BIOLOGI ONLINE

blog pendidikan biologi

SISTEM RESPIRASI HEWAN

RESPIRASI HEWAN

Semua makhluk hidup pasti melakukan pernapasan atau respirasi. Pernapasan merupakan rangkaian proses sejak pengambilan gas atau udara, penggunaannya untuk memecah zat, pengeluaran gas sisa pemecahan zat, serta pemanfaatan energi yang dihasilkannya, yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup.
Pengambilan gas dari lingkungannya berbeda-beda untuk setiap jenis makhluk hidup. Secara garis besarnya pengambilan gas oleh makhluk hidup dapat dibedakan menjadi dua, yaitu secara tidak langsung dan secara langsung.
Pernapasan secara tidak langsung terjadi pada hewan yang belum mempunyai alat pernapasan khusus. Sedangkan pernapasan secara langsung terjadi pada hewan yang telah mempunyai alat pernapasan khusus.
Jenis hewan amat banyak. Ada yang satu sel dan ada yang banyak sel. Ada yang telah memiliki sistem organ tubuh dan ada pula yang belum memiliki sistem organ tubuh. Oleh sebab itu, sistem pernapasannya pun amat bervariasi.
Hewan bersel satu {uniseluler}, belum memiliki sistem organ, pernapasannya terjadi secara langsung dari udara bebas langsung berdisfusi kedalam sel tubuhnya. Hewan bersel banyak {multiseluler} yang tubuhnya cukup besar, umumnya pernapasannya tidak tidak langsung, sehingga pertukaran udaranya ke dan dari sel perlu bantuan alat pernapasan. Pada hewan besar umumnya bentuk alat pernapasannya berupa permukaan tubuh, trakea, insang, dan paru-paru.

1. Pernapasan pada Hewan Uniseluler
Pada hewan uniseluler, misalnya amoeba dan paramecium, seluruh aktivitas hidupnya, termasuk pernapasan, dilakukan oleh sel itu sendiri. Proses pertukaran oksigen dan karbondioksida berlangsung amat sederhana melalui seluruh permukaan tubuhnya.
Oksigen dari lingkungannya berdisfusi langsung menembus membrane menuju ke sitoplasma. Difusi dan gerakan sitoplasma akan mengantarkan oksigen menuju ke mitokondria. Didalam mitokondria oksigen digunakan untuk memecah senyawa organik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan karbondioksida. Karbondioksida dan oksigen bergerak dengan arah yang berlawanan. Oksigen bergerak secara difusi dari membran menuju ke mitokondria, sedangkan karbondioksida bergerak dari mitokondria didalam sitoplasma menuju membran terus keudara bebas.
Persediaan oksigen bagi hewan yang hidup didarat adalah udara bebas, sedangkan bagi hewan yang hidup di air adalah oksigen yang larut dalam air. Oksigen tersebut di alam merupakan hasil sampingan dari proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan hijau.
2. Permukaan Tubuh
Selain hewan bersel satu, beberapa jenis hewan seperti cacing tanah, katak, salamander, ular, dan kura-kura air, dapat melakukan pernapasannya dengan permukaan tubuhnya. Walaupun diantara hewan tersebut telah memiliki alat pernapasan khusus yang berupa paru-paru, namun kulit yang tipis, berpori, lembab, dan kaya kapiler darah sangat memungkinkan untuk berlangsungnya pertukaran udara. Diantara hewan-hewan tersebut, katak, salamander, dan cacing tanah merupakan hewan yang pernapasan kulitnya berkembang sangat baik. Katak dan kadal mempunyai paru-paru yang telah berkembang dengan baik, namun pertukaran gas melalui kulit dapat mencapai 25% dari seluruh pertukaran gasnya.
Pada kadal, ular, dan kura-kura air, permukaan tubuh yang terlindung kulit tipis, kaya kapiler darah, dan pori adalah di daerah anus, oleh sebab itu, hanya bagian inilah dapat membantu proses pernapasan.
Cacing tanah tidak mempunyai insang maupun paru-paru. Pertukaran gasnya 100% melalui permukaan tubuh. Oksigen yang berdifusi melalui seluruh permukaan tubuhnya akan beredar keseluruh jaringan tubuh dengan bantuan alat transportasi {darah}.

3. Alat Pernapasan Serangga
Alat pernapasan pada hewan berkaki berbuku-buku, khususnya pada serangga adalah berupa pembuluh trakea. Udara masuk dan keluar melalui lubang kecil yang disebut spirakel atau stigma yang terdapat dikanan tubuhnya. Dari stigma udara terus masuk kepembuluh trakea memanjang dan sebagian kekantong hawa. Trakea memanjang ini selanjutnya bercabang-cabang menjadi saluran hawa yang halus yang masuk ke jaringan tubuh. Oleh sebab itu, pada system trakea ini pengangkutan oksigen dan karbondioksida tidak memerlukan bantuan system transportasi, khususnya darah.
Zat kimia yang dikeluarkan sel-sel tubuh umumnya kekurangan oksigen. Oleh sebab itu, pembuluh trakea bercabang-cabang hingga bagian tubuh yang demikian ini. Pada serangga yang bertubuh besar, mengeluarkan gas sisa pernapasan ke trakea karena pengaruh kontraksi otot-otot tubuh yang bergerak secara teratur.

4. Sistem Pernapasan Pada Ikan
Ikan merupakan hewan akuatik, artinya hewan yang hidup dalam air. Hewan yang menyesuaikan diri dengan lingkungan air umumnya bernafas dengan insang ada yang insangnya dilengkapi tutup, misalnya ikan bertulang sejati {osteichthyes}, dan ada pula insangnya tidak bertutup insang, misalnya pada ikan bertulang rawan {chondrichthyes} disamping itu, adapula kelompok ikan paru-paru, yang bernafas dengan gelembung udara atau pulmosis.
a. Pernapasan pada ikan bertulang sejati
Insang ikan emas terdiri atas lengkung insang, rigi-rigi, dan lembar insang. Lengkung insang tersusun atas tulang rawan berwarna putih. Pada lengkung insang ini tumbuh pasangan rigi-rigi yang berguna untuk menyaring air pernapasan yang melalui insang.
Lembaran insang tersusun atas lembaran lunak, berbentuk sisir, dan berwarna merah, karena mempunyai banyak pembuluh kapiler darah yang merupakan cabang dari arteri. Pada lembaran insang inilah pertukaran karbondioksida dan oksigen berlangsung.
Umumnya jumlah insang pada tiap-tiap sisi adalah 5-7 baris. Insang tersebut membentuk baris-baris yang saling berhubungan pada lengkung insangnya. Diantara baris insang dipisahkan oleh celah insang.
Insang –insang ikan emas tersimpan dalam rongga insang yang terlindung oleh tutup insang. Mekanisme pernapasan ikan bertulang sejati meliputi dua tahap yakni fase Inspirasi dan Ekspirasi.
1.Fase Inspirasi atau pengambilan udara/ pemasukan udara dari air kedalam insang. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Celah mulut tetap tertutup. Bila tutup insang bergerak kesamping dan selaput tutup insang tetap menempel pada tubuh maka rongga mulut bertambah besar, tekanan udaranya berkurang, atau lebih menjadi kecil dari tekanan udara luar. Bila celah mulut membuka maka air atau udara akan masuk kerongga mulut.
2.Fase ekspirasi atau pengeluaran karbondioksida dan gas-gas lain dari insang ke air. Setelah air masuk kedalam rongga mulut, celah mulut menutup, tutup insang bergerak mendekati sumbu tubuh atau kembali keposisi semula, selaput insang membuka sehingga air keluar melalui celahtersebut. Pada saat air keluar bersentuhan dengan lembaran insang saat itulah oksigen berdifusi kedalam kapiler darah, sedangkan karbondioksida berdifusi dari darah kedalam air. Jadi, pertukaran karbondioksida dan oksigen terjadi pada fase ekspirasi.

b.Pernapasan Pada Ikan Bertulang Rawan
Contoh ikan bertulang rawan antara lain: hiu, ikan ini insangnya tidak mempunyai tutup insang, sehingga mekanisme pernapasannya berbeda dengan ikan bertulang sejati.
Masuk dan keluarnya udara dari rongga mulut disebabkan oleh perubahan tekanan pada rongga mulut, yang ditimbulkan oleh perubahan volume rongga mulut. Perubahan volume ini terjadi karena gerakan naik turun dari otot dasar mulut. Bila dasar mulut bergerak kebawah, volume gerak mulut bertambah, tekanannya lebih kecil dari tekanan air disekitarnya maka air mengalir kerongga mulut melalui celah mulut, sehingga terjadilah inspirasi {pengambilan}udara dari lingkungannya kerongga mulut. Bila dasar mulut bergerak keatas volume rongga mulut mengecil, tekanannya naik, celah mulut tertutup, sehingga air mengalir keluar melalui celah insang. Dengan demikian, terjadilah ekspirasi {pengeluaran}karbondioksida. Pada saat inilah terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida.

b. Pernapasan Pada Ikan Paru-paru {Dipnoi}
Ikan paru-paru mempunyai pernapasan yang menyerupai amphibi. Disamping insang, ikan paru-paru mempunyai satu atau sepasang gelembung udara, yang dapat digunakan untuk membantu pernapasan, disebut pulmosis. Gelembung ini dikelilingi banyak pembuluh darah. Pulmosis dihubungkan dengan kerongkongan oleh duktus pneumatikus. Saluran ini merupakan jalan masuk dan keluarnya udara dari mulut kegelembung dan sebaliknya, sekaligus memungkinkan terjadinya difusi darah atau kapiler darah.
Ikan paru-paru hidup dirawa-rawa dan disungai. Bila airnya kering dan insangnya tidak berfungsi, dia masih mampu bertahan hidup karena bernafas menggunakan gelembung udaranya. Berdasarkan pernyataan ini maka dapat disimpulkan bahwa ikan paru-paru merupakan makhluk peralihan dari ikan ke amphibian.
Kita mengenal 3 jenis ikan paru-paru, yaitu: ikan paru-paru quesland {australia}, ikan paru-paru afrika, dan amerika selatan.

5. Sistem Pernapasan Pada Katak
Katak merupakan vertebrata yang dalam perkembangan hidupnya mengalami metamorfosis saat baru menetas dari telur hingga usia tertentu katak muda berupa berudu, hidup di air seperti ikan. Pada saat itu berudu bernafas dengan insang. Mula-mula berupa insang luar, dan setelah kira-kira berumur kurang lebih 12 hari, insang luar diganti dengan insang dalam. Selanjutnya insang dalam ini akan berkembang menjadi paru-paru sedangkan insang luarnya berkembang menjadi bagian dari kulit. Pada jenis salamander, misalnya salamander cacing, insang tersebut tetap ada hingga hewan tersebut dewasa.
Pada fase brudu, jantungnya pun mirip ikan, yaitu terdiri atas 2 ruang, yaitu satu serambi dan satu bilik. System peredaran darahnya. Merupakan system peredaran darah tunggal. Setelah menjadi katak jantungnya terdiri atas 3 ruangan, yaitu: 2 serambi dan satu bilik. Peredaran darahnya merupakan peredaran darah rangkap.
Setelah mengalami metamorfosis dan menjadi katak sebagian waktu hidupnya di darat. Hanya pada waktu tertentu saja katak menuju ke air. Perubahan struktur tubuh dari brudu ke katak, juga diikuti perubahan alat pernapasannya, yaitu dari insang ke kulit, selaput rongga mulut, dan paru-paru. Seluruh alat pernapasan ini tipis, lembab, dan kaya kapiler darah, sehingga efektif untuk, pertukaran karbondioksida dan oksigen. Amphibia merupakan vertebrata pertama yang bernafas dengan paru-paru.
Pernapasan dengan kulit berlangsung efektif baik didarat maupun diair. Kulit katak tipis, lembab, dan kaya kapiler darah, yaitu cabang dari pembuluh nadi paru-paru kulit/ arteria pulmokutanea yang mengangkut darah kotor atau kaya karbondioksida. Didalam kapiler kuilt, darah membebaskan karbondioksida ke udara bebas dan mengikat oksigen dari udara bebas. Selanjutnya oksigen akan diangkut oleh darah vena pulmokutanea ke jan tung untuk di edarkan oleh darah keseluruh jaringan tubuh yang memerlukan.
Paru-paru katak berupa sepasang kantung tipis dan elastis. Permukaan dalam dindingnya mempunyai banyak lipatan sehingga memperluas permukaan. Dinding kantung yang tipis ini banyak dikelilingi kapiler darah sehingga paru-paru katak berwarna kemerahan. Paru-paru katak berhubungan dengan bronkus, selanjutnya dengan perantaraan celah tekak atau glottis dihubungkan dengan rongga mulut.
Seperti halnya mekanisme pernapasan ikan, pernapasan pada katak juga meliputi inspirasi dan ekspirasi, yang berlangsung dalam keadaan mulut tertutup. Mekanisme tersebut diatur oleh otot pernapasan, yang meliputi submandibularis, sternohioideus, geniohioideus dan otot perut.
Mekanisme pernapasan pada katak selengkapnya sebagai berikut:
a. Fase inspirasi
Yaitu masuknya udara bebas melalui celah hidup {Koani} kerongga mulut terus ke paru-paru. Bila otot bawah rahang bawah {submandibularis} mengendur, dan otot sternohioideus berkontraksi maka volume rongga mulut membesar. Selanjutnya udara dari luar akan masuk kerongga mulut melalui koane kemudian koane tertutup dilanjutkan otot bawah rahan g bawang dan otot geniohioideus berkontraksi. Akibatnya rongga mulut mengecil, tekanan darah rongga mulut meningkat, sehingga udara dari rongga mulut masuk ke mulut melalui celah pangkal tenggorok {glotis}. Dalam paru-paru oksigen berdifusi kedarah kapiler, sedangkan karbondiooksida darah kapiler alveolus berdifusi keluar.

b. Fase Ekspirasi
Setelah terjadi pertukaran gas didalam paru-paru, otot bawah rahang bawah berelaksasi, otot sternohioideus dan otot peru berkontraksi, sehingga rongga mulut membesar, sementara isi perut menekan paru-paru, sehingga udara dari paru-paru masuk kerongga mulut. Selanjutnya otot bawah rahang bawah dan geniohioideus berkontraksi, sehingga rongga mulut mengecil, sedangkan tekanannya meningkat. Sementara itu celah pangkal tenggorok atau glotis tertutup, sehingga udara akan keluar melalui koane.

6. Pernapasan Pada Burung
Burung merupakan vertebrata yang benar-benar telah menyesuaikan diri dengan lingkungan darat. Hal ini ditunjukkan dengan alat pernapasannya yang berupa paru-paru, kakinya bercakar, permukaannya tubuhnya kering tidak licin oleh lendir.
Susunan alat pernapasan burung terdiri atas organ berikut:
a.Dua pasang lubang hidung, lubang hidung luar terdapat pada pangkal paruh sebelah atas, sedangkan sepasang lubang hidung dalam terdapat pada langit-langit rongga mulut.
b.Celah tekak yang terdapat pada dasar hulu kerongkongan atau faring yang menghubungkan dengan rongga mulut dan trakea.
c.Trakea atau batang tenggorok. Organ ini berbentuk pipa yang di sokong oleh cincin tulang rawan. Dibagian belakang bercabang menjadi 2 masing-masing bronkus kanan dan kiri. Tempat percabangan ini dikenal dengan bifurkasi trakea. Didalam percabangan batang tenggorok terdapat alat suara disebut siring. Didalam siring terdapat lipatan-lipatan selaput yang apabila bergetar akan menimbulkan suara. Getaran selaput ini bergantung pada besar kecilnya ruang siring. Bergetarnya selaput siring diatur oleh otot-otot yang berguna untuk menimbulkan suara, yaitu otot sternotrakealis dan otot siringialis. Otot sternotrakealis menghubungkan sternum {tulang dada}dengan trakea, sedangkan otot siringialis menghubungkan siring dengan dinding sebelah dalam trakea.
a.Sepasang paru-paru, berwarna merah muda yang terdapat di dalam rongga dada. Paru-paru burung dibungkus oleh selaput paru-paru/ pleura. Paru-paru burung yang ukurannya relative kecil ini dihubungkan dengan kantung-kantung hawa atau pundit-pundi hawa atau sakus pneumatikus yang terdapat diantara alat-alat dalam. Kantung hawa yang besar terdapat dipangkal leher rongga dada diantara tulang korakoid, diketiak, dan rongga udara tubuh.
Disamping berhubungan dengan paru-paru kantung hawa juga berhubungan dengan tulang-tulang panjang seperti tulang sayap atas dan tulang paha.
Kantung hawa berfungsi untuk:
a. Membantu pernapasa terutama pada waktu terbang.
b. Membantu memperbesar ruang siring sehingga memperkeras ruang suara.
c. Mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan .
d. Mengatur berat jenis tubuh pada saat burung terbang

Cara Pengambilan Udara Pada Burung
Pada umumnya burung mempunyai dua kebiasaan yaitu terbang dan tidak terbang atau hinggap pada suatu tempat. Kebiasaan ini berpengaruh pula terhadap cara pernapasannya.

Pernapasan Pada Waktu Hinggap Atau Istirahat
Seperti halnya pada vertebrata sebelumnya, aliran udara pada system pernapasan terjadi karena perubahan volume dan tekanan pada ruangan paru-paru, rongga dada, dan rongga perut.
Hubungan tulang rusuk dan tulang belakang tidak mati, sehingga tulang rusuk dapat digerakkan sedikit kedepan atau kebawah. Bila tulang rusuk bergerak kedepan, rongga dada bertambah besar volumenya, sebaliknya tekanannya mengecil, sehingga paru-paru dapat mengembang. Akibatnya udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat inilah sebagian oksigen masuk keparu-paru dan berdifusi kedalam darah kapiler, dan sebagian masuk kedalam kantung-kantung udara. Pada saat tulang rusuk kembali ke posisi semula, rongga dada mengecil, ruangan paru-paru tertekan sehingga mengecil dan tekanan udaranya meningkat. Pada saat inin udara dalam alveolus keluar disertai udara dalam kantung-kantung hawa juga keluar melalui alveolus paru-paru. Pada saat melalui alveolus oksigennya dapat diikat oleh darah kapiler alveolus. Dengan demikian, difusi oksigen dapat berlangsung baik pada saat inspirasi maupun ekspirasi.

