IMUNITAS SALURAN CERNA NEONATUS

BAB I

PENDAHULUAN

Latar belakang

          Imunitas atau kekebalan adalah kemampuan tubuh melawan infeksi meniadakan kerja toksin dan faktor virulen lainnya yang bersifat antigenik dan imunogenik, antigenik adalah sifat suatu senyawa yang mampu merangsang pembentukan antibodi spesifik terhadap senyawa tersebut, sedangkan imunogenik adalah sifat senyawa yang dapat merangsang pembentukan antibodi spesifik yang bersifat protektif dan penongkatan kekebalan seluler, jika sistem kekebalan melemah, kemampuannya untuk melindungi tubuh juga berkurang, sehingga membuat patogen, termasuk virus dapat tumbuh dan berkembang dalam tubuh. ( Proitrtt, 2003)

Definisi zat gizi mikro adalah vitamin dan mineral. Walaupun vitamin diperlukan tubuh dalam jumlah kecil namun mempunyai peranan yang penting. Vitamin adalah zat esensial yang diperlukan untuk membantu kelancaran penyerapan zat gizi dan proses metabolisme tubuh. Begitu pula dengan mineral, dalam jumlah kecil beberapa mineral dibutuhkan tubuh untuk menjaga agar organ tubuh berfungsi secara normal. Beberapa mineral juga berfungsi sebagai ko-enzim dan antioksidan. Peran vitamin dan mineral sebagai antioksidan inilah yang membuat vitamin dan mineral mampu memperkuat sistem daya tahan tubuh manusia (sistem imun)

Beberapa mineral juga berfungsi sebagai ko-enzim dan antioksidan. Peran vitamin dan mineral sebagai antioksidan inilah yang membuat vitamin dan mineral mampu memperkuat sistem daya tahan tubuh manusia (sistem imun), Antioksidan adalah zat yang secara signifikan dapat menurunkan efek negatif akibat spesies yang reaktif seperti oksigen reaktif dan nitrogen reaktif yang terbentuk dalam tubuh.

Sistemimunitas atau kekebalan tubuh memerlukan zat gizi antioksidan antara lain untuk memproduksi dan menjaga keseimbangan sel imun (hematopoises), melindungi membran sel dari SOR (vitamin dan mineralsebagai antioksidan), untuk melawan mikroorganisme penyebab penyakit(Imunitas bawaan)Innate adaptif (Wintergerst, at all, 2007)

A.    Rumusan masalah

1.      Pengertian imunitas

2.      Zat gizi mikro yang berfungsi sebgai antioksidan tubuh

3.      Peranan masing-masing zat gizi mikro dalam imunitas tubuh

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Imunitas

Definisi sistem imun adalah Sistem imun (immune system) atau sistem kekebalan tubuh adalah kemampuan tubuh untuk melawan infeksi, meniadakan kerja toksin dan faktor virulen lainnya yang bersifat antigenik dan imunogenik. Antigen sendiri adalah suatu bahan atau senyawa yang dapat merangsang pembentukan antibodi. Antigen dapat berupa protein, lemak, polisakarida, asam nukleat, lipopolisakarida, lipoprotein dan lain-lain. Sementara itu antigenik adalah sifat suatu senyawa yang mampu merangsang pembentukan antibodi spesifik terhadap senyawa tersebut. Berbicara daya tahan tubuh, kita sering mendengar imunogen yaitu senyawa yang dapat merangsang pembentukan kekebalan/imunitas, dan imunogenik adalah sifat senyawa yang dapat merangsang pembentukan antibodi spesifik yang bersifat protektif dan peningkatan kekebalan seluler. Jika sistem kekebalan melemah, kemampuan untuk melindungi tubuh juga berkurang, sehingga patogen, termasuk virus dapat tumbuh dan berkembang dalam tubuh. Sedangkan reaksi yang dikoordinasi sel-sel, molekul-molekul terhadap mikroba dan bahan lainnya disebut respon imun

B.     Zat gizi mikro yang berfungsi sebgai antioksidan tubuh

Beberapa vitamin dan mineral yang mempunyai peran sebagai antioksidan, diantaranya adalah vitamin A, vitamin E, vitamin C, selenium, zat besi dan zinc.15

Berikut akan diuraikan peranan zat gizi tersebut di atas terhadap sistem imun.

·         Peranan vitamin A dalam sistem imun

         Vitamin A mempunyai peranan penting di dalam pemeliharaan sel epitel. Sel epitel merupakan salah satu jaringan tubuh yang terlibat di dalam fungsi imunitas non-spesifik. Imunitas non-spesifik melibatkan pertahanan fisik seperti kulit, selaput lendir, silia saluran nafas, 17

          Hasil penelitian mengungkapkan bahwa anak-anak kekurangan vitamin A berisiko menderita penyakit saluran pernafasan dan mengalami keparahan penyakit diare.16,17 Vitamin A juga mempunyai peranan dalam sel-sel mukosa saluran cerna.18 Selain itu kekurangan vitamin A berdampak pada penglihatan yaitu dimulai dengan terganggunya integritas mukosa epitel, yang disebabkan karena hilangnya sel goblet penghasil mukus.19

·         Peranan vitamin C dalam sistem imun

          Vitamin C dikenal sebagai antioksidan yang membantu menetralisir radikal bebas. Vitamin C sebagai antioksidan karena kemampuannya dalam mereduksi beberapa reaksi kimia, salah satunya vitamin C mampu mereduksi spesies oksigen reaktif (SOR). Vitamin C juga mempunyai peran sebagai donor elektron. Kemampuan vitamin C sebagai donor elektron membuat vitamin C menjadi sangat efektif sebagai antioksidan karena vitamin C dapat dengan cepat memutus rantai reaksi SOR (Spesies Oksigen Reaktif) dan SNR (Spesies Nitrogen Reaktif).5

