme umpan balik untuk menyeimbangkan penyimpangan yang terjadi.

d.      Umpan balik untuk mengoreksi ketidakseimbangan fisiologis.

Sebagai contoh apabila seseorang mengalami hipoksia akan terjadi proses peningkatan denyut jantung untuk membawa darah dan oksigen yang cukup ke sel tubuh.

Homeostasis psikologis berfokus pada keseimbangan emosional dan kesejahteraan mental. Proses ini didapat dari pengalaman hidup dan interaksi dengan orang lain serta dipengaruhi oleh norma dan kultur masyarakat. Contoh homeostasis psikologis adalah mekanisme pertahanan diri seperti menangis, tertawa, berteriak, memukul.⁽²⁾

2.1.3        Komponen Homeostasis

Koordinasi berbagai aktivitas sel-sel di seluruh tubuh untuk melakukan kegiatan yang mempertahankan kehidupan dan melaksanakan keinginan bergantung pada kemampuan sel untuk berkomunikasi satu sama lain. Komunikasi antar-sel merupakan cara sel dalam berkomunikasi atau berhubungan antara satu dengan yang lain. Meskipun setiap sel memiliki fungsi yang berbeda-beda, namun mereka dapat saling berkomunikasi melalui aktivitas tubuh untuk mempertahankan suatu keseimbangan dalam tubuh (homeostasis).

            Komunikasi antar-sel dapat dibagi menjadi dua macam berdasarkan letak daerah antara sel satu dengan sel target, yaitu:

1.        Komunikasi Antar-Sel Langsung dan Lokal

Komunikasi antar-sel lokal dan searah ini merupakan salah satu komunikasi antar-sel yang dilakukan apabila jarak dengan sel target yang ingin dituju tersebut jaraknya berdekatan. Komunikasi antar-sel lokal dan searah dibagi lagi menjadi tiga jenis yaitu:

a.         Gap Junctions

Pada Gap Junctions, terdapat celah antara sel-sel yang berdekatan yang disatukan  oleh saluran penghubung kecil yang dibentuk oleh konekson. Konekson (connexon) dibentuk oleh enam sub-unit protein yang rersusun membentuk struktur tabung berongga. Dua konekson menjulur ke luar, satu dari masing-masing membran plasma sel yang berdekatan, dan berikatan untuk membentuk saluran penghubung antara kedua sel.

Pada Gap Junctions ini mengirim dua bentuk sinyal, yaitu Sinyal listrik dan sinyal kimia. Contoh dari komunikasi antar-sel gap junctions ini terdapat dalam Sel otot jantung, kemudian juga dapat ditemui dalam Sel-sel saraf pada otak.

b.      Contact-Dependent Signals

Contact-Dependent Signals merupakan salah satu teknik dalam komunikasi antar-sel lokal yang berdekatan dengan menggunakan bantuan protein adhesion / Cell Adhesion Molecule (CAM) dan dalam proses komunikasinya memerlukan adanya permukaan kontak. Pada contact-dependent signals ini, sinyal  yang dikirim hanya dalam bentuk sinyal kimiawi saja. Contohnya terdapat dalam komunikasi sel system imun.

c.       Autocrine & Paracrine

Autocrine adalah komunikasi antar-sel lokal yang mana letak dari sel targetnya (reseptor) yang ingin dituju berada pada diri sel itu sendiri, sedangkan Paracrine merupakan teknik komunikasi antar-sel lokal yang mana dalam penyampaian sinyal terhadap sel target yang dituju pada sel-sel yang berada di sekitarnya. Autocrine dan Paracrine menyampaikan komunikasi antar-sel dengan menyampaikan hanya dalam bentuk sinyal kimiawi saja. Contoh dari komunikasi antar-sel ini adalah pada Sitokin dan Histamin.

d.      Komunikasi antar-sel Jarak Jauh

Sama seperti namanya, maka komunikasi antar-sel jarak jauh ini merupakan teknik komunikasi antar-sel yang terjadi pada sel yang jaraknya berjauhan dengan sel target yang ingin dituju, Komunikasi antar-sel Jarak Jauh dibedakan lagi menjadi tiga macam, yaitu :

1)      Endokrin / Hormon

Komunikasi Endokrin / hormone merupakan salah satu komunikasi antar-sel jarak jauh yang dalam pelaksanaannya menggunakan bantuan sel endokrin yang mana sinyal kimiawi yang dilepaskan oleh sel endokrin tersebut selanjutnya akan berdifusi dalam darah dan hanya sel target yang memiliki reseptor yang dapat dikenali oleh hormone tadi yang bisa merespon sinyal kimiawi tersebut.