Pernapasan Burung Waktu Terbang
Pada saat terbang, burung tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya, kemuka ataupun keposisi semula. Dengan demikian, perubahan volume maupun tekanan rongga dada tidak mungkin terjadi. Inspirasi dan ekspirasi tidak dapat dilakukan oleh paru-paru. Oleh sebab itu pada saat burung terbang, yang berperan penting dalam pernapasan adalah pundi-pundi hawanya.
Inspirasi dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa antar tulang korakoid dan pundit hawa bawah ketiak.
Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit, sedangkan pundi hawa ketiak mengembang, sehingga udara masuk ke pundi hawa ketiak, terjadilah inspirasi. Sebaliknya pada saat sayap diturunkan, pundit hawa ketiak terjepit, sedangkan pundi hawa antar tulang korakoi mengembang, sehingga terjadilah ekspirasi. Dengan cara inilah pergantian udara dalam paru-paru saat terbang terjadi.

7. Pernapasan Mamalia
Pada hakikatnya pernapasan pada mamalia sama dengan pernapasan pada manusia, sebab manusia termasuk mamalia. Dalam praktik di laboratorium biasanya mamalia di wakili marmot, kelinci, atau mencit.
Secara umum alat pernapasan marmot terdiri atas lubang hidung luar, rongga hidung, lubang hidung dalam, rongga mulut, tekak, rongga tekak, tenggorokan, bronkus, dan paru-paru. Pada tekak terdapat jakun atau laring yang didalamnya terdapat alat suara. Laring tersusun atas tulang rawan.
Trakea bercabang menjadi dua bronkus. Selanjutnya didalam setiap gelambir paru-paru percabangan terus berlangsung. Saluran pernapasan ini berakhir sebagai saluran hawa buntu atau alveolus. Setiap alveolus dikelilingi oleh kapiler darah. Adanya alveolus akan memperluas permukaan daerah penyerapan oksigen dan pelepasan karbondioksida.

Fungsi Sistem Respirasi :
1. menyediakan permukaan untuk pertukaran gas antara udara dan sistem aliran darah.
2. sebagai jalur untuk keluar masuknya udara dari luar ke paru-paru.
3. melindungi permukaan respirasi dari dehidrasi, perubahan temperatur, dan berbagai keadaan lingkungan yang merugikan atau melindungi sistem respirasi itu sendiri dan jaringan lain dari patogen.
4. sumber produksi suara termasuk untuk berbicara, menyanyi, dan bentuk komunikasi lainnya.
5. memfasilitasi deteksi stimulus olfactory dengan adanya reseptor olfactory di superior portion pada rongga hidung.

Sistem respirasi juga dibagi menurut divisinya, yakni :
1. Divisi konduksi
Divisi ini dimulai dari rongga hidung, faring, laring, trakea, bronkus, himgga terminal bronkiolus
2. Divisi respirasi
Divisi ini dimulai dari bronkiolus hingga alveoli, udara memenuhi kantung paru-paru dan terjadilah pertukaran gas antara udara dan darah.

Mekanisme Respirasi
Secara umum, respirasi terdiri dari 2 proses: respirasi eksternal dan respirasi internal. Respirasi eksternal meliputi pertukaran gas (oksigen dan karbon dioksida) antara cairan interstisial tubuh dengan lingkungan luar. Tujuan dari respirasi eksternal adalah untuk memenuhi kebutuhan respirasi sel. Respirasi internal adalah proses absorpsi oksigen dan pelepasan karbon dioksida dari sel. Proses respirasi internal ini disebut juga respirasi selular, terjadinya di mitokondria.
Berikut adalah tahapan-ahapan dalam respirasi eksternal:
1. Ventilasi pulmoner atau bernapas, melibatkan perpindahan udara secara fisik keluar masuk paru-paru.
2. Difusi gas, melewati membran respiratori antara ruangan alveolar dan kapiler alveolar serta melewati kapiler alveolar dan kapiler jaringan.
3. Transportasi oksigen dan karbon dioksida; antara kapiler alveolar dan kapiler jaringan.
Ventilasi Pulmoner
Adalah perpindahan udara secara fisik keluar masuk paru-paru. Fungsi utamanya adalah untuk menjaga keseimbangan ventilasi alveolar. Tekanan atmosfer memiliki peranan penting dalam ventilasi pulmoner.
Menurut hukum Boyle, tekanan berbanding terbalik dengan volume. Udara akan mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke tekanan rendah. Kedua hukum ini merupakan dasar dari ventilasi pulmoner. Satu siklus respirasi tunggal terdiri dari inhalasi/inspirsi dan ekshalasi/ekspirasi. Keduanya melibatkan perubahan volume paru-paru. Perubahan ini menciptakan gradien tekanan yang memindahkan udara keluar atau masuk paru-paru.
Kedua paru-paru memiliki rongga pleural. Parietal dan viseral pleura dipisahkan hanya oleh selaput tipis cairan pleural. Perbandingan ikatan cairan terjadi antara parietal pleural dan viseral pleura Hasilnya, permukaan masing-masing menempel pada bagian dalam dada dan permukaan superior diafragma. Pergerakan dada dan diafragma ini akan menyebabkan perubahan volume paru-paru. Volume rongga toraks berubah ketika diafragma berubah posisinya atau tulang rusuk bergerak.
Saat diafragma berkontraksi, volume rongga toraks akan bertambah, ketika diafragma berelasasi, volume rongga toraks akan berkurang. Sementara pergerakan superior rusuk dan tulang belakang menyebabkan volume rongga toraks bertambah. Pergerakan inferior rusuk dan tulang belakang menyebabkan volume rongga toraks berkurang.
Saat bernapas dimulai, tekanan di dalam dan luar paru-paru sama, tidak ada pererakan keluar masuk paru-paru. Saat rongga toraks membesar, rongga pleural dan paru-paru akan berekspansi untuk memenuhi rongga dada yang membesar. Ekspansi ini mengurangi tekanan paru-paru, maka udara dapat memasuki saluran pernapasan karena tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan luar. Udara terus masuk sampai volume paru-paru berhenti bartambah dan tekanan di dalam sama dengan tekanan udara luar. Saat volume rongga toraks berkurang, tekanan alam paru-paru naik sehingga udara dari paru-paru dikeluarkan dari saluran pernapasan.

Compliance:
Compliance paru-paru merupakan indikasi kemampuan perluasan paru-paru, bagaimana paru-paru dengan mudahnya mengembang dan mengempis. Semakin rendah compliance, semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk mengisi dan mnegosongkan paru-paru. Semakin besar compliance, semakin mudah bagi paru-paru, semakin mudah paru-paru untuk mengisi dan mengosongkan paru-paru. Factor yang mempengaruhi compliance adalah:
• Struktur jaringan penghubung dari paru-paru. Kehilangan jaringan penghubung menghasilkan kerusakan alveolar, seperti pada emfisema, yang meningkatkan compliance
• Produksi surfaktan, pada saat ekshalasi, alveoli yang kolaps karena produksi surfaktan yang tidak mencukupi, seperti pada respiratory distress syndrome, mengurangi compliance paru-paru
• Mobilitas rongga toraks, arthritis atau kelainan skelet lainnyamempengaruhi artikulasi rusuk atau kolom spinal juga mengurangi compliance

Perubahan tekanan selama inhalasi dan ekshalasi
1. Tekanan intrapulmoner
Arah aliran udara ditentukan oleh hubungan antara tekanan atmosfer dan tekanan intrapulmoner. Tekanan intrapulmoner adalah tekanan di dalam saluran pernafasan, di alveoli.
Ketika sedang istirahat dan bernafas dengan normal, perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan intrapulmoner relative kecil. Pada saat inhalasi, paru-paru mengembang dan tekanan intrapulmoner turun menjadi 759 mm Hg. Karena tekanan intrapulmoner 1 mm Hg di bawah tekanan atmosfer, tekanan intrapulmoner pada umumnya ditulis dengan -1 mmHg. Pada saat ekshalasi, paru-paru mengempis dan tekanan intrapulmoner meningkat menjadi 761 mmHg, atau +1 mmHg.
Ukuran gradient tekanan meningkat ketika bernafas dengan kuat. Ketika atlet yang berlatih bernafas dengan kapasitas maksimum, diferensial tekanan dapat mencapai -30 mmHg selama inhalasi dan +100 mmHg jika individu menegang dengan glottis yang ettap tertutup. Hal ini merupakan alasan mengapa atlet mengangkat beban pada saat ekshalasi; karena ekshalasi menjaga tekanan intrapulmoner dan tekanan peritoneal meningkat dengan signifikan yang bisa menyebabkan alveolar rupture dan terjadi hernia.

2. Tekanan intrapleural
Tekanan intarpleural merupakan tekanan pada ruangan di antara parietal dan visceral pleura. Rata-rata tekanan intrapleura adalah sekitar -4 mmHg, tapi dapat mencapai – 18 mmHg selama inhalasi yang dipaksakan. Tekanan ini di bawah tekanan atmosferyang diseabkan hubungan antara paru-paru dan dinding tubuh. Pada awalnya, kita mencatat bahwa paru-paru memiliki keelastisan yang tinggi. Pada kenyataanya, paru-paru dapat kolaps jika elastic fiber dapat berbalik ke keadaan normal dengan sempurna. Elastic fiber tidak bisa berbalik secara signifikan Karena elastic fiber tidak cukup kuat untuk mengatasi ikatan cairan antara parietal dan visceral pleura. Elastic fiber selanjutnya melawan ikatan cairan dan menarik paru-paru menjauh dari dinding dada dan diafragma, menurunkan tekanan intrapleural . karena elastic fiber yang tersisa membesar bahkan setelah ekshalasi penuh, tekanan intrapleural berada di bawah tekanan atmosfer melaui siklus inhalasi dan ekshalasi normal.

Siklus Respirasi
Satu siklus respirasi terdiri dari satu kali inhalasi dan satu kali ekshalasi. Jumlah udara yang keluar atau masuk paru-paru dalam satu siklus respirasi disebut volume tidal. Saat siklus dimulai, tekanan atmosfer dan intrapulmonar sama besar, tidak ada pertukaran udara. Inhalasi dimulai dengan penurunan tekanan intrapleural yang diakibatkan ekspansi rongga dada sehingga udara masuk. Saat ekshalasi dimulai, tekanan intrapleural dan intrapulmonar naik denga cepat, mendorong udara keluar dari paru-paru.

Otot yang Digunakan Saat Inhalasi
 Kontraksi diafragma membuat ‘lantai’ rongga dada menjadi rata, menaikkan volumenya dan membuat udara masuk ke paru-paru. Kontraksi diafragma berperan dalam hampir 75% pergerakan udara pada pernapasan normal.
 Kontraksi otot eksternal interkostal membuat tulang rusuk bergerak naik saat inhalasi. Kontraksi ini bertanggung jawab atas 25% volume udara di paru-paru.
 Kontraksi otot aksesori, seperti sternocleidomastoid, serratus anterior, pectoralis minor, dan otot scalens. Otot-otot ini juga berperan dalam pengangkatan tulang rusuk oleh otot eksternal interkostal. Otot-otot ini meningkatkan jumlah dan kecepatan pergerakan tulang rusuk.

Otot yang Digunakan Saat Ekshalasi
 Otot internal inetrkostal dan transversus thoracis menekan tulang rusuk dan menurunkan lebar dan kedalaman rongga dada.
 Otot abdominal, termasuk oblique internal dan eksternal, tranversus abdominis dan otot rectus abdominis, dapat membantu otot internal interkostal saat ekshalasi dengan memampatkan abdomen dan mendorong diafragma untuk bergerak ke atas.

Pernapasan Biasa
Disebut juga eupnea, inhalasinya melibatkan kontraksi otot diafragma dan eksternal interkostal, tetapi ekshalasinya merupakan proses pasif. Saat pernapasan diafragma atau pernapasan dalam, kontraksi diafragma mengakibatkan perubahan penting volume rongga dada. Udara masuk ke paru-paru saat diafragma berkontraksi, dan diekshalasi secara pasif saat diafragma berelaksasi.
Pada pernapasan kostal atau pernapasan dangkal, volume rongga dada berubah karena tulang rusuk merubah bentuknya. Inhalasi terjadi saat kontraksi otot eksternal interkostal menaikkan tulang rusuk dan memperbesar volume rongga dada. Ekshalasi terjadi secara pasif ketika otot-otot tersebut berelaksasi.

Pernapasan Kuat
Disebut juga hiperpnea, melibatkan pergerakan aktif inspiratori dan ekspiratori. Inhalasi pada pernapasan kuat dibantu oleh otot aksesori, ekshalasi melibatkan kontraksi otot internal interkostal. Pada tingkat pernapasan kuat mutlak, otot abdominal juga dilibatkan dalam ekshalasi. Kontraksinya dapat memampatkan isi abdomen, mendorongnya ke atas melawan diafragma sehingga menurunkan volume rongga dada.

•Volume tidal (VT) adalah volume udara ketika ekspirasi atau inspirasi dalam 1 siklus respirasi dengan kondisi rileks. Jumlah pada pria dan wanita sama yaitu sekitar 500 ml.
•Volume inspirasi cadangan (VIC) adalah volume udara yang masih dapat di inspirasi setelah melakukan inspirasi biasa. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 3100 ml dan pada wanita sekitar 1900 ml.
•Volume ekspirasi cadangan (VEC) adalah volume udara yang masih dapat di ekspirasikan setelah melakukan ekspirasi biasa. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 1200 ml dan pada wanita sekitar 700 ml.
•Volume residu adalah volume udara yang masih terdapat dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi maksimal. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda tapi tidak terlalu signifikan, pada pria sekitar 1200 ml dan pada wanita sekitar 1100 ml.

Terdapat empat jenis kapasitas respirasi antara lain kapasitas vital, residual fungsional, inspirasi, dan kapasitas paru-paru total. Dengan masing-masing pengertian, sbb :
•Kapasitas total paru (KTP) adalah jumlah maksimal udara yang terdapat dalam paru-paru setelah melakukan inspirasi maksimal. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 6000 ml dan pada wanita sekitar 4200 ml. KTP = VT+ VIC+ VEC+ VR.
•Kapasitas vital (KV) adalah jumlah maksimal udara yang dapat di ekspirasikan setelah melakukan inspirasi maksimal. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 4800 ml dan pada wanita sekitar 3100 ml. KV = VT+ VIC+ VEC (sekitar 80 % dari volume KTP).
•Kapasitas inspirasi (KI) adalah jumlah maksimal udara yang dapat di inspirasi setelah melakukan ekspirasi normal. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 3600 ml dan pada wanita sekitar 2400 ml. KI = VT+ VIC.
•Kapasitas residual fungsional (KRF) adalah jumlah udara yang masih terdapat dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa. Jumlah pada pria dan wanita dewasa berbeda, pada pria sekitar 2400 ml dan pada wanita sekitar 1800 ml. KRF= VEC+ VR.

Jenis-Jenis Pernapasan
•Quiet Breathing
Pada quiet breathing atau eupneu, inhalasi melibatkan kontraksi otot, tapi ekshalasi merupakan proses yang pasif. Inhalasi melibatkan kontraksi otot diafragma dan interkostal eksternal.
•Forced Breathing
Disebut juga hiperpnea; melibatkan inhalasi dan ekshalasi aktif. Pada pernapasan jenis ini, otot aksesori ikut berperan dalam inhalasi, sementara pada ekshalasinya yang juga turut berperan adalah otot interkostal internal. Pada level paling maksimum forced breathing, kontraksi otot abdominal digunakan dalam ekshalasi.

Ventilasi Alveolar
Ventilasi alveolar adalah jumlah udara yang mencapai alveoli tiap menitnya. Hanya sebagian dari udara inhalasi yang mencapai permukaan alveoli. Umumnya inhalasi menarik 500 ml udara ke dalam saluran pernapasan. Sebanyak 350 ml masuk ke ruang-ruang alveolar, sisanya hanya mencapai divisi konduksi dan tidak ikut berpartisipasi dalam pertukaran gas dengan darah.
Udara di alveoli ini mengandung oksigen yang lebih sedikit dan karbon dioksida yang lebih banyak daripada komposisi di udara.

Kecepatan Respirasi
Kecepatan respirasi adalah jumlah pernapasan dalam satu menit. Kecepatan yang normal adalah 12 sampai 18 pernapasan per menit. Pernapasan pada anak-anak lebih cepat, yaitu 18-20 kali per menit.

PERTUKARAN GAS OKSIGEN DAN KARBON DIOKSIDA
Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida antara udara alveolar dan darah pulmoner terjadi melalui difusi pasif. peristiwa ini mengikuti dua hukum gas, yaitu Hukum Dalton dan Hukum Henry. Hukum Dalton penting untuk memahami peristiwa penurunan tekanan gas melalui proses difusi, sedangkan hukum Henry menjelaskan bahwa kelarutan gas mempengaruhi kecepatan difusinya.