          Winarsi 2007, melaporkan bahwa vitamin C meningkatkan fungsi imun dengan menstimulasi produksi interferon (protein yang melindungi sel dari serangan virus). Interferon adalah salah satu sitokin yang dihasilkan karena adanya komunikasi sel yang baik dan untuk menjaga komunikasi tersebut tetap baik maka diperlukan sel imun yang sehat dengan membran sel yang utuh.26

·         Peranan Selenium dalam sistem imun

        Selenium adalah mineral kelumit yang penting untuk sintesis protein dan aktivitas enzim glutation peroksidase (GSH-PX). Selenium dalam glutation peroksidase mempunyai peranan sebagai katalisator dalam pemecahan peroksida yang terbentuk di dalam tubuh menjadi ikatan yang tidak bersifat toksik. Peroksida dapat berubah menjadi radikal bebas yang dapat mengoksidasi asam lemak tidak jenuh yang ada pada membran sel, sehingga merusak membran sel.

          Oleh karena itu disebutkan dalam beberapa literatur bahwa selenium bekerjasama dengan vitamin E dan berperan sebagai antioksidan. Kerjasama tersebut terjadi karena vitamin E menjaga membran sel dari radikal bebas dengan melepas ion hidrogennya, sedangkan selenium berperan dalam memecah peroksida menjadi ikatan yang tidak reaktif sehingga tidak merusak asam lemak tidak jenuh yang banyak terdapat dalam membran, membantu mempertahankan integritas membran dan melindungi DNA dari kerusakan.5,23

·         Peranan Zinc dalam sistem imun

          Zinc memegang peranan penting dalam banyak fungsi tubuh, sebagai bagian dari enzim atau sebagai kofaktor pada kegiatan lebih dari 300 enzim. Zinc juga berperan dalam proliferasi sel terutama sel mukosa.32

          Peran lain dari zinc adalah untuk sintesa protein. Protein merupakan komponen terbesar dalam pembentukan antibodi, maka dari itu keberadaan zinc sangat terkait dengan sistem imun humoral. Zinc juga mempunyai peranan pada produksi sitokin, hal ini terlihat adanya peningkatan produksi IL-2, setelah suplementasi zinc pada orang yang kekurangan zinc. Penurunan zinc juga terlihat mempengaruhi kemampuan sel NK untuk membunuh antigen. Sementara peneliti lain menunjukkan bahwa suplementasi zinc dapat mempercepat penyembuhan disentri pada lansia dan anak-anak, hal ini terkait dengan peranan zinc dalam proliferasi sel.37,38

·         Peranan besi dalam sistem imun

          Seperti kita ketahui bahwa besi sangat berperan dalam sintesa hemoglobin dan terkait erat dengan masalah anemia. Peranan zat besi berhubungan dengan kemampuannya dalam reaksi oksidasi dan reduksi, zat besi merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mampu berinteraksi dengan oksigen. Dalam keadaan teroksidasi, besi kehilangan tiga elektron sehingga memiliki tiga sisa muatan positif (Fe 3+ /feri), .5,35

          Kekurangan besi akan berdampak pada reaksi imunitas berupa aktivitas neutrofil yang menurun, dan sebagai konsekuensinya kemampuan untuk membunuh bakteri intraseluler secara nyata menjadi terganggu. Sel NK sensitif terhadap ketidakseimbangan besi dan memerlukan jumlah besi yang cukup untuk berdiferensiasi dan berproliferasi, jika, tubuh kekurangan besi kemampuan sel NK untuk membunuh bakteri menjadi rendah.31,35

BAB 111

KESIMPULAN

Kecukupan zat gizi terutama vitamin dan mineral sangat diperlukan dalam mempertahankan sistem kekebalan tubuh yang optimal. Karena sebagian besar vitamin dan seluruh mineral tidak dapat disintesa oleh tubuh, maka konsumsi makanan yang beragam dan seimbang sangat diperlukan utamanya sumber vitamin mineral seperti buah, sayuran dan pangan hewani.

           Beberapa vitamin dan mineral mempunyai peran sebagai antioksidan yang sangat mempengaruhi kualitas hidup manusia diantaranya adalah vitamin A, vitamin E, vitamin C, selenium, zat besi dan zinc. Zat gizi ini diperlukan dalam sistem pertahanan tubuh karena perannya sebagai zat gizi antioksidan.

Anatomi pernapasan

Respirasi adalah keseluruhan proses yang melaksanakan pemindahan pasif O₂ dari atmosfer ke jaringan untuk menunjang metabolisme sel, serta pemindahan pasif terus-menerus CO₂ yang dihasilkan oleh metabolisme dari jaringan ke atmosfer. Sistem pernapasan berperan dalam homeostatis dengan mempertukarkan O₂ dan CO₂ antara atmosfer dan darah. Darah mengangkut O₂ dan CO₂ antara nsistem pernapasan dan jaringan.

            Terdapat dua proses respirasi yaitu respirasi eksternal dan respirasi internal. Respirasi internal mencakup sel yang menggunakan O₂ dan menghasilkan CO₂ sewaktu oksidasi molekul nutrien untuk menghasilkan energi. Respirasi eksternal mencakup berbagai tahap dalam pemindahan O₂ dan CO₂ antara lingkungan eksternal dan sel jaringan. Sistem respirasi dan sirkulasi bekerja sama untuk melakukan respirasi eksternal.

            Alat-alat pernapasan manusia terdiri dari saluran lubang hidung (nares anterior), rongga hidung (vestibulum), pangkal tenggorok (laring), batang tenggorok (trakea), cabang batang tenggorok (bronkus) dan paru-paru (pulmonum).