2)      Neurotransmitter

Neurotransmitter merupakan teknik komunikasi antar-sel jarak jauh yang terjadi pada sistem saraf dengan menggunakan bantuan neurotransmitter pada saraf. Pada komunikasi neurotransmitter mengirimkan sinyal listrik yang mana sinyal listrik yang dihantarkan oleh neuron tadi langsung disampaikan menuju ke sel target yang dituju tanpa menggunakan perantara apapun. Urutan runtut dari komunikasi neurotransmitter ini dimulai dari adanya respon terhadap sinyal listrik yang selanjutnya akan disampaikan menuju ke sinaps, kemudian akan diteruskan oleh neurotransmitter menuju ke sel target.

3)      Neurohormone

Neurohormone adalah salah satu komunikasi antar-sel jarak jauh yang dimulai dari sistem saraf dengan melewati sirkulasi dalam darah. Neurohormone dimulai dari adanya sinyal listrik yang direspon oleh neuron dalam sistem saraf kemudian akan disampaikan menuju ke sinaps yang selanjutnya akan dilanjutkan ke dalam sirkulasi peredaran darah. Terakhir agar sinyal listrik tadi dapat masuk ke sel target, maka sel targetnya juga harus memiliki reseptor yang dapat dikenali oleh hormon yang bersangkutan.⁽²⁾

2.1.4        Faktor dan Variabel yang Diatur Dalam Homeostasis

Banyak faktor dalam lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis. Faktor-faktor tersebut mencakup:

1.         Konsentrasi molekul-molekul nutrien. Sel-sel memerlukan pasokan molekul nutrien secara rerus-menerus unflrk menghasilkan energi. Energi, sebaliknya, diperlukan untuk menunjang berbagai aktivitas sel baik yang bersifat khusus maupun yang unnrk mempertahankan kehidupan.

2.         Konsentrasi O, dan CO. Sel-sel memerlukan O, untuk melakukan reaksi kimia pembentuk energi. CO, yang dibentuk selama reaksi-reaksi ini harus dikeluarkan sehingga tidak terbentuk asam yang meningkatkan keasaman lingkungan internal.

3.         Konsentrdsi zat sisa. Sebagian reaksi kimia menghasilkan produk-produk akhir yang menimbulkan efek tolaik pada sel tubuh jika dibiarkan berakumulasi.

4.         pH. Perttbahan pada pH (jumlah relatif asam) berpengaruh buruk pada fungsi sel saraf dan merusak aktivitas enzim semua sel.

5.         Konsentrasi garam, air dan elehnolit lain. Karena konsenuasi relatif garam (NaCl) dan air di cairan ekstrasel mempengaruhi seberapa banyak air yang masuk atau keluar sel, maka konsentrasi keduanya diatur secara cermat untuk mempenahankan volume sel. Sel tidak berfungsinormal jika membengkak atau menciur. Elektrolitelektrolit lain berperan dalam berbagai fungsi vital lain. Sebagai contoh, denyut jantung yang teratur bergantung pada konsentrasi kalium (K.) yang relatifkonstan di cairan ekstrasel.

6.         Volume dan tehanan. Komponen lingkungan internal yang beredar, yaitu plasma, harus dipertahankan pada volume dan tekanan darah yang adekuat untuk menjamin distribusi penghubung antara lingkungan eksternal dan sel yang penting ini ke seluruh tubuh.

7.         Suhu. SeI-sel tubuh berfungsi optimal dalam kisaran suhu yang sempit. Jika sel terlalu dingin maka fungsifungsi sel akan terlalu melambat; dan yang lebih buruk lagi, jika sel terlalu panas maka protein-protein structural dan enzimatik akan terganggu atau rusak.⁽²⁾

2.1.5        Jenis Umpan Balik

1.      Umpan Balik Negatif

Pada umpan balik negatif, perubahan suatu faktor yang dikontrol secara homeostatis akan memicu respons yang berupaya untuk memulihkan faktor tersebut ke  normal dengan menggerakkan faktor ke arah berlawanan dari perubahan awalnya.

Sebagai contoh, jika sel-sel saraf pemantau suhu mendeteksi penurunan suhu  tubuh di bawah tingkat yang diinginkan maka sensor-sensor ini mengirim sinyal ke pusat kontrol suhu, yang memulai serangkaian proses yang berakhir antara lain, dengan  menggigil, untuk menghasilkan panas dan meningkatkan suhu ke tingkat yang diinginkan. Ketika suhu tubuh meningkat ke titik patokan, maka sel-sel saraf pemantau  suhu memadamkan sinyal stimulatorik ke otot rangka. Akibatnya, suhu tubuh tidak terus  meningkat melewati titik patokan. Sebaliknya, jika sel-sel saraf pemantau suhu mendeteksi peningkatan suhu tubuh di atas normal, maka mekanisme pendingin misalnya berkeringat diaktifkan untuk mengurangi suhu kembali ke normal. Jika suhu mencapai  titik patokan, maka mekanisme pendinginan dihentikan.