Hukum Gas: Hukum Dalton dan Hukum Henry
Menurut hukum Dalton, setiap gas dalam campuran gas memiliki tekanannya sendiri yang disebut tekanan parsial. Tekanan parsial dilambangkan dengan Px, dengan x adalah rumus molekul gas bersangkutan. Tekanan total campuran gas merupakan penjumlahan tekanan parsial komponen-komponen gasnya. Udara atmosfer mengandung nitrogen, oksigen, uap air, karbon dioksida, dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Dengan demikian, tekanan atmosfer adalah:

Tekanan parsial gas-gas tersebut menentukan pergerakan oksigen dan karbon dioksida antara atmosfer dan paru-paru, antara paru-paru dan darah, dan antara darah dengan sel-sel tubuh. Setiap gas berdifusi melalui membran permeabel dari daerah dengan tekanan parsial lebih tinggi ke daerah dengan tekanan parsial lebih rendah. semakin besar perbedaan tekanan parsial, maka laju difusi gas akan semakin cepat.
Dibandingkan dengan udara yang masuk ke paru-paru, udara alveolar memiliki lebih sedikit O2 dan lebih banyak CO2. Hal ini disebabkan oleh dua hal. Pertama, pertukaran gas di alveoli meningkatkan komposisi CO2 dan menurunkan konsentrasi O2 udara alveolar. Kedua, ketika udara masuk melalui saluran pernafasan, udara tersebut dilembabkan. peningkatan konsentrasi uap air menyebabkan penurunan konsentrasi O2. sebaliknya, udara yang dikeluarkan dari paru-paru mengandung lebih banyak O2 dan lebih sedikit CO2 daripada udara alveolar karena udara yang dikeluarkan sebagian bercampur dengan udara pada dead space yang tidak ikut berpartisipasi dalam pertukaran gas.
Hukum Henry menyatakan bahwa kuantitas gas yang terlarut pada cairan adalah proporsional terhadap tekanan parsial dan kelarutan gas tersebut. Pada cairan tubuh, kemampuan gas untuk tetap berada di dalam larutan lebih besar ketika tekanan parsial dan kelarutannya di dalam cairan tubuh besar. CO2 terlarut lebih banyak di dalam plasma darah karena kelarutan CO2 24 kali lebih besar daripada kelarutan O2, dan walaupun kuantitas N2 paling banyak pada udara atmosfer, gas ini tidak memberikan pengaruh yang begitu signifikan terhadap tubuh karena kelarutannya di dalam plasma darah sangat rendah.
Laju pertukaran gas sistemik dan pulmoner dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
 Perbedaan tekanan parsial gas-gas; semakin besar perbedaan tekanan parsial gas-gas, maka lajudifusi semakin cepat.
 Luas permukaan pertukaran gas; jika luas permukaan pertukaran gas semakin besar, maka laju difusi akan bertambah dan sebaliknya.
 Jarak difusi; laju difusi akan semakin besar jika jarak difusinya semakin kecil.
 Berat molekul dan kelarutan gas; kelarutan gas yang besar akan mempercepat laju difusi, sedangkan besar molekul yang besar memperlambat laju difusi.
KONTROL RESPIRASI
Dalam kondisi laju respirasi yang tidak seimbang, tubuh akan berusaha mengembalikan kondisi tersebut dengan mekanisme homeostasis tubuh yang khas.
Mekanisme homeostasis yang terjadi meliputi :
1. perubahan aliran darah dan transport oksigen pada level lokal
2. perubahan laju respirasi di bawah kontrol pusat respirasi otak

Perubahan aliran darah dan pemasukan oksigen pada level lokal
Mekanisme ini merupakan mekanisme pengaturan aliran darah dan aliran udara, sebagai respon atas tekanan parsial gas CO2 dan O2. Pengaturan aliran darah erat kaitannya dengan tekanan parsial O2. Bila PO2 rendah, maka pembuluh kapiler alveolar akan mengalami vasokonstriksi. Sedangkan bila PO2 tinggi, pembuluh kapiler alveolar akan berdilatasi, sehingga banyak O2 yang diabsorpsi oleh darah.
Mekanisme pengaturan aliran udara diatur oleh aktivitas otot polos bronkiolus. Otot polos yang terdapat pada dinding bronkiolus sangat sensitif terhadap tekanan parsial CO2 di udara. Kadar CO2 yang tidak sesuai akan “dikenali” oleh otot polos ini, lalu memberikan respon berupa bronkokonstriksi atau bronkodilatasi. Bila PCO2 rendah, maka bronkiolus akan berkonstriksi. Sedangkan bila PCO2 tinggi, akan terjadi bronkodilatasi.
Kedua mekanisme yang terjadi merupakan suatu reaksi otomatis yang dilakukan tubuh, tanpa pengaruh dari sistem saraf pusat maupun perifer.

Perubahan laju respirasi di bawah kontrol pusat respirasi otak
Kontrol respirasi diatur oleh komponen involunter dan volunter. Pusat involunter di otak mengatur kerja otot respirasi dan ventilasi pulmoner. Sedangkan pusat volunter mengatur output respirasi melalui kontrol pusat pernapasan di medula oblongata atau pons, dan neuron motorik pada sumsum tulang belakang yang mengatur otot respirasi. Motor neuron pada sumsum tulang belakang ini berperan dalam proses refleks respirasi, namun dapat juga diatur secara volunter melalui jalur kortikospinal.

Kontrol Pusat Respirasi
Pusat respirasi merupakan sekelompok neuron yang tersebar luas dan terletak bilateral di dalam substansia retikularis medula oblongata dan pons. Pusat respirasi dibagi menjadi DRG (Dorsal Respiratory Group) dan VRG (Ventral Respiratory Group).
DRG merupakan kumpulan neuron yang mengatur kerja otot eksternal interkostal dan otot diafragma. DRG ini berfungsi pada seluruh proses respirasi normal.
VRG merupakan kumpulan neuron yang mengatur kerja otot respirasi aksesori, yang berfungsi saat bernapas dengan kuat, yaitu saat inhalasi maksimal dan ekshalasi aktif.
Selama respirasi normal :
a. meningkatnya aktivitas DRG selama periode 2 detik, sehingga menstimulasi otot-otot inspirasi, lalu terjadilah proses inhalasi
b. setelah 2 detik, DRG berubah menjadi inaktif, lalu dibutuhkan waktu 3 sekon untuk “quite” dan memungkinkan otot-otot inspirasi berelaksasi. Maka terjadilah ekshalasi normal (pasif)
Selama bernapas dengan kuat :
a. meningkatnya aktivitas DRG, yang menstimulasi aktivasi VRG pada otot-otot inspirasi
b. di akhir inhalasi, otot-otot ekspiratori menstimulasi otot aksesori sehingga mampu melakukan ekshalasi aktif

Apneustik dan Pneumotaxic Centers
Apneustik dan pneumotaxic center merupakan sepasang nuceli yang mempengaruhi output respirasi. Pusat pneumotaxic berfungsi membatasi lama inspirasi dan meningkatkan laju respirasi, dengan menginhibisi apneustik neuron dan membantu proses ekshalasi normal atau kuat.
Selama pernapasan normal, stimulasi dari pusat apneustik membantu peningkatan intensitas inhalasi sampai 2 sekon. Sedangkan pada pernapasan kuat, pusat apneustik dapat merespon input sensori dari nervus vagus sehingga meningkatkan laju respirasi.

Refleks Respirasi
Refleks respirasi terdiri dari :
1. Kemoreseptor refleks
2. Baroreseptor refleks
3. Hering-Breuer refleks
4. Protektif refleks

1. Kemoreseptor Refleks
Kemoreseptor refleks mengenali signal dari PCO2, pH, dan/atau PO2. Adanya signal dari bahan-bahan kimia ini membantu pusat pernapasan untuk bekerja.
Input kemoreseptor yang mempengaruhi pusat pernapasan :
a. Saraf glossofaringeal (saraf IX) yang menerima signal informasi dari carotid bodies adjacent ke carotid sinus. Carotid bodies menstimulasi penurunan pH darah atau PO2 dalan darah. Reseptor ini distimulasi oleh meningkatnya PCO2 dalam darah
b. Saraf vagus (saraf X) yang memonitor kemoreseptor di aortic bodies. Reseptor ini sensitif terhadap signal yang sama dengan saraf glossofaringeal
c. Saraf yang hanya merespon PCO2 dan pH dari cairan serebrospinal
Saraf glossofaringeal dan saraf vagus seringkali disebut periferal kemoreseptor, sedangkan saraf yang merespon cairan cerebrospinal disebut pusat kemoreseptor.

2. Baroreseptor Refleks
Refleks ini distimulasi oleh tekanan darah sistemik. Aktivitas baroresestor ini mempengaruhi pusat respirasi. Ketika tekanan darah turun, laju respirasi meningkat. Ketika tekanan darah naik, laju respirasi turun.

3. Hering-Breuer Refleks
Refleks ini dibagi menjadi :
1. Refleks inflasi : untuk menghambat overekspansi paru-paru saat pernapasan kuat
Reseptor refleks ini terletak pada jaringan otot polos di sekeliling bronkiolus dan distimulasi oleh ekspansi paru-paru.
2. Refleks deflasi : untuk menghambat pusat ekspirasi dan menstimulasi pusat inspirasi saat pau-paru mengalami deflasi.
Reseptor refleks ini terletak di dinding alveolar. Refleks ini berfungsi secara normal hanya ketika ekshalasi maksimal, ketika pusat inspirasi dan ekspirasi aktif.

4. Protektif Refleks
Refleks ini terjadi jika organ pernapasan kita terekspose oleh zat toksik, iritan kimiawi, atau stimulasi mekanik pada saluran pernapasan. Respon yang timbul adalah respon bersin, batuk, dan spasma laringeal.

Refleks Bersin
Bersin dipicu oleh iritasi pada dinding nasal cavity akibat partikel yang dianggap toksik, iritan kimia, atau stimulasi mekanik. Glotis tertutup ketika paru-paru penuh oleh udara. Otot perut dan otot internal interkostal berkontraksi mendadak, menciptakan tekanan yang mendorong udara keluar dari saluran pernapasan ketika glotis terbuka. Udara yang keluar dari laring berkecepatan 160 km/jam membawa mukus, partikel asing, dan gas iritan keluar dari saluran pernapasan memalui hidung.

Refleks Batuk
Refleks ini merupakan usaha untuk mempertahankan udara yang masuk ke paru-paru tetap dalam keadaan bersih dari benda-benda asing. Saat udara masuk, udara mengisi paru-paru dan epiglotis menutup untuk menjebak udara dalam paru-paru. Adanya zat asing di saluran pernapasan menyebabkan kontraksi otot perut, diafragma, dan otot ekspirasi lain. Akibatnya, tekanan udara di dalam paru-paru meningkat. Lalu, pita suara dan epiglotis tiba-tiba terbuka lebar sehingga udara di dalam paru-paru seperti “meledak” membawa benda asing yang berada di sepanjang saluran pernapasan terbawa keluar melalui mulut.

Pengaruh Temperatur Terhadap Sistem Respirasi
Perubahan temperature mempengaruhi tingkat saturasi (pengikatan O2 oleh Hb) hemoglobin. Jika temperature naik maka saturasi Hb turun sehingga oksigen banyak dilapas. Sebaliknya, jika temperature turun, Hb akan mengikat oksigen lebih kuat sehingga oksigen akan sulit dilepas ke jaringan. Temperatur ini mempengaruhi sistem pernapasan secara signifikan pada jaringan aktif yang panasnya terus ditingkatkan. Contoh, otot skelet aktif meningkatkan panas, dan panas ini menghangatkan darah yang mengalir melalui organ. Karena darah menjadi hangat, molekul Hb melepaskan lebih banyak oksigen.

Hemoglobin dan BPG
Sel darah merah, yang memiliki sedikit mitokondria, memproduksi adenosit trifosfat (ATP) hanya melalui glikolisis hingga terbentuk asam laktat. Proses glikolisis dalam sel darah merah juga membentuk 2,3-biphosphoglycerate atau BPG. Sel darah merah normal mengandung BPG, yang memiliki efek langsung terhadap pengikatan dan pelepasan oksigen. Pada beberapa tekanan parsial oksigen, BPG dalam konsentrasi tinggi menyebabkan oksigen dilepas oleh Hb.
Konsentrasi BPG dapat ditingkatkan oleh hormon tiroid, GH (growth hormone), epinefrin, androgen, dan PH darah yang tinggi. Hormon-hormon ini memperbaiki penyaluran oksigen ke jaringan, karena saat BPg naik, hemoglobin melepas oksigen lebih banyak sekitar 10 % . Level BPG juga naik saat PH naik. Produksi BPG menurun ketika sel darah merah sudah tua. Saat level BPG terlalu rendah, Hb semakin kuat mengikat oksigen sehingga oksigen sulit dilepas.

• is, 2009 Maret 05
• ANATOMY & FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI
BY ROSALINA (KMB I)
• Fungsi utama :
untuk memperoleh oksigen agar dapat dipergunakan oleh sel tubuh dan mengeluarkan CO2 yg dihasilkan oleh sel
• Respirasi menggambarkan 2 proses :
• Respirasi internal (seluler)
• Respirasi eksternal

Anatomi
• Traktus respiratorius dimulai dari mulut dan hidung s/d alveoli
• Terdiri dari saluran nafas bagian atas dan bagian bawah
• Saluran napas bagian atas
menyaring partikel2 udara; melembabkan dan menghangatkan udara inspirasi
Rongga hidung
• Terbentuk dari tulang dan kartilago
• Bagian hidung yang terbuka pada wajah disebut nostril nares
• Setiap nostril membentuk rongga yang disebut vestibula
• Bagian anterior vestibula : kulit & rambut (vibrissae) yg menyaring benda asing & mencegah dari inhalasi
• Bagian posterior : membran mukosa yg tersusun dr sel epitelial yg menghasilkan mukus
Faring
• Saluaran bersama resp. dan digesti
• Terdapat mekanisme refleks untuk menutup trakea selama proses menelan
Faring terbagi 3 :
• Nasofaring terletak diatas palatum lunak
• Orofaring; bagian faring yg tampak jika lidah ditekan; yg menerima udara dari nasofaring dan makanan dari rongga mulut
• Laringofaring : bagian inferior dr faring yg berfs utk resp dan digesti
Laring
• Disebut juga kotak suara
• Letak : vertebra cervikalis 4 dan 6
• Bagian posterior dari laring : esofagus
• Membatasi saluran nafas bagian atas dan bawah
• Diatas laring terdapat epiglotis yang akan menutup pada proses menelan
• Mendapat suply darah dari arteri tiroid
• Bagian internal terdiri dari lapisan otot
• Saluran nafas bagian bawah
Trakea & Bronkus
• Panjang 12 cm dg cincin kartilago
• Percabangan trakea : membentuk bronkus
karina
• Karina terletak pada T5 (ekspirasi) dan T6 (inspirasi)
Bronkiolus
• Bronkus akan terus bercabang membentuk diameter yg semakin kecil : bronkiolus
• Diujung bronkiolus terkumpul alveoli
• Dinding bronkiolus mengandung otot polos & dipersarafi oleh sistem saraf otonom, peka terhadap hormon tertentu dan zat kimia tertentu
Alveoli
• Kantung udara tipis, dapat mengembang dan berbentuk buah anggur yg terdapat diujung percabangan sal. Pernapasan
• Dinding alveolus terdiri dari lapisan sel alveolus Tipe I (membranuos pneumocytes)
• Epitel alveolus juga mengandung sel alveolus Tipe II yg mengeluarkan surfaktan
• Ruang interstitium antara kapiler dan alveolus membentuk sawar yg sangat tipis (0.2 µm)
Mekanika pernafasan
• Udara keluar-masuk paru selama proses respirasi mengikuti penurunan gradien tekanan
• Ada 3 tekanan yg berbeda yg penting pada proses vetilasi :
1. Tekanan atmosfer : 760 mmHg
2. Tekanan intrapulmonalis (intra-alveolus)
3. Tekanan intrapleura (intratoraks) : 756 mmHg
• Kohesivitas cairan pleura dan gradien tekanan transmural menjaga toraks dan paru berhadapan erat
• Saluran nafas menentukan laju aliran apabila terjadi penyempitan
• Penyesuaian saluran nafas dilakukan oleh sistem saraf otonom
• Resistensi saluran nafas meningkat pada ekspirasi dibandingkan inspirasi (asma)
Terdapat kontrol lokal yang bekerja pada otot polos saluran pernafasan
• Otot polos arteriol, otot polos bronkiolus peka terhadap perubahan yang terjadi di sekitanya, terutama konsentrasi CO2
• Otot polos vaskuler mnecocokkan aliran darah
dengan aliran udara
• Recoil elastik
mengacu seberapa mudah paru kembali ke bentuknya semula
setelah diregangkan
sifat ini menentukan kembalinya paru ke volume prainspirasi
• Compliance
usaha yg diperlukan utk mengembangkan paru
ukuran tk perubahan vol paru yg ditimbulkan oleh gradien tekanan transmural
Siklus pernafasan
• Sebelum inspirasi :
• Otot-otot pernafasan melemas
• Tidak ada udara mengalir
• Tekanan intra alveolus setara dengan tekanan atmosfir
• Awal inspirasi
• Otot inspirasi diafragma & otot interkostalis eksternal terstimulasi
• Terjadi pembesaran rongga toraks
• Inspirasi dalam :
• Kontraksi lebih kuat otot diafragma & otot interkostalis eksternal
• Mengaktifkan otot-otot tambahan pernafasan di leher
mengangkat sternum & 2 iga pertama
untuk memperbesar rongga toraks
• Akhir inspirasi :
• Otot inspirasi melemas
• Dinding dada dan paru kembali ke ukuran prainspirasi
Proses ekspirasi
• Tekanan intra-alveolus 761 mmHg
• Aliran udara keluar mengikuti penurunan gradien tekanan
• Ekspirasi aktif :
• Kontraksi otot ekspirasi (otot-otot abdomen & otot-otot enterkostalis internal)
• Mengurangi volume toraks
Pertukaran Gas
Faktor Yang mempengaruhi :
• Gradien tekanan parsial O2 dan CO2
• Luas permukaan membran alveolus
• Ketebalan sawar membran alveolus
• Koefisien difusi (daya larut gas dalam membran)
Transportasi Gas
• Oksigen
• Larut secara fisik 1.5 %
• Terikat ke Hemoglobin 98.5%
• CO2
• Larut secara fisik 10%
• Terikat ke Hemoglobin 30%
• Sebagai bikarbonat (HCO3-)
Pengkajian
• Data Demografi
• Keluhan sekarang : sesak napas, batuk, produksi sputum, hemoptysis, wheezing, stridor, chest pain
• Riwayat kesehatan sebelumnya meliputi klien dan anggota keluarga (imunisasi, hospitalisasi, pengobatan, alergi)
• Riwayat Psikososial : pekerjaan, letak geografi, lingkungan, kebiasaan, olahraga, nutrisi
Pemeriksaan fisik
Inspeksi
• Kepala dan leher
• Dada :
• Konfigurasi dinding dada (ukuran dada, simetris, catat diameter AP)
• Deformitas dada : barrel chest, pigeon chest, funnel chest, kyposkoliosis torasik
• Pergerakan dada : obs. Kedalaman resp, irama & frekuensi
• Jari-jari tangan & kaki : clubbing, warna kuku, CRT