            Ventilasi (bernapas) adalah proses pemasukan ke dan pengeluaran udara dari paru secara bergantian sehingga udara alveolus lama yang telah ikut serta dalam pertukaran O2 dan CO2 dengan darah kapiler paru dapat ditukar dengan udara atmosfer segar. Ventilasi dilakukan secara mekanis dengan mengubah secara bergantian arah gradien tekanan untuk aliran udara antara atmosfer dan alveolus melalui ekspansi recoil siklik paru. Ketika tekanan intra-alveolus berkurang akibat ekspansi paru selama inspirasi, udara mengalir masuk ke paru dari tekanan yang lebih tinggi. Ketika tekanan intra-alveolus meningkat akibat recoil paru selama ekspirasi, udara mengalir keluar paru menuju tekanan atmosfer yang lebih rendah.

            Paru terletak di dalam kompartemen tertutup thoraks, yang volumenya dapat diubah oleh aktivitas kontraktil otot-otot respirasi yang mengelilinginya. Setiap paru dikelilingi oleh suatu kantung tertutup berdinding rangkap, kantung pleura. Paru dapat diisi lebih dari 5,5 liter pada upaya inspirasi maksimal atau dikosongkan hingga sekitar 1 liter pada upaya ekspirasi maksimal. Namun, dalam keadaan normal paru beroperasi “setengah kapasitas”. Volume paru biasanya bervariasi dari sekitar 2 sampai 2,5 liter sewaktu volume alun napas rerata 500 ml udara masuk dan keluar setiap kali bernapas. Jumlah udara yang masuk dan keluar paru dalam satu menit, ventilasi paru, sama dengan volume alun napas kali kecepatan napas.

            Karena O2 dan CO2 tidak terlalu larut dalam darah, maka keduanya harus diangkut terutama melalui mekanisme diluar pelarutan fisik biasa. Faktor utama yang menentukan seberapa banyak Hb berikatan dengan O2 (% saturasi Hb) adalah Po2, darah digambarkan oleh kurva berbentuk S yang dikenal sebagai kurva disosiasi O2 –Hb.

1.      Hubungan antara Po2 darah dan % saturasi Hb adalah sedemikian sehingga pada kisaran Po2 kapiler paru (bagian datar dari kurva), Hb tetap hampir jenuh meskipun Po2 darah turun hingga 40%. Hal ini menghasilkan batas keamanan dengan memastikan penyaluran O2 mendekati normal ke jaringan meskipun terjadi penurunan substansial Po2 arteri.

2.      Pada kisaran Po2 di kapiler sistemik (bagian curam kurva), pembebasan O2 oleh Hb meningkat pesat sebagai respons terhadap penurunan lokal kecil Po2 darah yang berkaitan dengan peningkatan metabolisme sel. Dengan cara ini, lebih banyak O2 yang disalurkan untuk memenuhi kebutuhan jaringan yang meningkat.

           

            Karbon dioksida yang diambil di kapiler sistemik diangkut dalam darah melalui tiga cara: 10% larut secara fisik, 30% berikatan dengan Hb, dan 60% mangambil bentuk bikarbonat. Tiga  faktor  kimiawi berperan dalam menentukan tingkat ventilasi: Pco2, Po2, dan konsentrasi H+ darah arteri.

DAFTAR PUSTAKA

Sherwood lauralee, 2011,  fisiologi dari sel ke sistem, penerbit buku kedokteran, jakarta.

PERBEDAAN KEHIDUPAN MANUSIA MASA KINI DAN MASA LAMPAU

            Kehidupan masa kini dan masa lampau merupakan perubahan dari masa lalu. Cicero, seorang filsuf romawi mengungkapkan bahwa barang siapa yang tidak mengenal sejarahnya akan tetap menjadi anak kecil. Kemudian sejarawan Sartono Kartodidjo menambahkan barangsiapa yang lupa sama sekali akan masa lampaunya dapat diibaratkan seperti mereka yang sakit jiwa.

            Kedua ungkapan tersebut benar adanya. Seperti yang disebutkan oleh Sartono Kartodirdjo bahwa mereka yang lupa akan masa lampaunya itu telah kehilangan identitas dan oleh karena itu dapat membahayakan masyarakat sekitarnya. Hal itu disebabkan karena kelakuannya yang mungkin sudah tidak menentu dan terlepas dari norma-norma atau nilai-nilai hidup yang berlaku di masyarakat.

            Peristiwa sejarah yang terjadi adalah sebuah perubahan dalam kehidupan manusia. Sejarah mempelajari aktivitas manusia dalam konteks waktu.  Perubahan yang terjadi pada masa lalu mempengaruhi kehidupan masa kini. Perubahan tersebut meliputi berbagai aspek kehidupan manusia seperti sosial, politik, ekonomi, dan budaya. Masa lalu merupakan masa yang telah dilalui oleh suatu masyarakat selalu berkaitan dengan konsep-konsep dasar berupa waktu dan  ruang.

Berkaitan dengan peristiwa sejarah yang merupakan perubahan dalam kehidupan manusia di masa lalu, John Dewey (1959) menganjurkan bahwa dalam penulisan sejarah harus menulis masa lampau dan sekarang. Sejarah harus bersifat instrumental dalam memecahkan masalah masa kini atau sebagai pertimbangan program aksi masa kini. Dengan kata lain John Dewey menyarankan bahwa sejarah harus dapat memecahkan masalah masa kini.

Perkembangan teknologi komunikasi dan informasi yang sangat pesat telah berpengaruh terhadap berbagai aspek kehidupan manusia. Sampai saat ini, menurut TofFler, perkembangan tersebut telah mencapai gelombang yang ketiga. Gelombang pertama timbul dalam bentuk teknologi pertanian, dimana era pertanian ini telah berlangsung selama ratusan ribu tahun yang lalu bahkan sampai sekarang. Gelombang kedua timbul dalam bentuk teknologi industri, era industri ini telah berlangsung sejak ratusan tahun yang lalu sampai sekarang. Kini, gelombang ketiga yang ditandai dengan pesatnya perkembangan teknologi elektronika dan informatika. Perubahan dari era industri ke era informasi (global) ini hanya berlangsung dalam hitungan waktu tidak lebih dari setengah abad (Dryden dan Voss, 1999).