2.      Umpan Balik Positif

Pada  umpan  balik positif,  keluaran meningkatkan  atau memperkuat  perubahan sehingga  variabel terkontrol  terus  bergerak  searah  perubahan awal.

Namun, umpan balik positif berperan penting dalam keadaan tertentu, misalnya  peiahiran bayi. Hormon oksitosin menyebabkan kontraksi kuat uterus. Sewaktu  kontraksi uterus mendorong bayi menekan serviks (pintu keluar dari uterus), peregangan serviks  yang terjadi memicu serangkaian kejadian yang menyebabkan pelepasan lebih banyak  oksitosin, yang menyebabkan kontraksi uterus menguar, yang memicu pengeluaran lebih  banyak oksitosin, dan seterusnya. Siklus umpan balik positif ini tidak berhenti sampai  bayi akhirnya lahir.

3.      Umpan Maju

Umpan maju adalah suatu respons yang muncul sebagai antisipasi terhadap  adanya perubahan pada variabel terkontrol. Sebagai contoh, ketika makanan masih berada di saluran cerna, mekanisme umpan maju ini meningkatkan sekresi suatu hormon  yang akan meningkatkan penyerapan dan penyimpanan nutrien oleh sel setelah nutrien  diserap dari saluran cerna.⁽²⁾

2.1.6        Sistem Tubuh yang Berperan dalam Homeostasis

Kesebelas  sistem tubuh  ikut  berperan dalam  homeostasis dengan  cara-cara penting  berikut:

1.        Sistem sirkulasi  adalah  sistem  pengangkut  yang  membawa  berbagai  bahan  misalnya  nutrien,  O₂, CO₂,  zat sisa, elektrolit,  dan hormon  dari  satu  bagian  tubuh  ke bagian  lain.

2.        Sistem  pencernaan  menguraikan  makanan  menjadi molekul-molekul  nutrien  kecil yang  dapat  diserap  ke dalam  plasma  untuk  didistribusikan  ke semua  sel tubuh. Sistem  ini  juga  memindahkan  air  dan elektrolit  dari lingkungan  elsternal ke  lingkungan  internal.  Sistem pencernaan  mengeluarkan  residu  makanan ke lingkungan eksternal  dalam bentuk  tinja.

3.        Sistem  pernapasan,  terdtri  dari  paru  dan saluran  napas, menyerap  O, dari  dan  mengeluarkan  CO₂, ke  lingkungan eksternal.  Dengan  menyesuaikan  kecepatan  pengeluaran CO₂, penghasii  asam,  sistem pernapasan  juga  penting  untuk  mempertahankan  pH  lingkungan  internal  yang sesuai.

4.        Sistem  kemih mengeluarkan  kelebihan  air, garam, asam, dan  elektrolit  lain  dari plasma  serta  mengeluarkannya  ke urin,  bersama  dengan zat-zat  sisa selain  COr.  Sistem  ini mencakup  ginjal  dan  "perpipaan"  yang  terkait.

5.        Sisrem  tulang  (tulang,  sendi) merupakan  penunjang  dan protektor  bagi jaringan  lunak  dan organ.  Sistem  ini  juga berfungsi  sebagai  rempat  penyimpanan  kalsium  (Ca2-), suatu  elektrolit  yang  konsentrasinya  dalam  plasma  harus dipertahankan  dalam  batas-baras  yang  sempit.  Bersama dengan  sistem  otot,  sistem  tulang  juga  memungkinkan tubuh  dan bagian-bagiannya  bergerak.  Selain  itu, sumsum  tulang-bagian  interior  lunak  beberapa  jenis tulang-adalah  sumber utama semua sel  darah.

6.        Sistem otot (otot  rangka)  menggerakkan  tulang, tempat melekatnya otot  rangka.  Dari sudut  pandang  homeostatik  murni, sistem  ini  memungkinkan individu  bergerak mendekati  makanan  atau  menjauh dari bahaya.  Selain itu,  panas  yang  dihasilkan  oleh  kontraksi  otor  penring dalam  mengatur suhu.  Selain  itu,  karena  oror  rangka berada  di  bawah  kontrol  sadar  maka orang  yang  bersangkutan dapat  menggunakannya  untuk  melakukan  beragam  gerakan  lain  yang  ia  inginkan.  Gerakan-gerakan ini,  yang berkisar  dari keterampilan  motorik  halus  yang diperlukan  untuk  menjahit  hingga  gerakan kuat yang digunakan  dalam  angkat  beban,  tidak  harus  ditujukan untuk mempertahankan homeostasis.