Perkusi
teknik pengkajian dengan menggunaan ketukan pada dinding dada untuk mrnghasilkan suara
resonan, sonor
Palpasi
menggunakan tangan untuk merasakan bermacam struktur yang terdapat dibawah permukaan tubuh
• Trakea
• Dinding dada
• Taktil premitus
Auskultasi
• Normal :
• vesiculer
• Bronkial
• Bronkovesikuler
• Abnormal
• Crakles
• Ronki
• Wheezing
• Pleural friction rub

DAFTAR PUSTAKA
Dwidjo Seputro, D. 1980,. Pengantar Fisiologi Hewan. Jakarta: Gramedia.

http://35.9.122.184/images/41-AnimalNutrition

Mitchell Reece, Campbell, 2002, Biologi ,Jakarta: Erlangga
Prawirohartono Slamet.. 2005, Sains Biologi, Jakarta: Bumi Aksara
http://www.whonamedit.com/doctor.cfm/1433.html

06/20/2009 Posted by | Uncategorized | 7 Komentar

SISTEM KOORDINASI PADA HEWAN

PENDAHULUAN

Berbeda dengan tumbuhan, hewan mempunyai daya gerak, cepat tanggap terhadap rangsang eksternal, tumbuh mencapai besar tertentu, memerlukan makanan dalam bentuk kompleks dan jaringan tubuhnya lunak. Setiap individu, baik pada hewan yang uniseluler maupun pada hewan yang multiseluler, merupakan suatu unit. Hewan itu berorganisasi, berarti setiap bagian dari tubuhnya merupakan subordinate dari individu sebagai keseluruhan, baik sebagai bagian satu sel maupun seluruh sel.
Suatu organisme hidup baik yang uniseluler maupun yang multiseluler, dapat berada sebagai individu terpisah maupun sebagai suatu agregat/kumpulan yang bebas satu sama lain(koloni). Sebuah koloni hewan mungkin terdiri dari hewan uniseluler atau hewan multiseluler, namun hewan multiseluler bukan sebuah koloni hewan uniseluler. Walaupun demikian, ada juga sebuah koloni hewan multiseluler yang karena aktivitas hidupnya bermanifestasikan suatu kesatuan, maka koloni itu dianggap sebagai suatu organisme.
Sistem koordinasi merupakan suatu sistem yang mengatur kerja semua sistem organ agar dapat bekerja secara serasi. Sistem koordinasi itu bekerja untuk menerima rangsangan, mengolahnya dan kemudian meneruskannya untuk menaggapi rangsangan tadi. Setiap rangsangan-rangsanga yang kita terima melalui indera kita, akan diolah di otak. Kemudian otak akan meneruskan rangsangan tersebut ke organ yang bersangkutan. Setiap aktivitas yang terjadi di dalam tubuh, baik yang sederhana maupun yang kompleks merupakan hasil koordinasi yang rumit dan sistematis dari beberapa sistem dalam tubuh.
Sistem koordinasi pada hewan meliputi sistem saraf beserta indera dan sistem endokrin(hormon). Sistem saraf merupakan sistem yang khas bagi hewan, karena sistem saraf ini tidak dimiliki oleh tumbuhan. Sistem saraf yang dimiliki oleh hewan berbeda-beda, semakin tinggi tingkatan hewan semakin komplek sistem sarafnya.

SISTEM KOORDINASI PADA HEWAN

Sistem Koordinasi merupakan sistem saraf (pengaturan tubuh) berupa penghantaran impul saraf ke susunan saraf pusat, pemrosesan impul saraf dan perintah untuk memberi tanggapan rangsangan atau sistem yang mengatur kerja semua sistem organ agar dapat bekerja secara serasi. Sistem koordinasi pada hewan meliputi sistem saraf beserta indera dan sistem endokrin(hormon). Sistem saraf merupakan sistem yang khas bagi hewan, karena sistem saraf ini tidak dimiliki oleh tumbuhan. Sistem saraf yang dimiliki oleh hewan berbeda-beda, semakin tinggi tingkatan hewan semakin komplek sistem sarafnya.
Sistem saraf tersusun oleh berjuta-juta sel saraf yang mempunyai bentuk bervariasi. Sistem ini meliputi sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi. Dalam kegiatannya, saraf mempunyai hubungan kerja seperti mata rantai (berurutan) antara reseptor dan efektor. Reseptor adalah satu atau sekelompok sel saraf dan sel lainnya yang berfungsi mengenali rangsangan tertentu yang berasal dari luar atau dari dalam tubuh. Efektor adalah sel atau organ yang menghasilkan tanggapan terhadap rangsangan. Contohnya otot dan kelenjar. Sistem saraf terdiri dari jutaan sel saraf (neuron). Fungsi sel saraf adalah mengirimkan pesan (impuls) yang berupa rangsang atau tanggapan.
Sistem Saraf Pusat
Sistem saraf pusat meliputi otak dan sumsum tulang belakang.
1. Otak (ensefalon)
Otak mempunyai lima bagian utama, yaitu:
a. Otak besar (serebrum)
Otak besar merupakan sumber dari semua kegiatan/gerakan sadar atau sesuai dengan kehendak, walaupun ada juga beberapa gerakan refleks otak. Pada bagian korteks serebrum yang berwarna kelabu terdapat bagian penerima rangsang (area sensor) yang terletak di sebelah belakang area motor yang berfungsi mengatur gerakan sadar atau merespon rangsangan. Selain itu terdapat area asosiasi yang menghubungkan area motor dan sensorik.

Gbr. Otak dengan bagian-bagian penyusunnya
b. Otak tengah (mesensefalon)
Otak tengah terletak di depan otak kecil dan jembatan varol. Di depan otak tengah terdapat talamus dan kelenjar hipofisis yang mengatur kerja kelenjar-kelenjar endokrin. Bagian atas (dorsal) otak tengah merupakan lobus optikus yang mengatur refleks mata seperti penyempitan pupil mata, dan juga merupakan pusat pendengaran.

Gbr. Otak dan kegiatan-kegiatan yang dikontrolnya
c. Otak kecil (serebelum)
Serebelum mempunyai fungsi utama dalam koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar, keseimbangan, dan posisi tubuh. Bila ada rangsangan yang merugikan atau berbahaya maka gerakan sadar yang normal tidak mungkin dilaksanakan.

d. Jembatan varol (pons varoli)
Jembatan varol berisi serabut saraf yang menghubungkan otak kecil bagian kiri dan kanan, juga menghubungkan otak besar dan sumsum tulang belakang.
e. Sumsum sambung (medulla oblongata)
Sumsum sambung berfungsi menghantar impuls yang datang dari medula spinalis menuju ke otak. Sumsum sambung juga mempengaruhi jembatan, refleks fisiologi seperti detak jantung, tekanan darah, volume dan kecepatan respirasi, gerak alat pencernaan, dan sekresi kelenjar pencernaan. Selain itu, sumsum sambung juga mengatur gerak refleks yang lain.
2. Sumsum tulang belakang (medulla spinalis)
Pada penampang melintang sumsum tulang belakang ada bagian seperti sayap yang terbagi atas sayap atas disebut tanduk dorsal dan sayap bawah disebut tanduk ventral. Impuls sensori dari reseptor dihantar masuk ke sumsum tulang belakang melalui tanduk dorsal dan impuls motor keluar dari sumsum tulang belakang melalui tanduk ventral menuju efektor. Pada tanduk dorsal terdapat badan sel saraf penghubung (asosiasi konektor) yang akan menerima impuls dari sel saraf sensori dan akan menghantarkannya ke saraf motor. Pada bagian putih terdapat serabut saraf asosiasi. Kumpulan serabut saraf membentuk saraf (urat saraf). Urat saraf yang membawa impuls ke otak merupakan saluran asenden dan yang membawa impuls yang berupa perintah dari otak merupakan saluran desenden.

Gbr. Penampang melintang sumsum tulang belakang

Sistem Saraf Tepi

Sistem saraf tepi terdiri dari sistem saraf sadar dan sistem saraf tak sadar (sistem saraf otonom). Sistem saraf sadar mengontrol aktivitas yang kerjanya diatur oleh otak, sedangkan saraf otonom mengontrol aktivitas yang tidak dapat diatur otak antara lain denyut jantung, gerak saluran pencernaan, dan sekresi keringat.

Gbr. Saraf tepi dan aktivitas-aktivitas yang dikendalikannya
1. Sistem Saraf Sadar
Sistem saraf sadar disusun oleh saraf otak (saraf kranial), yaitu saraf-saraf yang keluar dari otak, dan saraf sumsum tulang belakang, yaitu saraf-saraf yang keluar dari sumsum tulang belakang.
Saraf otak ada 12 pasang yang terdiri dari:
1. Tiga pasang saraf sensori
2. Lima pasang saraf motor
3. Empat pasang saraf gabungan sensori dan motor
Saraf otak dikhususkan untuk daerah kepala dan leher, kecuali nervus vagus yang melewati leher ke bawah sampai daerah toraks dan rongga perut. Nervus vagus membentuk bagian saraf otonom. Oleh karena daerah jangkauannya sangat luas maka nervus vagus disebut saraf pengembara dan sekaligus merupakan saraf otak yang paling penting.
Saraf sumsum tulang belakang berjumlah 31 pasang saraf gabungan. Berdasarkan asalnya, saraf sumsum tulang belakang dibedakan atas 8 pasang saraf leher, 12 pasang saraf punggung, 5 pasang saraf pinggang, 5 pasang saraf pinggul, dan satu pasang saraf ekor.
2. Saraf Otonom
Sistem saraf otonom disusun oleh serabut saraf yang berasal dari otak maupun dari sumsum tulang belakang dan menuju organ yang bersangkutan. Dalam sistem ini terdapat beberapa jalur dan masing-masing jalur membentuk sinapsis yang kompleks dan juga membentuk ganglion. Urat saraf yang terdapat pada pangkal ganglion disebut urat saraf pra ganglion dan yang berada pada ujung ganglion disebut urat saraf post ganglion. Sistem saraf otonom dapat dibagi atas sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik. Perbedaan struktur antara saraf simpatik dan parasimpatik terletak pada posisi ganglion. Saraf simpatik mempunyai ganglion yang terletak di sepanjang tulang belakang menempel pada sumsum tulang belakang sehingga mempunyai urat pra ganglion pendek, sedangkan saraf parasimpatik mempunyai urat pra ganglion yang panjang karena ganglion menempel pada organ yang dibantu. Fungsi sistem saraf simpatik dan parasimpatik selalu berlawanan (antagonis). Sistem saraf parasimpatik terdiri dari keseluruhan “nervus vagus” bersama cabang-cabangnya ditambah dengan beberapa saraf otak lain dan saraf sumsum sambung.
Tabel Fungsi Saraf Otonom
Parasimpatik Simpatik
• mengecilkan pupil
• menstimulasi aliran ludah
• memperlambat denyut jantung
• membesarkan bronkus
• menstimulasi sekresi kelenjar pencernaan
• mengerutkan kantung kemih • memperbesar pupil
• menghambat aliran ludah
• mempercepat denyut jantung
• mengecilkan bronkus
• menghambat sekresi kelenjar pencernaan
• menghambat kontraksi kandung kemih
Struktur Sel Saraf
Setiap neuron terdiri dari satu badan sel yang di dalamnya terdapat sitoplasma dan inti sel. Dari badan sel keluar dua macam serabut saraf, yaitu dendrit dan akson (neurit).Dendrit berfungsi mengirimkan impuls ke badan sel saraf, sedangkan akson berfungsi mengirimkan impuls dari badan sel ke jaringan lain. Akson biasanya sangat panjang. Sebaliknya, dendrit pendek. Setiap neuron hanya mempunyai satu akson dan minimal satu dendrit. Kedua serabut saraf ini berisi plasma sel. Pada bagian luar akson terdapat lapisan lemak disebut mielin yang merupakan kumpulan sel Schwann yang menempel pada akson. Sel Schwann adalah sel glia yang membentuk selubung lemak di seluruh serabut saraf mielin. Membran plasma sel Schwann disebut neurilemma. Fungsi mielin adalah melindungi akson dan memberi nutrisi. Bagian dari akson yang tidak terbungkus mielin disebut nodus Ranvier, yang berfungsi mempercepat penghantaran impuls

Gbr. Sel saraf dan bagian-bagiannya
MACAM-MACAM RESEPTOR
Eksteroseptor
Eksteroseptor memberi informasi kejadian-kejadian pada permukaan tubuh hewan. Eksteroseptor adalah suatu alat penerima rangsang dari luar, misalnya bila kita digigit nyamuk atau dihinggapi serangga. Kita dapat mengetahui langsung tempat nyamuk itu menggigit dan serangga hinggap. Dengan secara refleks kita akan melakukan respon terhadap bekas gigitan tadi misalnya menggaruk bekasnya.
Indra peraba dan tekanan diketahui sebagai indera dirasakan oleh ujung-ujung saraf pada folikel-folikel rambut yaitu ujung-ujung saraf Merkel’s dan Paccini. Ujung saraf Paccini yang berbentuk ovale adalah reseptor tekanan.
Ujung saraf Merkel, Paccini dan Meisner disebut juga mekanoreseptor karena bisa menyampaikan rangsang yang disebabkan oleh rangsangan mekanis. Ujung-ujung saraf Ruffini berguna sebagai reseptor panas. Dengan ujung saraf ini kita bisa mengetahui perubahan temperatur pada permukaan kulit terutama panas. Reseptor yang demikian disebut juga termoseptor. Reseptor untuk merasakan sakit ini merupakan ujung-ujung saraf yang tersebar di seluruh tubuh.
1) Pit organ
Indera perasa panas pada beberapa hewan digunakan sebagai alat untuk menangkap mangsanya. Alat untuk penerima panas tersebut dinamakan pit organ. Pit organ ini dipunyai terutama oleh ular. Pit organ letaknya diantara mata dengan lubang hidung dan pada bagian muka pada hewan lainnya. Bentuknya berupa saluran yang berisi darah dan ujung-ujung saraf yang amat peka terhadap panas. Pit organ ini tidak bisa digolongkan ke dalam eksteroseptor karena sumber rangsang tidak berasal dari permukaan tubuh tetapi dari jarak tertentu.
2) Gurat sisi
Sistem saraf yang ditemukan pada golongan hewan Vertebrata rendah seperti pada ikan dan amfibi. Gurat sisi ini pada ikan dan amfibi tertentu merupakan suatu saluran dibawah kulit yang mempunyai saluran keluar tubuhnya. Dipermukaan tubuhnya saluran-saluran itu merupakan lubang-lubang membentuk barisan dalam satu garis. Pada saluran gurat sisi terdapat rambut-rambut sensoris yang letaknya teratur disebut neuromast. Neuromast ini mempunyai kepekaan terhadap tekanan dan arus air. Selain itu juga untuk mengetahui obyek yang bergerak berupa mangsa atau yang memangsanya.
3) Rheotaksis
Rheotaksis adalah suatu kecenderungan dari mahkluk hidup untuk menerima rangsangan mekanis dari arus air karena gerakan. Misalnya pada planaria, cacing ini akan mengadakan reaksi terhadap arus air dengan reseptor yang ada pada seluruh permukaan tubuhnya.