            Berikut Perbedaan Teknologi Masa Lalu – Masa Sekarang – Masa Depan

Teknologi Masa Lalu  :

1.      Komputer :

-1822: Charles Babbage mengemukakan idenya yaitu sebuah alat yang dapat membantu manusia dalam melakukan penghitungan pada tingkat kompleksitas yang tinggi dan rumit. Mesin buatanya yang belum selesai tersebut saat ini di musiumkan di Museum of Science London.

-1937: Dr. John V Atanasoff dan Clifford Berry mulai membuat design komputer digital elektronispertama. Mereka memberi nama mesin tersebut ABC (Atanasoff-Berry Computer). Kemampuan mesin ABC tersebut hanya sebatas menghitung tambah dan pengurangan.

-1943: Pada Perang Dunia 2, Seorang ilmuwan Inggris yang bernama Alan Turing mendesain komputer elektronik yang dibuat khusus bagi tentara Inggris. Tujuan pembuatan komputer tersebut agar dapat digunakan untuk menembus kode pertahanan Jerman.

-1944: Howard Hathaway Aiken (Amerika) membuat yang diberi nama Mark I. Merupakan sebuah komputer hitung digital pertama. Komputer tersebut memiliki luas 7,45 kaki x 50 kaki, dengan berat 35 ton. Mark I sudah dapat digunakan untuk menghitung probabilitas.

-1945: Dr. John von Neumann menulis sebuah konsep penyimpanan data. Pada saat itu masih berupa ide.

-1946: Dr. John W. Mauchly dan J. Presper Eckert, jr. membuat komputer skala besar yang pertama, nama komputer tersebut adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Dunia juga beranggapan kedua orang ini sebagai penemu komputer digital.

NIAC komputer memiliki berat 30 ton, terdiri dari 18.000 lampu tabung (transistor ukuran besar), dengan lebar 30 kaki x 50 kaki, memakai tenaga 160.000 watt. Saat pertamakali dioperasikan Pertama seluruh jaringan listrik di wilayah Philadelphia mendadak mati.

ENIAC sedikit lebih maju dibandingkan Mark I yang hanya dapat menghitung. ENIAC tidak hanya memiliki kemampuan menghitung, tambah, kurang, kali, bagi, tapi juga dapat diprogram untuk melakukan proses sederhana.

-1951: The U.S. Bureau of Cencus menginstalasi komputer komersial pertama yang bernama  UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC I ini dikembangkan oleh Mauchly dan Eckert untuk Remington-Rand Corporation.

-1947: William Shockley, John Bardeen, dan Walter Brattain merupakan penemu Transistor pertama di dunia. Semenjak ditemukanya transistor, ukuran komputer menjadi semakin kecil.

       

2.      Handphone :

Menurut tante wiki indonesia Penemu sistem telepon genggam yang pertama adalah Martin Cooper, seorang pekerja di pabrikan Motorola pada tanggal 03 April 1973, walaupun sering disebut-sebut penemu telepon genggam adalah sebuah tim dari salah satu divisi Motorola (divisi tempat Cooper bekerja) dengan model pertama adalah DynaTAC. Ide yang dicetuskan oleh Cooper adalah sebuah alat komunikasi yang kecil dan mudah dibawa bepergian secara fleksibel.

Cooper bersama timnya menghadapi tantangan bagaimana memasukkan semua material elektronik ke dalam alat yang berukuran kecil tersebut untuk pertama kalinya. Akhirnya sebuah handphone pertama berhasil diselesaikan dengan total bobot seberat dua kilogram. Untuk membuatnya,  Pabrikan Motorola membutuhkan biaya kurang lebih US$1 juta. “Pada tahun 1983, telepon genggam portabelberharga US$4 ribu (Rp36 juta) setara dengan US$10 ribu (Rp90 juta).

3.      Kalkulator Numerik

 Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain dalam hal mesin komputasi. Pada tahun 1642, Blaise Pascal (1623-1662), yang pada waktu itu berumur 18 tahun,  menemukan apa yang ia sebut sebagai kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak.

4.      Televisi 

TV MEKANIK

Mungkin susah untuk dipercaya. Namun, penemuan cakram metal kecil berputar dengan banyak lubang didalamnya yang ditemukan oleh seorang mahasiswa di Berlin-Jerman, 23 tahun, Paul Nipkow [1883], merupakan cikal bakal lahirnya televisi.

Kemudian disekitar tahun 1920, para pakar lainnya seperti John Logie Baird dan Charles Francis Jenkins, menggunakan piringan Nipkow ini untuk menciptakan suatu sistem dalam penangkapan gambar, transmisi, dan penerimaannya. Mereka membuat seluruh sistem televisi ini berdasarkan sistem gerakan mekanik, baik dalam penyiaran maupun penerimaannya. Saat itu belum ditemukan Cathode Ray Tube [CRT].

Vladimir Zworykin, yang merupakan salah satu dari beberapa pakar pada masa itu, mendapat bantuan dari David Sarnoff, Senior Vice President dari RCA [Radio Corporation of America]. Sarnoff sudah banyak mencurahkan perhatian pada perkembangan TV mekanik, dan meramalkan TV elektronik akan mempunyai masa depan komersial yang lebih baik. Insinyur lain, Philo Farnsworth, juga berhasil mendapatkan sponsor untuk mendukung idenya, dan ikut berkompetisi dengan Vladimir.