7.        Sistem integumen  (kulit  dan struktur terkait)  berfungsi sebagai  sawar  protektif  luar  yang mencegah cairan internal  keluar  dari  tubuh  dan  mikroorganisme asing masuk.  Sistem ini  juga  penting  dalam  mengatur suhu tubuh.  Jumlah  panas  yang  lenyap  dari permukaan tubuh  ke  lingkungan  eksternal  dapat disesuaikan  dengan mengontrol  produksi  keringat  dan  dengan mengatur aliran  darah  hangat  ke  kulit.

8.        Sistem imun  (sel  darah  putih,  organ  limfoid)  mempertahankan  tubuh  dari invasi  asing  dan  dari sel-sel tubuh yang berubah  menjadi kanker.  Sistem ini  juga  melicinkan jalan  untuk  memperbaiki  atau  mengganti sel yang  cedera atau  aus.

9.        Sistem saraf (otak,  medula  spinalis,  saraf)  adalah salah satu  dari  dua  sistem  regulatorik  utama  tubuh.  Secara umum,  sistem  ini  mengontrol  dan  mengoordinasikan aktivitas  tubuh  yang  memerlukan  respons  cepat.  Sistem saraf  sangat  penting dalam  mendeteksi  dan  memulai respons  terhadap  perubahan  dalam  lingkungan  eksternal. Selain itu,  sistem ini  bertanggung  jawab  untuk fungsi-fungsi  yang  lebih  tinggi  (fungsi  luhur)  yang  tidak seluruhnya  ditujukan untuk  mempertahankan  homeostasis,  misalnya kesadaran,  daya ingat,  dan  kreativitas.

10.    Sistem  endokrin  adalah sistem  regulatorik  utama lainnya. Berbeda  dari sistem  saraf,  secara  umum kelenjar-kelenjar penghasil  hormon  pada  sistem  endokrin mengatur  aktivitas  yang  lebih  memerlukan  durasi daripada  kecepatan, misalnya  pertumbuhan.  Sistem  ini  sangat  penting  dalam mengontrol konsentrasi  nutrien,  dan  mengontrol  volume  serta  komposisi  elektrolit  lingkungan  internal  dengan mengatur  fungsi  ginjal.

11.    Sistem  reproduksi  tidak  esensial  bagi  homeostasis dan karenanya  tidak  esensial  bagi kelangsungan  hidup  individu.  Namun,  sistem  ini  esensial  bagi kelangsungan  keberadaan  spesies.⁽²⁾

2.1.7        Sistem Kontrol Homeostasis

Sistem kontrol homeostasis  adalah suatu jalinan komponen-komponen tubuh yang saling berhubungan secara fungsional dan bekerja untuk mempertahankan suatu faktor dalam lingkungan  internal agar relative konstan di sekitar suatu tingkat optimal.

Sitem kontrol homeostasis dapat dikelompokan menjadi dua kelas, yaitu

1.      Sistem kontrol intrinsik, terdapat di dalam dan inheren bagi suatu organ.

2.      Sistem kontrol ekstrinsik, yaitu mekanisme regulasi yang dimulai diluar suatu organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut.

Contoh :memulihkan tekanan darah ketingkat yang sesuai jika tekanan darah tersebut terlalu rendah, system saraf secara simutan bekerja kejantung dan pembuluh darah diseluruh tubuh untuk meningkatkan tekanan darah ke normal.⁽²⁾

2.2    Transpor Membran

1.        Transpor Pasif

a.       Difusi

Difusi merupakan suatu proses lewatnya bahan-bahan tertentu lewat suatu membrane sebagai akibat konsentrasi yang berbeda.

Apabila membrane plasma ini bersifat permeable penuh maka semua bahan  dalam larutan berkadar tinggi akan lewat masuk ke dalam larutan yang berkadar rendah. Akan tetapi, karena sifat membrane plasma ini semipermeabel maka hanya bahan-bahan tertentu saja yang dapat melewatinya dengan cara difusi.⁽³⁾

b.      Osmosis

Osmosis ialah lewatnya zat pelarut melalui membrane sebagai akibat perbedaan tekanan osmosis. Dalam hal ini zat pelarut akan melewati suatu membrane dari larutan yang berkadar rendah ke dalam larutan yang berkadar tinggi sehingga tercapai suatu keseimbangan. Hal inilah yang terjadi dalam transportasi air dari sel ke dalam rongga antar sel dan dari sel yang satu ke dalam sel yang lain.⁽³⁾

c.       Difusi Terfasilitasi

Difusi terfasilitasi menggunakan pembawa untuk memfasilitasi (membantu) pemindahan bahan tertentu menembus membran dari konsenrasi tinggi ke rendah. Proses ini pasif dan tidak memerlukan energi karena perpindahan terjadi secara alami mengikuti penurunan gradien konsentrasi.⁽²⁾