4) Anemotaksis
Anemotaksis adalah suatu kemampuan hewan untuk mengetahui aliran udara disekitarnya. Anemotaksis ini terdapat pada hewan terbang seperti lalat. Mereka berorientasi di udara dengan menggunakan reseptor untuk mengetahui tekanan udara, arus udara. Reseptor terdapat pada bagian dasar sayap dan pada bagian kepala.
5)Indera pengecap
Pengecap dirasakan oleh adanya reseptor pengecap yang disebut sel-sel pengecap. Reseptor ini secara konstan memberi informasi mengenai sifat-sifat zat yang masuk melalui mulut pada waktu makan, selain itu terdapat papilla pada lidah. Ada empat macam rasa kecap utama yaitu: pahit, manis, asam dan asin. Indera pengecap sangat penting untuk kelangsungan hidup hewan. Hewan yang mempunyai alat penciuman kurang tajam, maka kurang berkembang pula alat pengecapnya. Reseptor pengecap adalah suatu kemoreseptor karena dapat dirangsang oleh berbagai zat kimia.
6) Kemoreseptor
Indera penciuman dan pengecap termasuk suatu kemoreseptor, sebab indera pengecap merupakan alat yang bisa merasakan zat-zat kimia dan indera penciuman bisa mencium berbagai sifat zat kimia terutama baunya. Hewan-hewan rendah juga memiliki beberapa kemoreseptor yang berkembang baik dan berperanan penting pada kelangsungan hidupnya. Contohnya bila asam lemah diteteskan pada tubuhnya maka protozoa (Amoeba,sp) akan menggerakkan pseudopodianya, Hydra dapat membedakan makanan yang hidup dan yang mati. Kemoreseptor berfungsu juga sebagai alat simbiosis komensalisme dan parasitisme.
Proprioseptor
Informasi mengenai kedudukan tubuh dan lender dirasakan oleh propriseptor. Proprioseptor terdapat pada empat otot (otot lurik), pada tendon otot, pada selaput pembungkus otot berupa ujung saraf Paccini dan pada sendi. Proprioseptor merupakan suatu mekanoseptor. Proprioseptor penting untuk mengatur koordinasi aktifitas otot.
Interoseptor
Interoseptor menyampaikan informasi mengenai kejadian-kejadian di dalam tubuh. Di dalam tubuh hewan banyak reseptor yang secara konstan menyampaikan informasi tentang keadaan alat-alat dalam seperti jantung, paru-paru, pembuluh darah dan informasi tentang lingkungan dalam seperti kadar glukosa darah, konsentrasi ion, dan PH kepada saraf pusat. Semua reseptor diatas termasuk kedalam interoreseptor.
Selain interoseptor juga terdapat interoseptor khusus yang berfungsi sebagai alat keseimbangan. Letaknya pada telinga dalam yang disebut Labirin. Labirin terdiri atas alat keseimbangan untuk merasakan gerakan kepala yaitu saluran-saluran semisirkuler dan alat untuk mengetahui kedudukan kepala yaitu utrikulus dan sakulus.
Fotoreseptor
Hampir semua hewan mempunyai kapasitas untuk merespon terhadap cahaya. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik dan organ visual dari hewan memperlihatkan perbedaan sensitifitas terhadap gelombang cahaya yang berbeda. Disamping memperlihatkan sensitifitas teerhadap cahaya, kebanyakan hewan telah mempunyai organ penglihatan yang baik yaitu mata. Mata atau titik mata ditemukan pada Platyhelminthes, Nematelminthes, Annelida, Molluska, Arthropoda dan semua Vertebrata. Mata dibangun oleh sel-sel fotoreseptor yang menerima kualitas cahaya tertentu seperti intensitas dan warna.

Struktur mata Vertebrata
Mata mammalia merupakan organ khusus yang bentuknya hamper bundar. Gerakan bola mata dikendalikan oleh enam otot intrinsik yang diberi nama sesuai dengan temapt melekatnya. Bola mata mempunyai tiga lapisan dinding. Paling luar disebut lapisan sclera yang dibangun oleh jaringan fibrosa. Mempunyai fungsi sebagai pelindung. Sclera sebalah muka berubah menjadi transparan seperti gelas yang disebut kornea. Di permukaan luar kornea dilapisi oleh lapisan tipis transparan dan banyak mengandung pembuluh darah. Lapisan ini disebut konjungtiva. Lapisan tengah disebut lapisan koroid. Koroid dibangun oleh jaringan ikat yang mempunyai banyak pembuluh darah dengan sejumlah se-sel pigmen. Pada beberapa binatang malam pada koroid terdapat lapisan pemantul yang disebut tapetum dan pada malam hari kelihatan memantulkan cahaya. Di bagian muka mata koroid memisahkan diri dari sclera membentuk iris. Pada mamalia iris mempunyai pigmen. Lapisan yang terdalam disebut retina, merupakan lapisan saraf yang tipis, sensitif terhadap cahaya dan berisi epitel sensorik. Bayangan dari suatu benda yang kita lihat akan terbentuk pada retina.
Di belakang iris terdapat sebuah lensa cembung yang diikat oleh otot lensa. Lensa membagi mata menjadi dua buah rongga yaitu ruangan antara kornea dengan lensa (rongga muka) dan ruangan di belakang lensa (rongga belakang). Kedua rongga itu diisi cairan kental. Rongga belakang berisi vitreous humour yang transparan dan seperti jeli sedangkan rongga muka berisi aqueous humour.
Struktur retina
Retina merupakan lapisan yang sangat halus dan sangat sensitif terhadap cahaya. Retina menangkap bayangan dari obyek dari luar dan meneruskan kesan tersebut ke pusat penglihatan pada korteks serebral. Sebelum cahaya sampai pada lapisan reseptor (sel kerucut dan batang) terlebih dahulu harus menembus melewati kornea, aqueous humour, lensa , vitreous humour dan lapisan retina. Lapisan reseptor mempunyai suatu daerah yang disebut fovea yang hanya berisi sel-sel kerucut.
Penyebaran sel-sel kerucut dan sel batang pada retina mata tidak merata. Pada manusia mulai dari fovea ke bagian tepi dari retina jumlah sel kerucut makin berkurang sedang sel batang makin bertambah. Pada hewan malam retina terutama berisi sel-sel batang. Sebaliknya hewan yang aktif pada siang hari retinanya berisi sel kerucut. Sel-sel batang sangat penting untuk penglihatan pada waktu cahaya berkurang tapi tidak dapat melihat warna. Pigmen yang sensitif terhadap cahaya yang terdapat pada sel batang akan terurai oleh cahaya yang terdapat pada sel batang akan terurai oleh cahaya dan dibentuk kembali waktu gelap. Karena regerasinya lambat maka fotosintesis sel batang secara berangsur bertambah di tempat yang gelap.
Sel kerucut sangat penting untuk penglihatan di waktu terang dan dengan adanya sel-sel kerucut kita dapat melihat zat warna. Sel-sel kerucut memerlukan cahaya terang agar dapat berfungsi. Pada fovea atau bintik kuning hanya terdapat sel-sel kerucut dan tiap sel dihubungkan dengan satu serabut saraf. Sel kerucut juga mempunyai pigmen yang sensitive pada cahaya. Terdapat tiga macam pigmen, salah satu yang telah dapat diketahui adalah iodopsin. Terdapat tiga type sel kerucut yang peka terhadap sinar merah, hijau dan biru.
Warna pada penglihatan
Warna pada penglihatan Vertebrata disebabkan adanya tiga macam pigmen, msing-masing pigmen cocok dengan panjang gelombang cahaya tertentu yang sesuai dengan warna biru, hijau dan merah. Menurut teori trichromatik ketiga pigmen tersebut terdapat terpisah pada sel-sel kerucut. Pigmen-pigmen tersebut terdapat secara bersama-sama atau secara kolektif bertanggung jawab atas kesempurnaan melihat warna.
Akomodasi
Akomodasi berarti memfokuskan atau memusatkan bayangan. Pada hewan-hewan tertentu masalah akomodasi dipecahkan dengan jalan menambah dan mengurangi panjang bola mata. Akomodasi denganmengubah jarak lensa sebagai berikut:
1. Pada Cyclostomata dan Teleostei (ikan bertulang) untuk obyek yang dekat lensa tidak diubah, tapi untuk yang jauh lensa mata digerakkan ke belakang (diameter bola mata diperkecil)
2. Ikan tulang rawan, Amfibi dan bangsa ular lensa tidak diubah untuk obyek yang jauh dan digerakkan ke muka untuk obyek yang dekat (diameter bola mata bertambah).
Pada mamalia burung dan reptil (selain dari ular) lensa tidak dapat diubah jaraknya tapi dapat diubah kecembungannya. Pengaturan kecembungan lensa diatur oleh otot-otot lensa.

INDERA PENDENGARAN
Suara merupakan energi yang berupa getaran udara, air atau benda padat. Manusia dapat mendengar suara pada frekuensi antara 20-20.000 Hz. Anjing dapat mendengar suara sampai 30.000 Hz, sedangkan kelelawar mampu umtuk mendengar suara dengan frekuensi 100.000 Hz dan menggunakannya untuk orientasi waktu terbang. Tidak hanya Vertebrata saja yang dapat mendengar, tetapi hewan Avertebrata ada juga yang memiliki alat pendengar.
Alat pendengar pada Insect
Reseptor pendengaran pada serangga terdapat pada rambut-rambut sensoris, banyak diantaranya yang mempunyai sel-sel sensori yang dapat mendeteksi suara. Hampir semua serangga mempunyai reseptor yang dapat merespon getaran udara dengan frekuensi lebih dari 10 KHz.

Alat pendengaran Pisces
Selain memilki gurat sisi, ikan juga memiliki telinga dalam yang berisi reseptor untuk keseimbangan (labirin) dan reseptor pendengar. Sel-sel rambut pada gurat sisi ikan peka terhadap getaran dengan frekuensi lebih dari 200 Hz.

MEKANISME PENGHANTARAN IMPULS
Penghantaran Impuls Melalui Sel Saraf
Penghantaran impuls baik yang berupa rangsangan ataupun tanggapan melalui serabut saraf (akson) dapat terjadi karena adanya perbedaan potensial listrik antara bagian luar dan bagian dalam sel. Pada waktu sel saraf beristirahat, kutub positif terdapat di bagian luar dan kutub negatif terdapat di bagian dalam sel saraf. Diperkirakan bahwa rangsangan (stimulus) pada indra menyebabkan terjadinya pembalikan perbedaan potensial listrik sesaat. Perubahan potensial ini (depolarisasi) terjadi berurutan sepanjang serabut saraf. Kecepatan perjalanan gelombang perbedaan potensial bervariasi antara 1 sampai dengart 120 m per detik, tergantung pada diameter akson dan ada atau tidaknya selubung mielin.
Bila impuls telah lewat maka untuk sementara serabut saraf tidak dapat dilalui oleh impuls, karena terjadi perubahan potensial kembali seperti semula (potensial istirahat). Untuk dapat berfungsi kembali diperlukan waktu 1/500 sampai 1/1000 detik.
Energi yang digunakan berasal dari hasil pemapasan sel yang dilakukan oleh mitokondria dalam sel saraf.
Stimulasi yang kurang kuat atau di bawah ambang (threshold) tidak akan menghasilkan impuls yang dapat merubah potensial listrik. Tetapi bila kekuatannya di atas ambang maka impuls akan dihantarkan sampai ke ujung akson. Stimulasi yang kuat dapat menimbulkan jumlah impuls yang lebih besar pada periode waktu tertentu daripada impuls yang lemah.
Penghantaran Impuls Melalui Sinapsis
Titik temu antara terminal akson salah satu neuron dengan neuron lain dinamakan sinapsis. Setiap terminal akson membengkak membentuk tonjolan sinapsis. Di dalam sitoplasma tonjolan sinapsis terdapat struktur kumpulan membran kecil berisi neurotransmitter; yang disebut vesikula sinapsis. Neuron yang berakhir pada tonjolan sinapsis disebut neuron pra-sinapsis. Membran ujung dendrit dari sel berikutnya yang membentuk sinapsis disebut post-sinapsis. Bila impuls sampai pada ujung neuron, maka vesikula bergerak dan melebur dengan membran pra-sinapsis. Kemudian vesikula akan melepaskan neurotransmitter berupa asetilkolin. Neurontransmitter adalah suatu zat kimia yang dapat menyeberangkan impuls dari neuron pra-sinapsis ke post-sinapsis. Neurontransmitter ada bermacam-macam misalnya asetilkolin yang terdapat di seluruh tubuh, noradrenalin terdapat di sistem saraf simpatik, dan dopamin serta serotonin yang terdapat di otak. Asetilkolin kemudian berdifusi melewati celah sinapsis dan menempel pada reseptor yang terdapat pada membran post-sinapsis. Penempelan asetilkolin pada reseptor menimbulkan impuls pada sel saraf berikutnya. Bila asetilkolin sudah melaksanakan tugasnya maka akan diuraikan oleh enzim asetilkolinesterase yang dihasilkan oleh membran post-sinapsis.
Antara saraf motor dan otot terdapat sinapsis berbentuk cawan dengan membran pra-sinapsis dan membran post-sinapsis yang terbentuk dari sarkolema yang mengelilingi sel otot. Prinsip kerjanya sama dengan sinapsis saraf-saraf lainnya.

SISTEM SARAF PADA AVERTEBRATA
Sistem saraf hewan bersel satu
Tidak semua Avertebrata memiliki sistem saraf. Hewan yang tergolong Protozoa dan Porifera tidak memiliki sistem saraf. Setiap sel penyusun tubuh hewan tersebut mampu mengadakan reaksi terhadap stimulus yang diterima dan tidak ada koordinasi antara satu sel dengan sel tubuh lainnya. Hewan bersel satu seperti Amoeba dan Paramaecium meskipun tidak mempunyai urat saraf tapi protoplasmanya dapat melakukan segala kegiatan sebagai mahkluk hidup seperti iritabilitas, bergerak dan penyesuaian diri terhadap linngkungannya.
Sistem saraf pada Coelenterata
Pada Coelenterata akuatik seperti Hydra, ubur-ubur dan Anemon laut pada Mesoglea yang terletak diantara epidermis (ektoderm) dan gastrodermis (endoderm) terdapat sistem saraf diffus karena sel-sel saraf masih tersebar saling berhubungan satu sama lain menyerupai jala yang disebut saraf jala. Sistem saraf ini terdiri atas sel-sel saraf berkutub satu, berkutub dua, dan berkutub banyak yang membentuk sistem yang saling berhubungan seperti jala. Meskipun demikian impuls dari satu sel ke sel yang lainnya lewat melalui sinaps. Saraf jala sudah merupakan sistem sinaps tapi tidak mempunyai cirri-ciri sinaps.
Sistem saraf pada Echinodermata
Sistem saraf pada Echinodermata masih merupakan sistem saraf primitif. Meskipun sel-sel saraf tersusun dalam bentuk cincin saraf sekeliling rongga mulut dan mempunyai cabang ke tiap lengan, tetapi susunan saraf didalamnya masih diffus seperti jala belum ada pengelompokan dalam ganglion. Sel-sel saraf berhubungan (innervasi) dengan kaki pembuluh, duri dan lain-lain.

Gbr. Echinodermata dan bagian-bagiannya
Meskipun sistem saraf Echinodermata masih diffus seperti pada Coelenterata tapi sudah mempunyai struktur tertentu dan fungsinya sudah lebih maju. Terdapat sel saraf motorik, sel saraf sensorik dan telah ada refleks.
Pada bintang laut terdapat cincin saraf dalam cakram. Pada tiap penjuluran tubuhnya terdapat saraf radial pada sisi ventral. Saraf ini bercabang-cabang halus banyak sekali. Tiap saraf radial berakhir sebagai sebuah mata pada tiap penjuluran tubuh.
Sistem saraf pada Platyhelminthes
Platyhelminthes sudah memiliki sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi. Sel-sel saraf pada cacing pipih terkonsentrasi menjadi sebuah ganglion dengan dua lobus di bagian muka yang disebut dengan ganglion kepala atau otak primitif. Dari ganglion kepala terdapat dua tali saraf memanjang ke belakang tubuhnya membentuk seperti tangga. Karena itu disebut saraf tangga tali. Sistem saraf tepi terdiri atas saraf-saraf yang tersusun secara transversal atau melintang yang menghubungkan tali saraf dengan saraf-saraf yang lebih kecil yang terletak tersebar di semua bagian tubuh. Ganglion kepala mempunyai peran sebagai pusat sensoris yang menerima impuls dari titik mata dan reseptor lainnya pada kepala. Ganglion kepala tidak mempunyai peran untuk mengkoordinasi aktifitas otot.

Gbr. Platyhelmintes dan bagian-bagiannya

Sistem saraf pada Arthropoda
Sistem saraf pada arthropoda mempunyai struktur bilateral seperti pada cacing tanah, dan Mollusca primitif. Perkembangan yang kompleks pada otak arthropoda sangat berbeda dari spesies ke spesies tapimpada dasarnya mempunyai tiga bagian yaitu protoserebrum, deuteroserebrum dan tritoserebrum. Pada arthropoda otak merupakan stasiun relay sensorik dan mempunyai pengaruh untuk mengontrol ganglia segmental yang lebih rendah seperti pada toraks dan abdomen. Ganglia segmental pada hewan ini merupakan pusat refleks lokal.
Laba-laba mempunyai ganglion-ganglion ventral bersatu dengan ganglion dorsal, dan membentuk sebuah massa saraf yang ditembus oleh esofagus dan mengeluarkan banyak cabang. Ganglion dorsal itu sering disebut otak. Alat perasa yang pokok berupa 8 buah mata sederhana.
Pada udang terdapat otak disebuah dorsal, dengan dua buah penghubung sirkumesofageal dan sebuah rantai ganglion-ganglion di sebelah ventral. Ganglion ventral pertama besar berhubungan dengan beberapa persatuan ganglion. Saraf bercabang dari otak dan korda ventral.

Gbr. Udang (klas Crustacea) dan bagian-bagiannya
Perasa sentuhan dan perasa kimia (pembau dan peraba) pada hewan ini sangat kuat, dan organ-organnya terdapat pada alat-alat tambahan anterior. Ada 2 buah mata majemuk yang tersususn dari banyak unit optik yang disebut ommatidium. Tiap mata majemuk itu terdapat pada sebuah tangkai. Organ keseimbangan, statokis, terdapat pada dasar antenul-antenul.
Belalang mempunyai sebuah otak dorsal atau juga disebut ganglion serebral yang bilobus. Otak dorsal itu disatukan dengan korda ventral oleh dua penghubung sikumesofageal. Dalam korda ventral terdapat 3 buah ganglion toraksis dan 5 buah ganglion abdominalis. Cabang-cabang saraf keluar dari sistem saraf sentral.