Teknologi Masa Kini 

1.      Komputer :

Sekarang komputer sedang mengalami perkembangan dimana perangkat ini dapat menyamai kemampuan manusia dalam berpikir. Sebagaimana yang kita ketahui, kegiatan berpikir ini hanya dapat dilakukan dengan sangat baik oleh manusia. Secara keilmuan, kegiatan ini tidak dapat dijelaskan oleh para ahli pada masa ini. Kita, sebagai manusia memiliki kemampuan untuk melihat pola dari suatu kejadian, menarik kesimpulan, dan mencari solusi dari permasalahan yang pernah atau baru dihadapi.

2.      Handphone :

 Bentuk ponsel mulai mengecil, smartphone pertama diperkenalkan ponsel, dilengkapi layar display internet di ponsel,  ponsel kamera diperkenalkan fitur music, di ponsel dilengkapi wifi

3.      Televisi :

Sekarang kita berada di era yang baru dalam pengembangan televisi.  Tidak hanya kepentingan nasional tetapi di seluruh dunia dalam janji besar televisi sebagai seni sudah ada sesudah perang dan industri pasca perang. setelah itu di perindustrian, stasiun televisi mulai membentuk dan program televisi diperkenalkan kepada industri komunikasi. Televisi akan menguntungkan semua orang, contohnya para pedagang lokal akan mendapatkan keuntungan dari iklan dan masyarakat umum yang terhibur akan informasi dari kenyamanan ruang keluarga mereka sendiri.

Dewasa ini perkembangan televisi telah menjejaki tingkatnya hingga muncul inovasi yang disebut televisi digital atau DTV,  jenis televisi yang memakai modulasi digital dan sistem kompresi dengan fungsi menyiarkan sinyal gambar, suara, dan data ke pesawat televisi. Televisi digital merupakan alat yang digunakan untuk menangkap siaran TV digital, perkembangan dari sistemsiaran analog ke digital yang mengubah informasi menjadi sinyal digital berbentuk bit data seperti komputer. Teknologi siaran digital menawarkan integrasi dengan layanan interaktif dimana TV Digital memiliki layanan komunikasi dua arah layaknya internet.Siaran menggunakan sistem digital memiliki ketahanan terhadap gangguan dan mudah untuk diperbaiki kode digitalnya melalui kode koreksi error. Akibatnya adalah kualitas gambar dan suara yang jauh lebih akurat dan beresolusi tinggi dibandingkan siaran televisi analog. Selain itu siaran televisi digital dapat menggunakan daya yang rendah.

BIOENERGETIKA, OKSIDASI BIOLOGI (PERANAN ATP), RANTAI RESPIRATORIK, DAN FOSFORILASI OKSIDATIF

TUGAS METABOLISME MAKRO

PENDAHULUAN

     Dalam tubuh manusia terdapat berbagai sistem organ yang tersusun atas jaringan dan sel. Setiap jaringan dan sel memiliki fungsi masing-masing dan bekerja sesuai dengan apa yang dibutuhkan oleh manusia itu sendiri. Dalam melaksanakan fungsi sel tersebut masing masing sel membutuhkan energy, energi tidak didapat denga sedirinya melainkan melewati beberapa proses. Proses penghasilan energi termasuk dari salah satu metabolisme di dalam tubuh manusia.

Metabolisme merupakan rangkaian proses transformasi dalam tubuh yang mengubah senyawa kimia termasuk zat gizi dalam makanan. Metabolisme dibagi menjadi dua yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme yaitu proses untuk membuat senyawa yang lebih besar dan kompleks dari zat gizi dan senyawa yag lebih sederhana. Katabolisme adalah proses pemecahan senyawa kimia dari molekul besar menjadi lebih kecil yang umumnya berupa reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.

Dalam penerapan  ilmu, metabolisme dibagi menjadi dua bagian yaitu metabolisme makro dan mikro. Dalam  metabolisme makro, seperti namanya mempelajari tentang zat gizi makro seperti, karbohidrat, protein, dan  lipid (lemak). Sebaliknya, metabolisme mikro mempelajari tentang metabolisme zat gizi mikro yang terdiri dari macam-macam vitamin dan mineral.

Dalam makalah ini kami akan membahas tentang bioenergetika, oksidasi biologi (peranan ATP), rantai respiratorik, dan fosforilasi oksidatif.

Bioenergetika(termodinamika biokimia) merupakan ilmu tentang perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Dalam suatu sistem energi bebas adalah energi yang bermanfaat. Perubahan energi bebas Gibbs (∆G) adalah bagian dari perubahan total dalam suatu sistem yang tersedia untuk melakukan kerja-yi. Energi yang bermanfaat dikenal sebagai potensial kimia.

Sistem biologis mengikuti hukum dasar termodinamika. Hukum I termodinamika yaitu energi total suatu sistem da sekitarnya tetap konstan, dalam arti tidak ada energi yang hilang atau bertambah akan tetapi hanya berpindah dari satu bagian sistem ke bagian sistem lainnya. Hukum II temodinamika yaitu entropi (kekacauan) total suatu sistem harus meningkat. Jikasuatu proses terjadi secara normal entropi menjadi maximal saat mendekati keseimbangan.

∆G = ∆H T∆S

∆G       : Perubahan energi bebas

∆H       : Perubahan entalpi

T∆S     : Suhu mutlak perubahan entropi

Apabila ∆G negatif => reaksi akan berlangsung spontan ( bersama hilangnya energi;yi) => sifat reaksi : eksergonik, apabila ∆G berukuran  besar reaksi berlangsung hampir tuntas dan irreversibel.

Apabila ∆G positif => reaksi akan berlangsung saat energi bebas diperoleh; yi => reaksi bersifat endergonik apabila ∆G berukuran besar sistem ini stabil, jika ∆G nol sistem seimbang dan tidak terjadi perubahan netto.