2.        Transpor Aktif

Transpor aktif melibatkan protein pembawa untuk memindahkan bahan tertentu  menembus membran, tetapi dalam hal ini pembawa memindahkan bahan melawan gradient konsentrasinya. Sebagai contoh, penyerapan iodium oleh sel kelenjar tiroid mengharuskan  transpor akrif karena 99% iodium dalam tubuh terkonsentrasi di tiroid. Untuk memindahkan  iodium dari darah, dimana konsentrasinya rendah, ke dalam tiroid, di mana konsentrasinya  tinggi, diperlukan energi untuk menjalankan molekul pembawa. Secara spesifik, diperlukan  energi dalam bentuk ATP untuk mengubah afinitas tempat pengikatan ketika terpajan di sisi  membran plasma yang berlawanan. Sebaliknya, afinitas tempar pengikatan pada  difusi  terfasilitasi sama kecika terpajan di bagian luar atau bagian dalam sel.⁽²⁾

Transpor aktif dibedakan menjadi 2 macam yaitu transport aktif primer dan transport aktif sekunder. Pada transport aktif primer, energy secara langsung diperoleh dari pemecahan adhenosin trifosfat (ATP) atau beberapa senyawa fosfat berenergi tinggi lainnya. Pada transport aktif sekunder, energy sekunder diperoleh dari energy yang tersimpan dalam bentuk perbedaan konsentrasi ion dari molekul ion atau zat ion antara kedua sisi membran yang ditimbulkan proses aktif. Kedua jenis transport aktif ini tergantung pada protein pembawa yang menembus membrane sel, yang juga terjadi pada proses difusi terfasilitasi. Akan tetapi pada proses aktif, fungsi protein pembawa berbeda dengan protein pembawa pada difusi terfasilitasi karena mampu memberikan energy kepada zat yang ditranspor bergerak melawan gradient elektrokimia.⁽⁴⁾

2.3    Metabolisme

2.3.1.      Proses Metabolisme

Keseluruhan reaksi kimia dalam organisme disebut dengan metabolisme, (metabolism berasal dari bahasa Yunani metabole,berubah). Metabolisme adalah sifat emergen kehidupan yang muncul dari interaksi antara molekul-molekul dalam lingkungan sel yang teratur. Metabolisme yang akan dibahas adalah metabolisme katabolisme .

            Dalam mempelajari transformasi (perubahan ) energi yang terjadi dalam sekumpulan materi disebut termodinamika . terdapat dua hukum termodinamika yaitu:

Hukum Termodinamika I:

Energi bisa ditransfer atau ditransformasi, namun tidak bisa diciptakan maupun dihilangkan. Misalnya energi kimia (potensial) dlam makanan akan diubah menjadi energi kinetik untuk pergerakan atau aktivitas.

Hokum Termodinamika II:

setiap transfer  atau transformasi (pengubahan) energy meningkatkan ketidakteraturan (entropi) semesta.

Proses yang terjadi pada metabolisme tubuh adalah katabolisme  atau reaksi eksorgenik. Katabolisme adalah proses pemecahan senyawa komplek menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan reaksi eksorgenik adalah berlangsung diiringi pelepasan energi. Tahap-tahap katabolisme yaitu

1.      Glikolisis  proses ini terjadi disitosol, mengawalinya dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa piruvat dan dua ATP CO₂.

2.      Dekarboksilasi Oksidatif terjadi dimatriks mengahsilkan dua molekul asam piruvat dan CO₂

3.      Siklus asam sitrat atau siklus krebs yang akan menghasilkan enam molekul NADH 2 molekul  

4.      Transpor elektron didapat ATP sebanyak 36 ATP, dengan penguraian NADH dari proses glikolis hingga siklus kreb diubah menjadi ATP dengan mengalikan 3, dan  dikalikan dengan 2 serta tambahan ATP yang didapat dari proses disiklus asam sitrat dan glikolisis.⁽⁵⁾

2.3.2.      Terganggunya Homeostasis Akibat Penurunan Kadar Gula Darah

Semua sel dengan tiada hentinya mendapat glukosa, tubuh mempertahankan kadar glukosa dalam darah yang konstan, yaitu sekitar 80-100 mg/dl bagi dewasa dan 80-90 mg/dl bagi anak, walaupun pasokan makanan dan kebutuhan jaringan berubah-ubah sewaktu kita tidur, makan, dan bekerja.⁽⁶⁾

Proses ini disebut homeostasis glukosa. Kadar glukosa yang rendah, yaitu hipoglikemia dicegah dengan pelepasan glukosa dari simpanan glikogen hati yang besar melalui jalur glikogenolisis dan sintesis glukosa dari laktat, gliserol, dan asam amino di hati melalui jalur glukonoegenesis dan melalui pelepasan asam lemak dari simpanan jaringan adiposa apabila pasokan glukosa tidak mencukupi.⁽⁷⁾