Gbr. Belalang (klas Insecta) bagian-bagiannya
Antena dan palpus mungkin mengandung alat-alat (akhir saraf) untuk meraba,merasa, dan membau sesuatu. Sebuah membrana tympani terdapat pada permukaan segmen abdomen pertama. Membrana tympani itu terlibat atau terbawa serta dalam mendeteksi suara. Pada sayap dan kaki belalang sering terdapat alat-alat untuk membuat suara. Belalang mempunyai 2 buah mata majemuk yang besar-besar, terdiri dari ommatidia. Di samping itu ada 3 oselli atau 3 buah mata sederhana

Sistem saraf Annelida
Pada hewan Polychaeta terdapat ganglion serebral atau ganglion supraesofageal dapat juga disebut sebagai otak yang terletak di sebelah dorsal kepala. Ganglion supraesofageal itu dihubungkan dengan ganglion subesofageal oleh 2 buah saraf sirkumesofageal. Dari ganglion subesofageal itu mengalir ke belakang sebatang saraf ventral. Dalam setiap metamer atau segmen batang saraf ventral itu membuat tonjolan sebagai segmen ganglion. Batang saraf ventral bercabang-cabang lateral.
Palpus dan tentakel pada hewan ini merupakan indera yang menerima saraf dari ganglion supraesofageal. Terdapat mata sederhana sebanyak 4 buah. Mata sederhana itu terdiri dari kornea, lensa, dan retina sehingga analog dengan mata pada vertebrata.

Gbr. Annelida dan bagian-bagiannya
Sistem saraf pada Oligochaeta berupa sebuah ranting ganglion ventral, tiap segmen dengan satu rantai, mulai dari segmen ke-4. di samping iti ada ganglion suprafaringeal anterior yang juga disebut otak yang terletak dalam segmen ke-3. tali korda saraf di sekitar faring menghubungkan otak dengan ganglion ventral pertama. Dalam tiap metamer terdapat 3 pasang saraf yang berasal dari tali saraf ventral tersebut. Di dalam kulit cacing tanah terdapat organ-organ sensoris yang sensitive terhadap sentuhan dan cahaya.
Pada cacing tanah sudah mempunyai perkembangan sistem saraf yang lebih maju yaitu telah terbentuknya ganglia yang segmental sepanjang tubuhnya. Ganglion supraoesofagus yang disebut juga otak fungsinya masih tetap sebagai sebuah stasiun relay sensoris dari reseptor yang peka terhadap cahaya, sentuhan, dan zat kimia pada permukaan tubuh disekitarnya (bagian muka). Hewan ini mempunyai ganglion pada tiap ruas tubuhnya. Ganglia segmental tersebut dihubungkan dengan tali saraf ventral. Tiap ganglion mempunyai fungsi sebagai pusat yang menerima impuls dari saraf sensorik dari reseptor kulit yang ada disekitarnya. Selain itu terdapat serabut saraf berukuran besar yang menyebabkan otot longitudinal pada semua ruas berkontraksi bersama-sama.
Sistem saraf Mollusca
Pada tiram terdapat 3 pasang ganglion, sepasang dekat esophagus, sepasang dalam kaki, dan sepasang dekat ujung posterior massa visceral. Ganglion-ganglion itu dihubungkan satu dengan yang lain dengan serabut-serabut longitudinal dan yang anterior juga oleh serabut-serabut transversal.
Sel-sel sensori, mungkin peka terhadap sentuhan dan cahaya, terdapat di sepanjang batas mantel. Organ untuk mendeteksi gangguan keseimbangan terdapat pada tiram. Organ perasa kurang berkembang dibandingkan anggota molluska lainnya.

Gbr. Bekicot (klas Gastropoda) dan bagian-bagiannya
Pada bekicot, saraf-saraf ganglion secara rapat berpasangan sebagai saraf serebral (dorsal dari faring dan bukal), saraf kaki, saraf jeroan. Saraf-saraf dari ganglia itu melanjut keseluruh sistem organ.
Pada ujung tiap tentakel posterior (panjang) terdapat sebuah mata dengan kornea, lensa dan retina dan mungkin juga organ pencium (olfaktorius). Di bawah ganglia kaki terdapat sepasang statokis, yaitu organ keseimbangan, masing-masing mengandung benda-benda berkapur, silia dan sel-sel peraba. Dalam lapisan epidermis kepala dan kaki terdapat pula struktur peraba.
Pada gastropoda, serebral atau ganglion suboeofagus mempunyai peran untuk mengontrol ganglia yang lebih bawah. Aktifitas refleks atau gerakan pada hewan ini dikontrol oleh aktifitas 4 pasang ganglion yaitu ganglia serebral, pedal, pleural, dan viseral. Pada Cephalopoda (cumu-cumi, gurita) terdapat otak yang kompleks karena adanya penggabungan berbagai ganglia yang letaknya mengelilingi oesofagus. Karena itu otaknya mempunyai bagian supraoesofagus dan suboesofagus. Pada bagian suboesofagus terdapat pusat pernafasan untuk inspirasi dan ekspirasi. Selain itu terdapat pula bagian yang termasuk ganglia pedal dan branchial yang mengontrol lengan dan tentakel. Sedangkan bagian otak supraoesofagus berisi pusat motorik, pusat sensorik utama yang berupa lobus untuk pembau, dan kompleks dorsal vertikal.

Gbr. Cumi-cumi (klas Cephalopoda) dan bagian-bagiannya

SISTEM SARAF PADA VERTEBRATA
Sistem saraf Pisces
Ikan perak mempunyai otak yang pendek. Lobus olfaktorius, hemisfer serebral, dan diensefalon kecil, sedang lobus optikus dan serebellum besar. Ada 10 pasang saraf kranial. Korda saraf tertutup dengan lengkung-lengkung neural sehingga mengakibatkan saraf spinal berpasangan pada tiap segmen tubuh.
Terdapat pada ikan bertulang menulang yaitu saku olfaktoris pada moncong dengan sel-sel yang sensitif terhadap substansi yang larut dalam air, kuncup perasa di sekitar mulut. Mata lebar mungkin hanya jelas untuk melihat dekat, tetapi dapat digunakan untuk mendeteksi benda-benda yang bergerak diatas permukaan air atau di darat didekatnya. Telinga dalam dengan 3 saluran semisirkular, dan sebuah otolit untuk keseimbangan. Ikan tidak mempunyai telinga tengah jadi tidak ada gendang telinga. Oleh sebab itu, vibrasi atau suara diterima dan diteruskan melalui kepala atau tubuh. Garis lateral tubuh mempunyai perluasan di daerah kepala dan berguna untuk mendeteksi perubahan tekanan arus air (seperti menghindar dari batu-batuan). Garis lateral itu diinervasi oleh saraf kranial ke X (N. vagus),oleh sebab itu beberapa ahli berpendapat bahwa telinga tengah pada vertebrata air berasal sama seperti garis lateral.
Sistem saraf Amphibi
Otak terbagi atas lima bagian dan serebellum merupakan bagian yang terkecil. Ada 10 saraf kranial. Tiga saraf pertama membentuk pleksus brakeal. Saraf ke-7, ke-8, dan ke-9 membentuk pleksus iskiadikus.
Mata dengan kelopak mata atas dan kelopak mata bawah, dan ada lagi kelopak mata yang ketiga yang transparan (membran niktitans). Mata digerakkan oleh 6 otot, yaitu oto-otot superior, inferior, rektus internal, rektus eksternal, oblikus interior, dan oblikus superior.
Telinga dengan organ pendengar dan keseimbangan yang berupa 3 szlurzn semisirkular, yaitu vertikal anterior, vertikal posterior, dan horizontal. Membran timpani (dalam telinga tengah, tetapi tidak ada telinga luar), membawa implus-implus ke kolumella (tulang tipis dalam telinga tengah yang memancarkan implus-implus melalui stapes ke koklea).
Sistem saraf Reptil

Gbr. Reptil dan bagian-bagiannya
Otak dengan dua lobus olfaktorius yang panjang, hemisfer serebral, 2 lobus optikus, serebellum, medulla oblongata yang melanjut ke korda saraf. Di bawah hemisfer serebral terdapat traktus optikus dan syaraf optikus, infundibulum, dan hipofisis. Terdapat 12 pasang syaraf kranial. Pasangan-pasangan syaraf spinal menuju ke somit-somit tubuh.
Pada lidah terdapat kuncup-kuncup perasa, dan terdapat organ pembau pada rungga hidung. Mata dengan kelenjar air mata. Telinganya seperti telinga vertebrata rendah. Saluran auditori eksternal tertutup kulit, dengan membran tympani. Telinga dalam dengan tiga saluran semi sirkular untuk mendengar. Dari ruang tympani ada saluran eustachius dan bermuara dalam faring di belakang hidung dalam.
Sistem saraf Aves
Bentuk otak dan bagian-bagiannya tipikal pada burung. Lobus olfaktorius kecil, serebrum besar sekali. Pada ventro-kaudal serebrum terletak serebellum dan ventral lobus optikus.lubang telinga nampak dari luar, dengan meatus auditoris eksternal terus kemembran tympani (gendang telinga). Telinga tengah dengan saluran-saluran semi sirkulat terus ke koklea. Pendengaran burung dara sangat baik. Dari telinga tengah ada saluran eustachius menuju ke faring dan bermuara pada langit-langitt bagian belakang.
Hidung sebagai organ pembau dimulai dengan dua lubang hidung yang berupa celah pada dorsal paruh. Indra pencium pada burung kurang baik. Mata besar dengan pekten yaitu sebuah membran bervaskulasi dan berpikmen yang melekat pada mangkuk optik, dan melanjut kedalam humor vitreus. Syaraf optik memasuki sklera mata di tempat yanag disebut bingkai skleral. Mata dengan kelenjar air mata. Penglihatan terhadap warna sangat tajam dan cepat berakomodasi pada berbagai jarak.
Sistem saraf Mammalia
Cerebrum besar jika dibandingkan dengan keseluruhan otak. Serebelum juga besar dan berlobus lateral 2 buah. Lobus optikus ada 4 buah. Setiap bagian lateralnya dibagi oleh alur transversal menjadi lobus anterior dan posterior.
Mempunyai telinga luar. Gelombang suara disalurkan melalui meatus auditori eksternal ke membran tympani. Telinga tengah mengandung 3 buah osikel auditori. Koklea agak berkelok. Mata tidak mengandung pekten (seperti yang terdapat pada burung). Di banding dengan vertebrata yang lebih rendah, maka pada kelinci membran olfaktori lebih luas, organ pembau lebih efektif, karena membran olfaktori itu lebih luas. Hal itu disebabkan karena papan-papan tulang dalam rongga hidung bergulung-gulung membentuk kurva.
SISTEM ENDOKRIN (HORMON)
Hormon adalah senyawa organik yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin (kelenjar buntu). Hormon berfungsi mengatur pertumbuhan, reproduksi, tingkah laku, keseimbangan dan metabolisme. Hormon masuk ke dalam peredaran darah menuju organ target. Jumlah yang dibutuhkan sedikit namun mempunyai kemampuan kerja yang besar dan lama pengaruhnya karena hormon mempengaruhi kerja organ dan sel.
Hormon memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Diproduksi dan disekresikan ke dalam darah oleh sel kelenjar endokrin dalam jumlah sangat kecil
2. Mengadakan interaksi dengan reseptor khusus yang terdapoat di sel target
3. Memiliki pengaruh mengaktifkan enzim khusus
4.Memiliki pengaruh tidak hanya terhadap satu sel target,tetapi dapat juga mempengaruhi beberapa sel target belainan.
Hormon terdiri dari 2 jenis berdasarkan struktur kimiawinya yaitu hormon yang terbuat dari peptida (hormon peptida) dan hormon yang terbuat dari kolesterol (hormon steroid). Perbedaan saraf dan hormon adalah saraf bekerja cepat dan pengaruhnya cepat hilang. Sedangkan hormon bekerja lambat dan pengaruhnya lama. Berdasarkan waktu pembuatan, kelenjar yang menghasilkan hormon terbagi atas kelenjar yang bekerja sepanjang waktu ,contohnya: kelenjar hipofisis,tiroid,pankreas,adrenal, serta kelenjar yang bekerja pada usia tertentu, contohnya: kelenjar reproduksi dan kelenjar timus.
Hormon dikeluarkan dan masuk ke aliran darah dalam konsentrasi rendah hingga menuju ke organ atau sel target. Beberapa hormon membutuhkan substansi pembawa seperti protein agar tetap berada di dalam darah. Hormon lainnya membutuhkan substansi yang disebut dengan reservoir hormon supaya kadar hormon tetap konstan dan terhindar dari reaksi penguraian kimia. Saat hormon sampai pada sel target, hormon harus dikenali oleh protein yang terdapat di sel yang disebut reseptor. Molekul khusus dalam sel yang disebut duta kedua (second messenger) membawa informasi dari hormon ke dalam sel.
Kelenjar Endokrin dan Hormon yang Dihasilkan
Dalam tubuh manusia ada tujuh kelenjar endokrin yang penting, yaitu hipofisis, tiroid, paratiroid, kelenjar adrenalin (anak ginjal), pankreas, ovarium, dan testis.

a. Hipofisis
Kelenjar ini terletak pada dasar otak besar dan menghasilkan bermacam-macam hormon yang mengatur kegiatan kelenjar lainnya. Oleh karena itu kelenjar hipofisis disebut master gland. Kelenjar hipofisis dibagi menjadi tiga bagian, yaitu bagian anterior, bagian tengah, dan bagian posterior.
b. Tiroid (Kelenjar Gondok)
Tiroid merupakan kelenjar yang berbentuk cuping kembar dan di antara keduanya dapat daerah yang menggenting. Kelenjar ini terdapat di bawah jakun di depan trakea. Kelenjar tiroid menghasilkan hormon tiroksin yang mempengaruhi metabolisme sel tubuh dan pengaturan suhu tubuh.
Tiroksin mengandung banyak iodium. Kekurangan iodium dalam makanan dalam waktu panjang mengakibatkan pembesaran kelenjar gondok karena kelenjar ini harus bekerja keras untuk membentuk tiroksin. Kekurangan tiroksin menurunkan kecepatan metabolisme sehingga pertumbuhan lambat dan kecerdasan menurun. Bila ini terjadi pada anak-anak mengakibatkan kretinisme, yaitu kelainan fisik dan mental yang menyebabkan anak tumbuh kerdil dan idiot. Kekurangan iodium yang masih ringan dapat diperbaiki dengan menambahkan garam iodium di dalam makanan.
Produksi tiroksin yang berlebihan menyebabkan penyakit eksoftalmik tiroid (Morbus Basedowi) dengan gejala sebagai berikut; kecepatan metabolisme meningkat, denyut nadi bertambah, gelisah, gugup, dan merasa demam. Gejala lain yang nampak adalah bola mata menonjol keluar (eksoftalmus) dan kelenjar tiroid membesar.
c. Paratiroid / Kelenjar Anak Gondok
Paratiroid menempel pada kelenjar tiroid. Kelenjar ini menghasilkan parathormon yang berfungsi mengatur kandungan fosfor dan kalsium dalam darah. Kekurangan hormon ini menyebabkan tetani dengan gejala: kadar kapur dalam darah menurun, kejang di tangan dan kaki, jari-jari tangan membengkok ke arah pangkal, gelisah, sukar tidur, dan kesemutan.
Tumor paratiroid menyebabkan kadar parathormon terlalu banyak di dalam darah. Hal ini mengakibatkan terambilnya fosfor dan kalsium dalam tulang, sehingga urin banyak mengandung kapur dan fosfor. Pada orang yang terserang penyakit ini tulang mudah sekali patah. Penyakit ini disebut von Recklinghousen.
d. Kelenjar Adrenal/Suprarenal/ Anak Ginjal
Kelenjar ini berbentuk bola, menempel pada bagian atas ginjal. Pada setiap ginjal terdapat satu kelenjar suprarenal dan dibagi atas dua bagian, yaitu bagian luar (korteks) dan bagian tengah (medula).
Kerusakan pada bagian korteks mengakibatkan penyakit Addison dengan gejala sebagai berikut: timbul kelelahan, nafsu makan berkurang, mual, muntahmuntah, terasa sakit di dalam tubuh. Dalam keadaan ketakutan atau dalam keadaan bahaya, produksi adrenalin meningkat sehingga denyut jantung meningkat dan memompa darah lebih banyak. Gejala lainnya adalah melebarnya saluran bronkiolus, melebarnya pupil mata, kelopak mata terbuka lebar, dan diikuti dengan rambut berdiri.
e. Pankreas
Ada beberapa kelompok sel pada pankreas yang dikenal sebagai pulau Langerhans berfungsi sebagai kelenjar endokrin yang menghasilkan hormon insulin. Hormon ini berfungsi mengatur konsentrasi glukosa dalam darah. Kelebihan glukosa akan dibawa ke sel hati dan selanjutnya akan dirombak menjadi glikogen untuk disimpan. Kekurangan hormon ini akan menyebabkan penyakit diabetes. Selain menghasilkan insulin, pankreas juga menghasilkan hormon glukagon yang bekerja antagonis dengan hormon insulin.
f. Ovarium
Ovarium merupakan organ reproduksi wanita. Selain menghasilkan sel telur, ovarium juga menghasilkan hormon. Ada dua macam hormon yang dihasilkan ovarium yaitu sebagai berikut.
Estrogen
Hormon ini dihasilkan oleh Folikel Graaf. Pembentukan estrogen dirangsang oleh FSH. Fungsi estrogen ialah menimbulkan dan mempertahankan tanda-tanda kelamin sekunder pada wanita. Tanda-tanda kelamin sekunder adalah ciri-ciri yang dapat membedakan wanita dengan pria tanpa melihat kelaminnya. Contohnya, perkembangan pinggul dan payudara pada wanita dan kulit menjadi bertambah halus.
Progesteron
Hormon ini dihasilkan oleh korpus luteum. Pembentukannya dirangsang oleh LH dan berfungsi menyiapkan dinding uterus agar dapat menerima telur yang sudah dibuahi.
Plasenta membentuk estrogen dan progesteron selama kehamilan guna mencegah pembentukan FSH dan LH. Dengan demikian, kedua hormon ini dapat mempertahankan kehamilan.
g. Testis
Seperti halnya ovarium, testis adalah organ reproduksi khusus pada pria. Selain menghasilkan sperma, testis berfungsi sebagai kelenjar endokrin yang menghasilkan hormon androgen, yaitu testosteron. Testosteron berfungsi menimbulkan dan memelihara kelangsungan tanda-tanda kelamin sekunder. Misalnya suaranya membesar, mempunyai kumis, dan jakun.
Sistem Hormon pada Hewan
Sel-sel neurosekresi terdapat pada terutama hewan rendah kecuali hewan bersel satu. Pada Coelenterata dan annelida tidak terdaopat kelenjar endokrin tapi mekanisme neurosekresi mengatur pertumbuhan dan reproduksi. Demikian juga pada cacing pipih dan nematoda hanya mempunyai mekanisme neurosekresi. Hewan rendah yang mempunyai kelenjar endokrin ialah Cephalopoda, Arthropoda dan hewan yang lebih kompleks lainya. Pada Crustacea terdapat kelenjar sinus pada insekta ada korpus kardiakum.kedua kelenjar tersebut sama dengan neurohipofisis (hipofisis bagaian belakang) pada vertebrat. Jadi pada dasarnya hewan rendah maupun vertebrata terdapat suatu hub ungan antara sistem syaraf dengan kelenjar endokrin. Hipotisis pada vertebrata disebut kelenjar neuroendokrin.
Coelenterata
Pada Coelenterata selurah sistem syaraf bekerja sebagai sistem neurosekresi. Misalnya pada ubur-ubur syaraf cincin sirkum oral dengan serabut radialnya mempunyai sel-sel neurosekresi. Neurohormon belum diketahui strukturnya tapi mempunyai fungsi penting misalnya untuk proses melepaskan gamet.
Platyhelminthes
Pada cacing pipih sel-sel neurosekresi terdapat pada ganglion otak. Fungsinya belum diketahui tapi diduga belum mempunyai peranan dalam proses regenerasi.