∆G⁰ : Perubahan energi bebas standar pada keadaan standar

Untuk reaksi biokimia, keadaan standar didefinisikan sebagai PH 7,0 dan reaktan-reaktan yang terkandung di dalamnya terdapat pada posisi konsentrasi 1,0 mol/L.

Proses endergonik berlangsung dengan mengaitkannya ke proses eksergonik. Dalam praktiknya proses endergonik tidak dapat berdiri sendiri, melainkan menjadi komponen dari sistem gabungan eksergonik-endergonik yang mengalami perubaha netto secara keseluruhan bersifat eksergonik. Reaksi eksergonikdisebut katabolisme (penguraian / oksidasi molekul bahan bakar). Reaksi sintesis yang membentuk zat disebut anabolisme. Kombinasi kedua proses ini disebut metabolisme.

Metode lain untuk penggabungan proses eksergonik dan endergonik adalah melalui sintesis suatu senyawa dengan potesial energi tinggi dalam reaksi eksergonik, dan memasukkan senyawa baru ke dalam reaksi endergonik sehingga terjadi pemindahan energi bebas dari jalur eksergonik ke endergonik.

Fosfat berenergi tinggi berperan penting dalam pengambilan dan pemindahan energi Organisme autotrofik ( yang memakan satu jenis makanan) melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe²⁺ =>Fe³⁺.

Organisme heterotrofik ( yang keperluan hidupnya bergantung dengan mahluk hidup lainnya) memperoleh energi bebas dengan menggabungkan metabolismenya dengan peguraian molekul organik kompleks dalam lingkungan organisme tersebut.

Pada kedua jenis organisme ini ATP berperan penting dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke endergonik.

Nilai untuk hidrolisis fosfat terminal padaATP membagi daftar menjadi dua kelompok :

1.      Fosfat berenergi-rendah

Ester fosfat yang ditemukan pada zat-zat perantara glikolisis, memiliki nilai ∆G⁰ yang lebih kecil daripada nilai ATP.

2.      Fosfat berenergi-tinggi

Nilainya lebih besar dari ATP.

Fosfat berenergi tinggi diwakili oleh ~p

~p:gugus yang melekat pada ikatan

(pada pemindahan ke akseptor yang sesuai menyebabkan pemindahan energi bebas dalam jumlah besar)

Tiga Sumber utama ~p (yang ikut serta dalam konservasi energi /penangkap energi) :

1.      Fosforilasi oksidatif

ü  Sumber ~p yang secara kuantitatif terdapat pada organisme aerob

ü  Energi bebas berasal dari oksidasi rantai pernapasan yang menggunakan O₂ molekular dalam mitokondria

2.      Glikolisis

ü  Pembentukkan netto dua~p berasal dari pembentukkan laktat 1 molekul glukosa

ü  Dihasilkan dalam 2 reaksi yang masing-masing dikatalisis oleh fosfogliserat kinase dan piruvat kinase

3.      Siklus asam sitrat

Satu ~p dihasilkan secara langsung dalam siklus di tahap suksinil tiokinase.

ATP bekerja sebagai “alat tukar energi” sel yang memindahkan energi bebas yang berasal dari zat dengan potensial tinggi ke zat dengan energi potensial lebih rendah.

Oksidasi biologi

Oksidasi adalah pengeluaran elektron dan reduksi adalah pemerolehan elektron. Sebagai contoh adalah oksidasi ion fero menjadi feri yang dilukiskan pada Gambar. Dengan demikian oksidasi akan selalu disertai reduksi akseptor elektron.

Gambar Oksidasi ion fero menjadi feri

Enzim-enzim penting dalam oksidasi biologi

Enzim-enzim yang terlibat dalam reaksi reduksi dan oksidasi dinamakan enzim oksidoreduktase. Terdapat 4 kelompok enzim oksidoreduktase yaitu: oksidase, dehidrogenase, hidroperoksidase dan oksigenase.

1. Oksidase

Enzim oksidase mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Enzim-enzim tersebut membentuk air atau hidrogen peroksida. Contoh peran enzim tersebut dilukiskan pada Gambar

Gambar Oksidasi metabolit yang dikatalisis oleh enzim oksidase

Termasuk sebagai oksidase antara lain sitokrom oksidase, oksidase asam L-amino, xantin oksidase, glukosa oksidase.

Sitokrom Oksidase

Sitokrom Oksidase adalah suatu hemoprotein yang terdistribusi luas dalam banyak jaringan, memiliki gugus prostetik heme tipikal, dan terdapat di myoglobin, hemoglobin, dan sitokrom lain. Enzim ini adalah komponen terminal pada rantai respiratorik yang terdapat di mitokondria dan memindahkan electron yang terbentuk dari oksidasi molekul substrat oleh dehidroginase ke akseptor akhirnya, yaitu oksigen. Enzim ini diracuni oleh karbon monoksida, sianida, dan hidrogen sulfide.

Oksidase Asam L-Amino

Oksidase Asam L-Amino adalah contoh dari enzim flavorprotein, suatu enzim terkait-FMN( flavin mononukleutida ) yang terdapat di ginjal dengan spesifisitas umum untuk deaminasi oksidatif asam L-amino alami.

Xantin Oksidase

Xantin Oksidase yang mengandung molybdenum dan berperan penting dalam perubahan basa purin menjadi asam urat dan sangat penting pada hewan urikotelik.

2. Dehidrogenase

Dehidrogenase tidak dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Enzim-enzim ini memiliki 2 fungsi utama yaitu:

Pertama, berperan dalam pemindahan hidrogen dari substrat yang satu ke substrat yang lain dalam reaksi reduksi-oksidasi berpasangan.

Kedua, sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

Gambar Oksidasi suatu metabolit yang dikatalisis oleh enzim-enzim dehidrogenase

Contoh dari enzim dehidrogenase adalah suksinat dehidrogenase, asil-KoA dehidrogenase, gliserol-3-fosfat dehidrogenase, semua sitokrom kecuali sitokrom oksidase.