Beberapa proses metabolisme gula dalam jaringan tubuh antara lain adalah:

a.       Metabolisme glukosa di hati

Di dalam hati, glukosa dioksidasi dalam jalur-jalur yang menghasilkan ATP untuk memenuhi kebutuhan energi segera sel-sel hati dan sisanya diubah menjadi glikogen dan triasilgliserol. Insulin meningkatkan penyerapan dan penggunaan glukosa sebagai bahan bakar, dan penyimpanannya sebagai glikogen serta triasilgliserol. Simpanan glikogen dalam hati bisa mencapai maksimum sekitar 200-300 g setelah makan makanan yang mengandung karbohidrat. Metabolisme glukosa di jaringan lain.⁽⁸⁾

Glukosa dari usus, yang tidak dimobilisis oleh hati, akan mengalir dalam darah menuju ke jaringan perifer. Glukosa akan dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air. Banyak jaringan misalnya otot menyimpan glukosa dalam jumlah kecil dalam bentuk glikogen.⁽⁹⁾

b.      Metabolisme glukosa di otak dan jaringan saraf

Otak dan jaringan saraf sangat bergantung kepada glukosa untuk memenuhi kebutuhan energi. Jaringan saraf mengoksidasi glukosa menjadi karbon dioksida dan air sehingga dihasilkan ATP. Apabila glukosa turun di ambang di bawah normal, kepala akan merasa pusing dan kepala terasa ringan. Pada keadaan normal, otak dan susunan saraf memerlukan sekitar 150 g glukosa setiap hari.⁽¹⁰⁾

c.       Metabolisme glukosa di sel darah merah

Sel darah merah memperoleh energi melalui proses glikolisis yaitu pengubahan glukosa menjadi piruvat. Piruvat akan dibebaskan ke dalam darah secara langsung atau diubah menjadi laktat kemudian dilepaskan. Sel darah merah tidak dapat bertahan hidup tanpa glukosa. Tanpa sel darah merah, sebagian besar jaringan tubuh akan menderita kekurangan energi karena jaringan memerlukan oksigen agar dapat sempurna mengubah bahan bakar menjadi CO₂ dan H₂O.⁽¹⁰⁾

d.      Metabolisme glukosa di otot

Otot rangka yang sedang bekerja menggunakan glukosa dari darah atau dari simpanan glikogennya sendiri, untuk diubah menjadi laktat melalui glikosis atau menjadi CO₂ dan H₂O. Setelah makan, glukosa digunakan oleh otot untuk memulihkan simpanan glikogen yang berkurang selama otot bekerja melalui proses yang dirangsang oleh insulin. Otot yang sedang bekerja juga menggunakan bahan bakar lain dari darah, misalnya asam-asam lemak.⁽⁹⁾

e.       Metabolisme glukosa di jaringan adiposa

Insulin merangsang penyaluran glukosa ke dalam sel-sel adiposa. Glukosa dioksidasi menjadi energi oleh adiposit. Selain itu, glukosa digunakan sebagai sumber untuk membentuk gugus gliserol pada triasilgliserol yang disimpan di jaringan adiposa.

Dari uraian di atas sangat jelas bahwa semua proses yang terjadi di dalam tubuh manusia membutuhkan energi berupa glukosa untuk melakukan aktifitasnya yaitu metabolisme. Oleh karena itu, jika kadar gula dalam darah menurun maka semua proses metabolisme dalam tubuh akan terganggu atau tidak bekerja secara maksimal.

2.3.3.      Proses Penurunan Konsentrasi saat Tubuh Lemas

Otak merupakan jaringan yang paling banyak memakai energi dalam seluruh tubuh manusia dan terutama berasal dari proses metabolisme oksidasi glukosa. Jaringan otak sangat rentan terhadap perubahan oksigen dan glukosa darah, aliran darah berhenti 10 detik saja sudah dapat menghilangkan kesadaran manusia. Berhenti dalam beberapa menit, merusak permanen otak. Hipoglikemia yang berlangsung berkepanjangan juga merusak jaringan otak.⁽¹¹⁾

Pada saat hipoglikemia, maka asupan glukosa menuju otak juga berkurang. Jika kadar gula menuju otak berkurang, maka akan terjadi gangguan fungsi otak,akibat kekurangan energy untuk proses-proses metabolismenya, seperti kepala akan merasa pusing dan kepala terasa ringan serta tidak mampu berkonsentrasi. Otak juga merupakan organ yang sangat peka terhadap kadar gula darah yang rendah, karena otak hanya mampu mencerna oksigen dan glukosa. Otak memberikan respon terhadap kadar gula darah yang rendah melalui sistem saraf yaitu merangsang kelenjar adrenal untuk melepaskan epinefrin (adrenalin). Hal ini akan merangsang hati untuk melepaskan gula agar kadarnya dalam darah tetap terjaga.⁽¹⁰⁾