Annelida
Sel-sel neurosekresi pada annelida terdapat pada ganglion supraoesofagus, ganglion suboesufagus dan ganglion ventral. Neuro hormon pada cacing tanah banyak diselidiki peran neurohormon pada annelida ialah dalam fungsi:
1. Tumbuh dan regenerasi
2. Transformasi somatik berkenaan dengan reproduksi
3. Pemotongan ganda dan perkembangan seksual
4. Menentukan ciri-ciri kelamin luar (sekunder)
5. Penyembuhan luka
Mollusca
Sel neurosekresi terdapat pada gangloin otak molluska. Pada molluska terdapat pula kelenjar endokrin seperti pada vertebrata. Kelenjar tersebut misalnya kelenjar optik pada Octopus.
Pada sejenis siput jika tentakel dibuang hasilnya pembentukan telur pada ovotestis dipercepat. Jika ekstrak tentakel disuntikkan merangsang produksi sperma. Ekstrak ganglion otak merangsang produksi telur. Dari contoh diatas menunjukkan bahwa baik otak maupun tentakel berisi sel-sel neurosekresi yang menghasilkan hormon (neurohormon). Neurohormon dari tentakel merangsang produksi sperma sedang dari otak merangsang perkembangan telur. Pada octopus proses kedewasaan juga diatur oleh sel-sel neurosekresi yang mempengaruhi pertumbuhan ovarium dan testes. Jadi hubungan ganglion otak-kelenjar optik-gonade pada octopus sama seperti hubungan hipotalamus-hipofisisgonade pada vertebrata.
Crustacea (udang-udangan)
Mekanisme neurosekresi pada udang-udangan sangat kompleks dan sangat erat hubungannya dengan sistem saraf dan ganglionnya. Diantaranya hormon yang penting adalah:
1) Beberapa Neurohormon Tangkai Mata
Terdapat beberapa neurohormon yang berasal dari ganglia optik yang letaknya pada tangkai mata:
• Hormon Pigmen Retina
• Kromatorotrofin
• Hormon Hiperglikemik
• Hormon Inhibitor Ovarium
• Hormon Inhibitor Pengelupasan (Moulting)
2) Organ Y
3) Kelenjar Androgen Pada Jantan
4) Ovarium
Insecta
Hampir semua hormon dihasilkan sel neurosekresi dari ganglion otak dan ganglia lainnya yang dapat ditemukan pada protoserebrum, tritoserebrum, ganglion suboesofagus dan ganglia ventral.

Hewan diketahui juga menghasilkan sejumlah hormon yaitu :
Juvenil hormone(JH), merangsang perubahan serangga dari bentuk ulat ke larva. Hormon ini tidak dihasilkan ketika serangga mencapai bentuk dewasanya.
Ecdysone, merangsang perubahan atau pergantian kulit serangga. Hormon ini bekerja antagonis dengan JH.
Octopamine, menaikkan kadar penggunaan glukosa oleh otot.
Adipokinetic Hormone, mempercepat perubahan lemak menjadi energi.
Bovine Somatotropin(BST),meningkatkan produksi susu pada ternak.

PENUTUP

• Sistem koordinasi merupakan suatu sistem yang mengatur kerja semua sistem organ agar dapat bekerja secara serasi.
• Sistem koordinasi itu bekerja untuk menerima rangsangan, mengolahnya dan kemudian meneruskannya untuk menaggapi rangsangan tadi.
• Setiap rangsangan-rangsanga yang kita terima melalui indera kita, akan diolah di otak. Kemudian otak akan meneruskan rangsangan tersebut ke organ yang bersangkutan. Setiap aktivitas yang terjadi di dalam tubuh, baik yang sederhana maupun yang kompleks merupakan hasil koordinasi yang rumit dan sistematis dari beberapa sistem dalam tubuh.
• Sistem koordinasi pada hewan meliputi sistem saraf beserta indera dan sistem endokrin(hormon).
• Sistem saraf merupakan sistem yang khas bagi hewan, karena sistem saraf ini tidak dimiliki oleh tumbuhan.
• Sistem saraf yang dimiliki oleh hewan berbeda-beda, semakin tinggi tingkatan hewan semakin komplek sistem sarafnya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymoous,2009. Sistem koordinasi pada hewan vertebrata. http //free. vlsm. Praweda /biologi. diakses tanggal 14 maret 2009.
Brotowidjoyo, M. 1989. Zoologi Dasar. Penerbit Erlangga: Jakarta
Kimball, John W,1994. Biologi Edisi Kelima. Erlangga. Jakarta.
Syamsuri, I. 2004. Biologi. Penerbit Erlangga: Jakarta
Anonymous. 2006. “Sistem koordinasi” (online) http://www.modulonline.co.id

IKLAN

CV ZAIF ILMIAH (BIRO JASA PEMBUATAN PTK, KARYA ILMIAH, PPT PEMBELAJARAN, RPP, SILABUS, DLL))

Ingin membuat PTK tapi merasa sulit???? Ingin membuat Karya Ilmiah tetapi kesusahan??? Ingin membuat presentasi powerpoint untu pembelajaran merasa sulit dan gaptek????? Ingin membuat RPP dan silabus serta perangkat pembelajaran tetapi susah????? Kini tidak usah bingung lagi ada Pak Zaif yang siap membantu berbagai kesulitan dan kesusahan yang anda hadapi di bidang pendidikan di CV Zaif Ilmiah semua masalah anda di bidang pendidikan akan dibantu, ingin membuat PTK saya bantu, membuat Karya Ilmiah saya bantu, membuat berbagai perangkat pembelajaran saya bantu untuk info lebih lanjut hubungi Contact Person 081938633462 INSYA ALLAH semua kesulitan dan kesusahan anda akan ada solusinya jangan lupa hubungi Pak Zaif di nomer 081938633462 ATAU lewat E-mail di zaifbio@gmail.com. DIJAMIN PTK ATAU KARYA ILMIAHNYA BARU LANGSUNG DIBIKINKAN BUKAN STOK LAMA ATAU COPY PASTE SEHINGGA DIJAMIN ORIGINALITASNYA TERIMA KASIH DAN SALAM GURU SUKSES PAK ZAIF

IKLAN

Ingin kaos bertema PENDIDIKAN DAN PEMBELAJARAN?, bosan dengan kaos yang ada?, ingin mengedukasi keluarga atau murid dengan pembelajaran. HANYA KAMI SATU-SATUNYA DI INDONESIA PERTAMA KALI KAOS BERTEMA PENDIDIKAN DAN PEMBELAJARAN COCOK DIPAKAI UNTUK SEMUA KALANGAN DAN MEMBERI KESAN EDUKASI DAN PEMBELAJARAN DALAM SETIAP PEMAKAIAANYA

Jangan lupa kunjungi web kami di http://os-kaos.com/ untuk melihat berbagai koleksi kaos pendidikan dan pembelajaran dari kami like juga FP kami di https://www.facebook.com/oskaos1745

Fast Respon CP : 081938633462 dan 082331864747

ee9f2fe2-288a-4081-829e-cac8538debd6wallpaper

06/20/2009 Posted by | Fisiologi Hewan | 24 Komentar

METABOLISME HEWAN

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metabolisme sel adalah proses-proses pengubahan biokamis yang terjadi di dalam sel dan dapat di bedakan menjadi anabolisme atau penyusunan dan katabolisme atau penguraian. Penyusunan pada sel-sel hewan tidak seperti yang dalam sel tumbuhan, akan tetapi katabolismenya mempunyai kesamaan dengan sel tumbuhan meliputi peristiwa respirasi, yaitu pembokaran zat-zat makanan menjadi energi.
Tanaman dan binatang mengambil makanan yang terdiri atas protoplasma yang dibuat dari bahan protein, karbohidrat, dan lemak bersama-sama vitamin-vitamin, garam-garam dan air. Air dan garam anorganik diserap dari saluran pncernaan tanpa perubahan tetapi material protoplasmatis harus diubah sebelum dipergunakan. Sistim pencernaan ini merupakan suatu laboratorium.
Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolism total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.
Tiap hari kita membutuhkan paling sedikit 5000-6000 kalori yang diperinci sebagai berikut: 8 jam tidur membutuhkan 568 kal, 8 jam bangun membutuhkan 736 kkal, 8 jam badan aktif membutuhkan 1568 kkal (minimum). Kebanyakan hanya 15% energi yang diambil dai makanan yang dipakai sebagai sumber energi mekanik. Kebutuhan kalori tergantung dari umur, sex, pekerjaan, akifitasnya.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:
 Apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan?
 Bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan?

1.3 Tujuan Penulisan
Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan dan bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan.

1.4 Manfaat Penulisan
Penulisan ini memberikan beberapa manfaat terutama dalam aspek akademis dimana masyarakat dapat mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan dan bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan.

BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pembagian Metabolisme

2.1.1 Katabolisme
Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya. Termasuk didalamnya reaksi pemecahan dan oksidasi molekul makanan seperti reaksi yang menangkap energi dari cahaya matahari. Fungsi reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolisme.
Sifat dasar yang pasti dari reaksi katabolisme berbeda pada setiap organisme, dimana molekul organik digunakan sebagai sumber energi pada organotrof, sementara litotrof menggunakan substrat anorganik dan fototrof menangkap cahaya matahari sebagai energi kimia. Tetapi, bentuk reaksi katabolisme yang berbeda-beda ini tergantung dari reaksi redoks yang meliputi transfer elektron dari donor tereduksi seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida, atau ion besi ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat, atau sulfat. Pada hewan reaksi katabolisme meliputi molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Pada organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan sianobakteria, reaksi transfer elektron ini tidak menghasilkan energi, tetapi digunakan sebagai tempat menyimpan energi yang diserap dari cahaya matahari.
Urutan yang paling umum dari reaksi katabolik pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahapan utama. Pertama, molekul organik besar seperti protein, polisakarida, atau lemak dicerna menjadi molekul yang lebih kecil di luar sel. Kemudian, molekul-molekul yang lebih kecil ini diambil oleh sel-sel dan masih diubah menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (Asetil KoA), yang melepaskan energi. Akhirnya, kelompok asetil pada KoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida pada siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, dan melepaskan energi yang disimpan dengan cara mereduksi koenzim Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD+) menjadi NADH.
Pada setiap organisme, untuk menghasilkan energi tersebut dapat dibagi dalam dua cara, yaitu sebagai berikut.
1. Respirasi seluler atau respirasi aerob, yaitu reaksi yang menggunakan oksigen sebagai bahan bakar organik. Secara umum keseluruhan proses pada respirasi seluler berlangsung sebagai berikut:
Senyawa organik + Oksigen —> Karbon dioksida + Air + Energi
Termasuk ke dalam reaksi seluler adalah reaksi glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron, dimana diantara glikolisis dan siklus Krebs terdapat sebuah reaksi antara yang disebut dekarboksilasi oksidatif.
2. Fermentasi, atau respirasi anaerob, yaitu proses pemecahan molekul yang berlangsung tanpa bantuan oksigen. Termasuk ke dalam fermentasi adalah fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol, dan fermentasi asam cuka.
Pada hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh aktivitas hidup yang memerlukan energi. Aktivitas hidup yang memerlukan energi, antara lain sebagai berikut.
1. Kerja mekanis:
Salah satu bentuk kerja mekanis adalah lokomosi. Kerja mekanis selalu terjadi jika sel otot berkontraksi.
2. Transpor Aktif:
Dalam transpor aktif, sel-sel harus mengeluarkan energi untuk mengangkut molekul zat atau ion yang melawan gradien konsentrasi zat.
3. Produksi Panas
Energi panas penting bagi tubuh burung dan hewan menyusui. Energi panas ini, umumnya timbul sebagai hasil sampingan transformasi energi dalam sel. Misalnya, pada proses kontraksi otot, terjadi pemecahan ATP. Disamping timbul energi mekanik, timbul juga energi panas.
Contoh katabolisme adalah proses pernapasan sel atau respirasi.
Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.
Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan atas :
A. Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas, jadi oksigen merupakan senyawa penerima hidrogen terakhir.
B. Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Jadi sebagai penerima hidrogen terakhir bukan oksigen tetapi senyawa-senyawa tertentu seperti asam piruvat, asetaldehid.
A. Respirasi Aerob
Respirasi sel secara Aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu :
1. Glikolisis
 Berlangsung di Sitoplasma
 Berlangsung secara anaerob
 Mengubah satu molekul glukosa (senyawa berkarbon 6) menjadi dua molekul asam piruvat (senyawa berkarbon 3)
 Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk tiap molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat.
• Berlangsung pada matriks mitokondria.
• Mengubah Asam Piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2).
• Dihasilkan 1 NADH dan CO2, untuk tiap molekul Asam Piruvat menjadi Asetil-KoA.
3. Daur Krebs
 Berlangsung pada metriks motokondria
 Mengubah Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2) menjadi CO2 (senyawa berkarbon 1).
 Untuk tiap molekul senyawa Asetil-KoA dihasilkan IATP, 1 FADH dan3 NADH.
4. Rantai Pengangkutan Elektron
NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen. Satu molekul NADH akan melepaskan / menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan melepaskan / menghasilkan 2 ATP.
Tabel Jumlah ATP Yang Dihasilkan Selama Respirasi Sel :
Proses Jenis ekseptor Jumlah ATP yang dihasilkan
Glikolisis
Glukosa–> 2 asam piruvat
2 NADH
2 ATP
Reaksi antara
2 asam piruvat–>2 asetil KoA + 2 CO2
2 NADH
Siklus Krebs
2 asetil KoA–> 4 CO2
6 NADH
2 FADH2
2 ATP
Transfer elektron
10 NADH + 5 O2 –>10 NAD + H O
2 FADH + O2 –>2 FAD + 2 H2O
30 ATP
4 ATP
Pada proses glikolisis digunakan 2 molekul ATP sehingga hasil bersih ATP = 38-2 = 36.
B. Respirasi Anaerob
Pada respirasi Anaerob jalur yang ditempuh meliputi :
1. Glikolisis
2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).
Fermentasi Alkohol :
Aseptornya : Aseltadehid, hasilnya etanol, terjadi pada sel tumbuhan
Reaksi : C6 H 12O6 2 C2 H5 OH + 2 CO2 + 2 ATP
Glukosa Etanol
Fermentasi Laktat
Aseptornya : Asam Piruvat, hasilnya Asam Laktat, terjadi pada sel hewan.
Reaksi : C6 H 12O6 C3 H6 O3 + 2 ATP
Glukosa As, Laktat
Katabolisme Lemak dan Protein
Katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol yang merupakan senyawa dengan 3 atom C dapat dirubah menjadi gliseral dehid 3-fosfat. Selanjutnya gliseral dehid 3-fosfat mengikuti jalur glikolisis sehingga terbentuk piruvat. Sedangkan asam lemak dapat dipecah menjadi molekul-molekul dengan 2 atom C. Molekul dengan 2 atom C ini kemudian diubah menjadi asetil koenzim A. Kalian dapat menghitung satu.
Asam amino dihasilkan dari proses hidrolisis protein. Setelah gugus amino dari asam amino dilepas, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga diubah menjadi asetil koenzim A. Gugus amino yang dilepas dari asam amino dibawa ke hati untuk diubah menjadi amoniak (NH3) dan dibuang lewat urine, 1 gram protein menghasilkan energi yang sama dengan 1 gram karbohirat.
2.2 Jalur Umum Metabolisme
2.2.1 Metabolisme Karbohidrat
Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu glikoprotein serta proteoglikan. Peristiwa yang dialami unsur-unsur makanan setelah dicerna dan diserap adalah METABOLISME INTERMEDIAT. Jadi metabolisme intermediat mencakup suatu bidang luas yang berupaya memahami bukan saja lintasan metabolik yang dialami oleh masing-masing molekul, tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus metabolit melewati lintasan tersebut.
Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:
1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)
Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.
2. Lintasan katabolik (pemecahan)
Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.
3. Lintasan amfibolik (persimpangan)
Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.