3. Hidroperoksidase

Enzim hidroperoksidase menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat. Ada 2 tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini yaitu peroksidase dan katalase. Enzim hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya. Penumpukan peroksida menghasilkan radikal bebas yang dapat merusak membran sel dan menimbulkan kanker serta aterosklerosis.

Peroksidase ditemukan dalam susu dan di leukosit, trombosit, dan jaringan lain yang terlibat dalam metabolisme eicosanoid. Gugus prostetik adalah protoheme.

H₂O₂ + AH₂                            2H₂O + A

Katalase adalah suatu hemoprotein yang mengandung empat gugus heme. Selain memiliki aktivitas peroksidase, enzim golongan ini juga mampu menggunakan satu molekul H₂O₂ sebagai substrat.

2H₂O₂                              2H₂O + O₂

4. Oksigenase

Oksigenase mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi oksigen ke dalam molekul substrat. Enzim ini dikelompokkan menjadi 2 yaitu monooksigenase dan dioksigenase.

Monooksigenase ( hidroksilase, oksidase fungsi-campuran) hanya memasukkan satu atom oksigen molecular ke dalam substrat. Dioksigenase menggabungkan kedua atom oksigen molecular ke dalam substrat.

Rantai Respirasi dan Fosforilasi Oksidatif

Rantai Respirasi adalah rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria sebagai pusat tenaga. Di dalam mitokondria inilah sebagian besar peristiwa penangkapan energi yang berasal dari oksidasi respiratorik berlangsung.

Fosforilasi Oksidatif adalah sistem respirasi dengan proses pembentukan intermediat berenergi tinggi (ATP).

Proses Fosforilasi Oksidatif

Organisme kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi molekul bahan bakar, misalnya glukosa dan asam lemak. Pada organisme aerob, akseptor elektron terakhir adalah oksigen. Namun elektron tidak langsung ditransfer langsung ke oksigen, melainkan dipindah ke pengemban-pengemban khusus antara lain nikotinamida adenin dinukleotida. NAD+ dan flavin adenin dinukleotida (FAD). Pengemban tereduksi ini selanjutnya memindahkan elektron ke oksigen melalui rantai transport elektron yang terdapat pada sisi dalam membran mitokondria.

Gradien proton yang terbentuk sebagai hasil aliran elektron ini kemudian mendorong sintesis ATP dari ADP dan Pi dengan bantuan enzim ATP sintase. Proses tersebut dinamakan fosforilasi oksidatif. Dalam hal ini energi dipindahkan dari rantai transport elektron ke ATP sintase oleh perpindahan proton melintasi membran. Proses ini dinamakan kemiosmosis.

Organisme aerob mampu menangkap jauh lebih banyak energi bebas dalam substrat respiratorik dari pada organisme anaerob. Sebagian besar proses ini berlangsung di dalam mitokondria yang disebut sebagai “powerhouse” sel.

Seperti yang telah kita ketahui bahwasannya mitokondria merupakan tempat terjadinya semua proses terbentuknya energi yang biasa disebut dengan fosforilasi oksidatif. Mitokondria dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1.      Membran Eksternal

Mitokondria memiliki membran eksternal yang permeabel terhadap sebagian besar metabolit. Yang ditandai oleh adanya berbagai enzim, termasuk asil-KoA sintetase dan gliserolfosfat asiltrasferase.

2.      Membran Internal

Membrane internal bersifat permeabel selektif dan membungkus matriks di dalamnya. Tersusun di dalam bentuk lipatan. Fosfolipid kardiolipin terkonsentrasi di membrane dalam bersama dengan enzim rantai respiratorik, ATP sintase dan berbagai transporter membran.

3.      Ruang Antar Membran

Terletak antar membran internal dan eksternal. Adenilil kinase dan keratin kinase ditemukan di ruang antar membrane.

Sebagian enzim yang berada di mitokondria :

a.       Enzim Suksinat Dehidrogenese

Terdapat pada permukaan dalam membran internal mitokondria. Berfungsi sebagai carrier elektron ke dalam rantai respirasi intra mitokondria. Masuk dalam bagian siklus asam sitrat.

b.      Glisero-3-Fosfat-Dehidrogenase

Terdapat pada permukaan luar membran internal mitokondria. Masuk ke dalam gliserofat shuttle.

Komponen Rantai Respirasi

Di dalam rantai respirasi terdapat beberapa komponen yang membantu proses rantai respiresi. Diaantaranya :

Hydrogen dan elektron       Carrier redoks       Flavoprotein dan sitokrom

dan terdapat pula beberapa komponen tambahannya yaitu :

1.      Protein Besi Sulfur (Fe S)         

2.      Berikatan dengan flavoprotein dan sitokrom b

3.      Ubikuinon (Koenzym Q)

4.      Tdp dlm mitokondria dlm btk kuinon (aerob) dan kuinol (anaerob)

5.      Rantai samping berupa isoprenoid

Proses Rantai Respirasi

 Disini terdapat komponen rantai respiratorik terkandung dalam lima kompleks protein besar pada membran dalam mitokondria diantaranya :

1.      Kompleks I   : NADH (FeS dan Mn)

Pada tahap ini, nukleutida flavin teroksidasi (FMN atau FAD) dapat mengalami reduksi pada reaksi yang melibatkan pelepasan 2 elektron (untuk membentuk FMNH₂ atau FADH₂), tetapi senyawa ini dapat menyerap satu elektron untuk membentuk semikuinon, kemudian ke protein besi-sulfur dan terakhir ke koenzim Q (ubiquinon)

2.      Kompleks II  : Suksinat Dehidrogenase (FeS dan FAD)

FADH2 di bentuk sewaktu terjadinya konversi suksinat menjadi fumarat dalam siklus asam sitrat dan elektron selanjutnya dipindahkan melalui beberapa inti Fe-S ke Q. Gliserol-3-fosfat (di hasilkan saat penguraian triasilgliserol atau dari proses glikolisis) dan asil KoA juga menyalurkan elektron ke Q melalui jalur berbeda yang melibatkan flavoprotein.