2.3.4.      Hubungan Kadar Gula Darah Terhadap Kondisi Tubuh

Gula darah dalam tubuh berasal dari bahan bakar metabolic berupa karbohidrat yang masuk ke dalam tubuh melalui intake (makan). Karbohidrat tersebut selanjutnya akan dirombak dalam tubuh dan akan menghasilkan glukosa yang akan disimpan dalam darah. Peran glukosa dalam darah ini nantinya sebagai sumber energi utama dalam tubuh dan paling esensial bagi otak manusia. Setelah pemberian intake (makan), nutrient yang masuk akan diserap dan masuk ke dalam darah. Selama periode ini, glukosa berlimpah dan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi tubuh.

            Otak manusia dalam keadaan normal bergantung pada penyaluran glukosa darah dalam jumlah memadai sebagai satu-satunya sumber energi. Oleh karena itu, konsentrasi glukosa harus dipertahankan di atas suatu batas kritis. Konsentrasi glukosa dalam darah biasanya adalah 100mg glukosa / 100ml plasma dan normalnya dijaga dalam kisaran sempit 70 sampai 110mg / 100ml. Kelebihan glukosa dalam darah nantinya akan disimpan di hati dan otot sebagai glikogen, suatu molekul besar yang terdiri dari molekul-molekul glukosa yang saling berhubungan. Glikogen merupakan simpanan energi yang relatif kecil maka jumlah energi yang tersimpan dalam bentuk ini hanya dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan tubuh kurang dari satu hari.

            Hati (hepar) berperan besar dalam mempertahankan kadar glukosa darah yang normal. Hati nantinya akan menyimpan glikogen  ketika terjadi kelebihan  glukosa, membebaskan glukosa ke dalam darah saat dibutuhkan, dan merupakan tempat utama interkonversi metabolik. Selain hati, juga terdapat pankreas. Pankreas berfungsi untuk memelihara homeostasis glukosa darah agar tetap selalu seimbang dalam tubuh. Pankreas ini nantinya akan menghasilkan suatu hormon yang berkaitan erat dengan kadar gula dalam darah, yaitu hormon insulin dan hormon glukagon.

            Pengontrol utama sekresi insulin adalah sistem umpan balik negatif langsung antara sel b (beta) pankreas dan konsentrasi glukosa dalam darah yang mengailirinya. Peningkatan kadar glukosa darah, seperti selama penyerapan makanan, secara langsung merangsang sel b untuk membentuk dan mengeluarkan insulin. Peningkatan insulin akan menurunkan kadar glukosa darah ke normal dan mendorong pemakaian serta  penyimpanan glukosa ke dalam sel. Selain insulin juga terdapat glucagon yang dihasilkan oleh sel a pulau Langerhans pada pankreas. Cara kerja dari glucagon ini berlawanan arah dengan cara kerja insulin yang mana glucagon ini fungsinya untuk meningkatkan kadar gula dalam darah, menurunkan sintesis glikogen,mendorong glikogenolisis, dan merangsang glukoneogenesis.

            Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa kadar glukosa dalam darah merupakan komponen yang sangat esensial bagi tubuh, terutama bagi otak manusia. Apabila tubuh mengalami kekurangan kadar glukosa darah, maka akan menyebabkan terjadinya hipoglikemia yang akan mempengaruhi otak. Hipoglikemia merupakan insidens kekurangan kadar gula dalam darah yang memiliki gejala-gejala yaitu tremor, rasa lelah, mengantuk, dan kesulitan berkonsentrasi. Sedangkan kondisi tubuh yang mengalami kelebihan kadar gula dalam darah akan menyebabkan terjadinya Hiperglikemia

            Hiperglikemia dan Hipoglikemia yang terjadi akibat pengaruh kadar glukosa darah dalam tubuh tadi erat hubungannya dengan kerja insulin dan glukagon. Insulin dan glukagon ini nantinya akan bekerja sebagai satu tim untuk mempertahankan kadar gula dalam darah. Glukosa darah merangsang sekresi insulin tetapi menghambat sekresi glukagon, sementara penurunan kadar gula dalam darah menyebabkan penurunan sekresi insulin dan akan meningkatkan sekresi glukagon. Karena insulin tadi berfungsi untuk menurunkan kadar glukosa dan glukagon berfungsi untuk meningkatkan glukosa darah maka perubahan sekresi kedua hormon pankreas ini sebagai respons terhadap perubahan glukosa darah untuk mewujudkan homeostasis dari glukosa darah agar kadar glukosa dalam darah selalu dalam keadaan yang normal.⁽²⁾