3.      Kompleks III : Sitokrom b-c1

CoQ memindahkan elektron ke serangkaian sitokrom dan protein besi-sulfur. Sitokrom terdiri atas kelompok heme seperti hemoglobin dan besi dengan heme menerima elektron.

4.      Kompleks IV : Sitokrom Oksidase (a3)

Pada kompleks IV ini merupakan penerimaan terakhir dari rantai transport elektron yang melibatkan 2 gugus heme, α dan α_3, dan Cu.

5.      Komponen V : (Koenzym Q dan Sitokrom C)

Pada tahap ini, protein kompleks yang mengkatalisis konversi ADP menjadi ATP, diisikan oleh gradien kemiosmotik. Proton mengalir kembali ke matriks mitokondria melalui kompleks ATP sintase dan energi berasal dari penurunan gradien pH digunakan untuk membentuk ATP.

Pada fosforilasi oksidatif, pelibatan NADH menghasilkan pembentukan 3 molekul ATP, sedangkan pelibatan FADH2 menghasilkan pembentukan 2 molekul ATP.

Menurut perkiraan, untuk setiap NADH yang teroksidasi, kompleks I dan III masing-masing memindahkan empat proton dan kompleks IV memindahkan dua proton.

Rantai Respirasi

ü  Apabila substrat teroksidasi lewat enzim dehidrogenase NAD maka kurang lebih 3 mol ATP per ½ mol O2 yg terbentuk dari rantai respirasi yaitu rasio P:O = 3

ü  Apabila substrat teroksidasi lewat enzim dehidrogenase FAD maka hanya 2 mol ATP yang terbentuk yaitu rasio P:O = 2.

Regulasi Respiras

Laju respirasi mitokondria dikendalikan oleh :

1.      Konsentrasi ADP

Hal ini terjadi karena oksidasi dan fosforilasi berkopel erat, oksidasi tidak dapat berlangsung melalui rantai respiratorik tanpa dibarengi oleh fosforilasi ADP.

2.      Kadar Fosfat Anorganik

Sewaktu respiratorik meningkat (seperti saat olah raga), sel mendekati keadaan 3 atau 5 sewaktu kapasitas rantai respiratorik menjadi tersaturisasi atau PO₂  menurun di bawah K_m heme α₃.

3.      Adenin Nukleotida Carrier

Dalam mitokondria memperlihatkan 5 keadan yang mengendalikan laju respirasi :

1.      Keadaan 1  : ketersediaan ADP dan Substrat.

2.      Keadaan 2  : hanya ketersediaan Substrat .

3.      Keadaan 3 : kapasitas rantai respiratorik itu sendiri, jika semua substrat dan komponen berada dalam keadaan jenuh.

4.      Keadaan 4   : hanya ketersediaan ADP

5.      Keadaan 5  : hanya ketersediaan oksigen atau O_2.

Sebagian besar sel dalam keadaan istirahat berada di keadaan 4, dan respirasi dikontrol oleh ketersediaan ADP. Sehingga respirasi dapat meningkat yang selanjutnya memulihkan simpanan ATP.

Inhibitor (penghambat) Rantai Respiratorik

Inhibitor dapat di klasifikasikan sebagai :

a.       Inhibitor Fosforilasi Oksidasi

Antibiotik oligomisin menghambat oksidasi dan fosforilasi sepenuhnya dengan menghambat aliran proton melalui ATP sintase.

b.      Uncoupler Agent (pemisahan kopel)

Memisahkan oksidasi dalam rantai respiratorik dari fosforilasi. Senyawa ini bersifat toksin in vivo, menyebabkan respirasi menjadi tidak terkendali karena lajunya tidak lagi dipengaruhi oleh konsentrasi ADP atau Pi.

c.       Atraktilosida

Menghambat fosforilasi oksidatif dengan menghambat pemindahan ADP kedalam dan ATP keluar mitokondria.

Teori Kemiosmotik

            Teori ini dapat menjelaskan control respirasi dan kerja pemisah kopel. Terdapat perbedaan antara kedua sisi membrane yang setelah menjadi hasil translokasi proton, akan menghambat transport lebih lanjut melalui rantai respiratorik, kecuali jika terjadi translokasi balik melewati membrane melalui ATP sintase.  

               ATP sintase menembus membrane dan menjadi motor putar dengan menggunakan energy proton untuk membuat ATP dari ADP dan P. dengan ini, oksidasi dikopel dan fosforilasi sangat erat dalam pembentukan energy sel. Memberan dalam mitokondria bersifat impermeable, maka dari itu dibutuhkan transporter khusus untuk menembus membrane ion-ion seperti OH, ATP, ADP dan metabolit juga dapat lewat tanpa menghilangkan gradient elektronika di kedua sisi membrane. Racun yang sudah di kenal seperti sianida mampu menghentikan respirasi dengan menghambat rantai respiratorik. 

PENUTUP

              Demikian makalah ini kami buat. Terimakasih kepada Allah SWT yang telah memberi kami kemudahan dalam mengerjakan tugas ini. Terimakasih kepada dosen pembimbing atas dukungan dan do’a beliau, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan semangat dan baik. Tak lupa terimakasih kepada teman sekalian yang telah salah bahu membahu mendukung kerja kami dalam membuat makalah ini. Semoga makalah yang kami buat dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan menjadi amal jariyyah kami di masa yang akan datang. Amiin !

Sekian ….

Wasaalamua’alaikum warahmatullahi wa barakatuhu