2.3.5.      Mekanisme Homeostasis saat Kadar Gula Darah dalam Tubuh Berkurang

Bila kadar gula darah jatuh di bawah normal, maka di hepar akan terjadi proses glukaneogenesis. Glukosa yang dihasilkan ini berasal dari asam amino dan gliserol sehingga kadar glukosa darah dapat dipertahankan relatif normal, karena mempertahankan kadar glukosa darah normal penting untuk jaringan otak.

a.         Glikolisis merupakan tahap pertama metabolisme karbohidrat dengan cara memecah glukosa menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA dan akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisis menjadi energi.

b.        Glikogenolisis dilakukan jika glukosa dalam tubuh tidak mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi.

c.         Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi maka tubuh akan menggunakan lemak, asam amino atau laktat untuk pembentukkan glukosa.

Mekanisme yang dipakai dalam pengaturan kadar glukosa dalam darah melibatkan berbagai peran:

a.         Pengaturan kadar glukosa darah sangat tergantung pada keberadaan penyimpana  glikogen di hati. Jika kadar glukosa darah rendah, glikogen dihati akan dipecah menjadi glukosa melalui proses glikogenolisis dan kemudia mengalir di darah untuk di kirim ke otot rangka dan organ lain yang membutuhkan, dan jika kadar gula darah tinggi, maka glukosa akan diserap oleh jaringan dengan bantuan hormon insulin.

b.        Peran insulin dan glukagon adalah sebagai sistem pengatur umpan balik untuk mempertahankan konsentrasi glukosa darah agar normal. Bila konsentrasi glukosa darah meningkat maka timbul sekresi insulin, insulin selanjutnya akan mengurangi konsentrasi glukosa darah agar kembali pada kondisi normal.⁽⁴⁾

2.3.6.      Mekanisme Intake dapat Mengembalikan Kadar Gula Darah yang Menurun

Setelah makanan dikonsumsi, komponen makanan akan dicerna oleh serangkaian enzim di dalam tubuh. Karbohidrat dicerna oleh -amilase di dalam air liur dan  amilase yang dihasilkan oleh pancreas yang bekerja di usus halus. Disakarida diuraikan menjadi monosakarida. Sukrase mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa, lactase mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Sel epitel usus akan menyerap monosakarida, glukosa, dan fruktosa bebas dan dilepaskan dalam vena porta hepatica.⁽¹²⁾

Setelah karbohidrat selesai dicerna, maka kadar glukosa darah segera meningkat, kadar insulin meningkat, dan kadar glucagon menurun. Ini menghambat penguraian glikogen dan merangsang sintesis glikogen. Simpanan segera glukosa darah sebagai glikogen membantu membawa kadar glukosa darah ke rentang normal bagi anak 80-90 mg/dl dan normal dewasa 80-100 mg/dl.⁽¹³⁾

BAB III

KESIMPULAN

Proses yang terjadi pada tubuh Ani saat keadaan lemas dan lapar adalah akibat penurunan kada gula dalam darah yang menjadi stimulus dalam metabolisme untuk pembentukkan energi sebagai upaya dalam mencapai homeostasis.

Daftar Pustaka

1.         Kamus Kedokteran Dorlan. 26th ed. Jakarta: EGC; 2002.

2.         Sherwood L. FisiologiManusia. Jakarta: EGC; 2011.

3.         Juwono, Juniarto A. Biologi Sel. Jakarta: EGC; 2010.

4.         Guyton AC, Hall JE. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 11; 834. Jakarta: EGC; 2006.

5.         Cambell NA, Reece JB, urry LA, wasserman SA, Minorsky P, jackson R. campbell. 8th ed. Erlangga; 2008.

6.         Cranmer H, Shannon M. Hypoglycemia. 2009.

7.         Ferry R. J. Fructose 1,6-Diphosphatase Deficiency.Available [Internet]. 2008. Available from: http:// emedicine.medscape.com/article/943882-overview

8.         Marks D. B., Marks A. D, Smith C. M. Biokimia Kedokteran Dasar.  Basic Medical Biochemistry: A Clinical Approach. Edisi Ke-1. jakarta: EGC; 2000.

9.         Raghavan V. A.,, Kline G. A, Corenblum B. Glucose-6 Phosphatase Deficiency. 2009.

10.       Aswani V. How Well Do You Understand Blood Glucose Levels. 2010. Available from: http://www.medscape.com/viewarticle/438144.

11.       Prince syilvia, Wilson Lorraine. . Patofisiologi.  Jakarta : EGC. 2006;Ed, 6. Vol, 2.

12.       Champe PC, Harvey RA, Ferrier DR. Lippincott’s Illustrated Review Biochemistry. 4th ed. USA: Lippincott Williams & Wilkins; 2005.

13.       Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Biokimia Harper. 27th ed. Jakarta: EGC; 2009.