Siklus asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur persimpangan jalur katabolisme dan anabolisme) (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan protein dari makanan. Secara berurutan, produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak serta gliserol dan asam amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.

Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.

Beberapa jalur metabolisme karbohidrat
Glikolisis
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:
1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)
2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi  2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut (pada setiap tahap, lihat dan hubungkan dengan Gambar Lintasan detail metabolisme karbohidrat):
1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisir oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat. ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)
Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.
Mg2+
Glukosa + ATP  glukosa 6-fosfat + ADP

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer -glukosa 6-fosfat.

-D-glukosa 6-fosfat  -D-fruktosa 6-fosfat
3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)

-D-fruktosa 6-fosfat + ATP  D-fruktosa 1,6-bifosfat

4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat

5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.

D-gliseraldehid 3-fosfat  dihidroksiaseton fosfat
6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.

D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+

Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada NAD.
Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)
Catatan:
Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir oleh enzim fosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.

1,3-bifosfogliserat + ADP  3-fosfogliserat + ATP
Catatan:
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.
3-fosfogliserat  2-fosfogliserat

9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi.
Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.
2-fosfogliserat  fosfoenol piruvat + H2O
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.
Fosfoenol piruvat + ADP  piruvat + ATP
Catatan:
Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.

Piruvat + NADH + H+  L(+)-Laktat + NAD+
Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).
Kesimpulan:
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat :+ 4P
- hasil oksidasi respirasi :+ 6P
- jumlah :+10P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
+ 8P

Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat :+ 4P
- hasil oksidasi respirasi :+ 0P
- jumlah :+ 4P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
+ 2P

Oksidasi Piruvat
Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks -keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.
Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat.
Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:
1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.
2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.
3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.
4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.
Piruvat + NAD+ + KoA  Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

Siklus Asam Sitrat
Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-COKoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.
Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.

Siklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein
(dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.
Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

Lintasan detail Siklus Kreb’s (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:
1. Kondensasi awal asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir oleh enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatan karbon ke karbon di antara atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA, diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester KoA yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam bentuk panas dalam jumlah besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan sempurna.
Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O  Sitrat + KoA
2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase) yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-sulfur (Fe:S). Konversi ini berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: dehidrasi menjadi sis-akonitat, yang sebagian di antaranya terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.

Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil KoA mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat. Senyawa terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan sitrat.
3. Isositrat mengalami dehidrogenasi membentuk oksalosuksinat dengan adanya enzim isositrat dehidrogenase. Di antara enzim ini ada yang spesifik NAD+, hanya ditemukan di dalam mitokondria. Dua enzim lainnya bersifat spesifik NADP+ dan masing-masing secara berurutan dijumpai di dalam mitokondria serta sitosol. Oksidasi terkait rantai respirasi terhadap isositrat berlangsung hampir sempurna melalui enzim yang bergantung NAD+.

Isositrat + NAD+  Oksalosuksinat  –ketoglutarat + CO2 + NADH + H+
(terikat enzim)
Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi –ketoglutarat yang juga dikatalisir oleh enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+ merupakan komponen penting reaksi dekarboksilasi. Oksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada enzim sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.
4. Selanjutnya –ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif melalui cara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat, dengan kedua substrat berupa asam –keto.

–ketoglutarat + NAD+ + KoA  Suksinil KoA + CO2 + NADH + H+
Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks –ketoglutarat dehidrogenase, juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks piruvat dehidrogenase, contohnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA, dan menghasilkan pembentukan suksinil KoA (tioester berenergi tinggi). Arsenit menghambat reaksi di atas sehingga menyebabkan penumpukan –ketoglutarat.
5. Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil KoA menjadi suksinat dengan adanya peran enzim suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase).

Suksinil KoA + Pi + ADP  Suksinat + ATP + KoA
Dalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contoh pembentukan fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan energi bebas dari dekarboksilasi oksidatif –ketoglutarat cukup memadai untuk menghasilkan ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NADH (setara dengan 3P.
6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan kembali oksaloasetat.
Suksinat + FAD  Fumarat + FADH2
Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks. Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil dehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada fumarat untuk menghasilkan malat.
Fumarat + H2O  L-malat
Enzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air kepada ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.
Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupa enzim malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.
L-Malat + NAD+  oksaloasetat + NADH + H+
Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dan suksinat dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada kenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut merupakan isoenzim).
Energi Yang Dihasilkan Dalam Siklus Asam Sitrat
Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).
Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.

Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:
1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P
2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P
3. Pada tingkat substrat = 1P
Jumlah = 12P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:
1. Glikolisis : 8P
2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P
3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P
Jumlah : 38P

Glikogenesis
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.
Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.
Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer -D-Glukosa yang bercabang.
Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otot hanya terkuras secara bermakna setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.
Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.

Enz-P + Glukosa 6-fosfat Enz + Glukosa 1,6-bifosfat  Enz-P + Glukosa 1-fosfat

3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat  UDPGlc + PPi

Uridin difosfat glukosa (UDPGlc) (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.

UDPGlc + (C6)n  UDP + (C6)n+1
Glikogen Glikogen

Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 14 untuk membentuk rantai pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.
6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 14 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 16 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1glukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.

Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan pada bagan berikut :

Biosintesis glikogen (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).
Glikogenolisis
Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 14 glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang 16.

(C6)n + Pi  (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat
Glikogen Glikogen

Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 16 terpajan. Hidrolisis ikatan 16 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Tahap-tahap glikogenolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Glukoneogenesis
Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh.
Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.
Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai berikut:
1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Kreb’s. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.
2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.

Ringkasan jalur glukoneogenesis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Lintasan metabolisme karbohidrat, lipid dan protein. Perhatikan jalur glukoneogenesis yaitu masuknya lipid dan asam amino ke dalam lintasan (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Glukoneogenesis dari bahan protein. Dalam hal ini protein telah dipecah menjadi berbagai macam asam amino (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

2.1.2 Metabolisme Asam Amino
Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel berikut.
Contoh protein turnover.
Protein Turnover rate (waktu paruh)
Enzim
Di dalam hati
Di dalam plasma
Hemoglobin
Otot
Kolagen
7-10 menit
10 hari
10 hari
120 hari
180 hari
1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:
- Struktur basa nitrogen DNA dan RNA
- Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim dll.
- Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.
- Hormon dan fosfolipid
Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur Metabolik Utama Dari Asam Amino
Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme Asam Amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.
Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkan asam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam siklus asam sitrat untuk produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea
Sintesis Asam Amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan ketogenik.
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.
Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.
Asam amino non-esensial Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
Asam amino esensial Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis Glutamat dan Aspartat
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat
Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis Alanin
Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.
Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:
1. Secara langsung melalui degradasi protein
2. Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).
Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis Sistein
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)
SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase.
Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.
Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis Tirosin
Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.
Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis Ornitin dan Prolin
Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.
Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid didaur secara spontan menjadi Δ1pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis Serin
Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.
Biosintesis Glisin
Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF.
Biosintesis Aspartat, Asparagin, Glutamat dan Glutamin
Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.
Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.
Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.

BAB III
KESIMPULAN
1) Metabolisme sel adalah proses-proses pengubahan biokamis yang terjadi di dalam sel dan dapat di bedakan menjadi anabolisme atau penyusunan dan katabolisme atau penguraian. Penyusunan pada sel-sel hewan tidak seperti yang dalam sel tumbuhan, akan tetapi katabolismenya mempunyai kesamaan dengan sel tumbuhan meliputi peristiwa respirasi, yaitu pembokaran zat-zat makanan menjadi energi.
2) Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya.
3) Jalur Umum Metabolisme
a) Metabolisme Karbohidrat
Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.

b) Metabolisme Asam Amino
Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover)

DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2009.Health Vitamin-Vitamin. http://blog.its.ac.id/dyah03tc. Diakses tanggal 10 Maret 2009.
Anonymous. 2009.Metabolisme Karbohidrat.http://shilaw.blogsome.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009
Anonymous. 2009. Siklus Krebs.http://verafun.multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009
Anonymous.2009. Peran Adiponektin dalam Gangguan Metabolisme Lemak.http://multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009
Anonymous.2009.Anabolisme.http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/Biologi%203.htm. Diakses tanggal 10 Maret 2009
Hendrotomo, Muhardi. 2009. Pemberian Nutrisi Parenteral pada Penderita Gangguan Pencernaan.http://search.yahoo.com/search?fr=ytff-acd&p=&ei=UTF-8 . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Misbah Djalinz .2009. Pemberian Dini Makanan lewat Pipa pada Pasien Postoperasi
http://search.alot.com/web?q=&pr=tbar&src_id=11125&client_id=9878683f1c9898a8a42cacb8&camp_id=-1&install_time=2009-03- . Diakses tanggal 10 Maret 2009

06/20/2009 Posted by | Fisiologi Hewan | Tinggalkan komentar

MAKALAH GENETIKA DASAR

PENDAHULUAN

Genetika disebut juga ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin), artinya suku bangsa-bangsa atau asal-usul. Secara “Etimologi”kata genetika berasal dari kata genos dalam bahasa latin, yang berarti asal mula kejadian. Namun, genetika bukanlah ilmu tentang asal mula kejadian meskipun pada batas-batas tertentu memang ada kaitannya dengan hal itu juga. Genitika adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk alih informasi hayati dari generasi kegenerasi. Oleh karena cara berlangsungnya alih informasi hayati tersebut mendasari adanya perbedaan dan persamaan sifat diantara individu organisme, maka dengan singkat dapat pula dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang pewarisan sifat .Dalam ilmu ini dipelajari bagaimana sifat keturunan (hereditas) itu diwariskan kepada anak cucu, serta variasi yang mungkin timbul didalamnya.

Ilmu ini tidak cocok diterjemah dengan ilmu kebakaran, karena sebagaimana tampak nanti, bahan sifat keturunan itu tidaklah bersifat baka. Selalu mengalami perubahan, berangsur atau mendadak. Seluruh makluk bumi mengalami evolusi termasuk manusia. Evolusi itu terjadi karena perubahan bahan sifat keturunan, dan dilaksanakan oleh seleksi alam.

Genitika perlu dipelajari, agar kita dapat mengetahui sifat-sifat keturunan kita sendiri serta setiap makhuk hidup yang berada dilingkungan kita. kita sebagai manusia tidak hidup autonom dan terinsolir dari makhuk lain sekitar kita tapi kita menjalin ekosistem dengan mereka. karena itu selain kita harus mengetahui sifat-sifat menurun dalam tubuh kita, juga pada tumbuhan dan hewan. Lagi pula prinsip-prinsep genetika itu dapat disebut sama saja bagi seluruh makluk. Karena manusia sulit dipakai sebagai objek atau bahan percobaan genetis, kita mempelajari hukum-hukumnya lewat sifat menurun yang terkandung dalam tubuh-tumbuhan dan hewan sekitar. Genetika bisa sebagai ilmu pengetahuan murni, bisa pula sebagai ilmu pengetahuan terapan. Sebagai ilmu pengetahuan murni ia harus ditunjang oleh ilmu pengetahuan dasar lain seperti kimia, fisika dan metematika juga ilmu pengetahuan dasar dalam bidang biologi sendiri seperti bioselluler, histologi, biokimia, fiosiologi, anatomi, embriologi, taksonomi dan evolusi. Sebagai ilmu pengetahuan terapan ia menunjang banyak bidang kegiatan ilmiah dan pelayanan kebutuhan masyarakat.

SEJARAH PERKEMBAGAN

Sejarah perkembangan genetika sebagai ilmu pengetahuan dimulai menjelang akhir abad ke 19 ketika seorang biarawan austria bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan analisis yang cermat dengan interpretasi yang tepat atas hasil-hasil percobaan persilangannya pada tanaman kacang ercis (Pisum satifum). Sebenarnya, Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan- percobaan persilangan. Akan tetapi, berbeda dengan para pendahulunya yang melihat setiap individu dengan keseluruhan sifatnya yang kompleks, Mendel mengamati pola pewarisan sifat demi sifat sehingga menjadi lebih mudah untuk diikuti. Deduksinya mengenai pola pewarisan sifat ini kemudian menjadi landasan utama bagi perkembangan genetika sebagai suatu cabang ilmu pengetahuan, dan Mendelpun di akui sebagai bapak genetika.

Karya Mendel tentang pola pewarisan sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings of the Brunn Society for Natural History. Namun, selama lebih dari 30 tahun tidak pernah ada peneliti lain yang memperhatikannya. Baru pada tahun 1900 tiga orang ahli botani secara terpisah, yaitu Hugo de Vries di belanda, Carl Correns di jerman dan Eric von Tschermak-Seysenegg di Austria, melihat bukti kebenaran prinsip-prinsip Mendel pada penelitian mereka masing-masing. Semenjak saat itu hingga lebih kurang pertengahan abad ke-20 berbagai percobaan persilangan atas dasar prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian di bidang genetika. Hal ini menandai berlangsungnya suatu era yang dinamakan genetika klasik.

Selanjutnya, pada awal abad ke-20 ketika biokimia mulai berkembang sebagai cabang ilmu pengetahuan baru, para ahli genetika tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang hakekat materi genetik, khususnya mengenai sifat biokimianya. Pada tahun 1920-an, dan kemudian tahun 1940-an, terungkap bahwa senyawa kimia materi genetika adalah asam dioksiribonekleat (DNA). Dengan ditemukannya model struktur molekul DNA pada tahun1953 oleh J.D.Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang baru, yaitu genetika molekuler.

Perkembangan penelitian genetika molekuler terjadi demikian pesatnya. Jika ilmu pengetahuan pada umumnya mengalami perkembangan dua kali lipat (doubling time) dalam satu dasa warsa, maka hal itu pada genetika molekuler hanyalah dua tahun. Bahkan, perkembangan yang lebih revolusioner dapat disaksikan semenjak tahun 1970-an, yaitu pada saat dikenalnya teknologi manipulasi molekul DNA atau teknologi DNA rekombinan atau dengan istilah yang lebih populer disebut rekayasa genetika.

Saat ini sudah menjadi berita biasa apabila organisme- organisme seperti domba, babi dan kera, didapatkan melalui teknik rekayasa genetika yang disebut kloning . sementara itu, pada manusia telah di lakukan pemetaan seluruh genom atau dikenal sebagai proyek genom manusia (human genom project), yang diluncurkan pada tahun 1990 dan diharapkan selesai pada tahun 2005. ternyata pelaksaan proyek ini berjalan justru lebih cepat dua tahun dari pada jadwal yang telah ditentukan.

KONTRIBUSI KE BIDANG-BIDANG LAIN

Sebagai ilmu pengetahuan dasar, genetika dengan konsep-konsep di dalamnya dapat berinteraksi dengan berbagai bidang lain untuk memberikan kontribusi terapannya.

1. Pertanian

Di antara kontribusinya pada berbagai bidang, kontribusi genetika di bidang pertanian, khususnya pemuliaan tanaman dan ternak, boleh dikatakan paling tua. Persilangan-persilangan konvensional yang dilanjutkan dengan seleksi untuk merakit bibit unggul, baik tanaman maupun ternak, menjadi jauh lebih efisien berkat bantuan pengetahuan genetika. Demikian pula, teknik-teknik khusus pemulian seperti mutasi, kultur jaringan, dan fusi protoplasma kemajuannya banyak dicapai dengan pengetahuan genetika. Dewasa ini beberapa produk pertanian, terutama pangan, yang berasal dari organisme hasil rekayasa genetika atau genetically modified organism (GMO) telah dipasarkan cukup luas meskipun masih sering mengundang kontroversi tentang keamanan.

Contoh lain dari perkembangan ilmu genetika dibidang pertanian adalah di temukanya cara baru dalam mengatasi serangga hama yaitu dengan cara perakitan tanaman tahan serangga hama melalui teknik rekayasa genetik. Salah satu kendala dalam produksi suatu komoditas tanaman di negara yang beriklim tropis dan lembab adalah serangan organisme pengganggu tumbuhan (OPT) seperti serangga hama dan patogen tumbuhan. Bahkan pada tanaman tertentu seperti padi.

Serangga hama masih merupakan kendala utama dan menjadi masalah serius, misalnya wereng coklat dan peng-gerek batang. Di negara tertentu se-perti Amerika Serikat (AS), kerugian akibat kerusakan yang ditimbulkan serangga hama seperti penggerek jagung dan penggerek buah kapas bisa mencapai jutaan dolar AS. Usaha pengendalian yang biasa dilakukan petani adalah menggunakan cara bercocok tanam yang tepat yang meliputi penanaman Hak Cipta  2002, Balitbio varie-tas tahan dan pergiliran tanaman, serta penyemprotan insektisida.

Di negara maju, seperti AS, untuk menanggulangi OPT dari jenis serangga hama, petani sudah menggunakan insektida hayati yang berasal dari bakteri Bacillus thuri-ngiensis (Bt) selama lebih dari 30 tahun. Namun secara komersial produksi insektisida hayati terbatas dan pengaruh perlindungannya hanya berumur pendek. Selain pengendalian dengan insektisida, petani juga menggunakan varietas tahan. Penggunaan varietas tahan merupakan cara pengendalian serangga hama yang murah dan ramahlingkungan. Perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan melalui modifikasi genetic baik dengan pemuliaan tanaman secara konvensional maupun dengan bioteknologi khususnya tek-nologi rekayasa genetik. Kadang-kadang dalam perakitan

varietas tanaman tahan serangga hama, pemulia konvensional menghadapi suatu kendala yang sulit dipecah-kan, yaitu langkanya atau tidak ada-nya sumber gen ketahanan di da-lam koleksi plama nutfah. Contoh sumber gen ketahanan yang langka adalah gen ketahanan terhadap se-rangga hama, misalnya penggerek batang

padi, penggerek polong ke-delai, hama boleng ubi jalar, peng-gerek buah kapas (cotton bolworm), dan penggerek jagung (Herman, 1997). Akhir-akhir ini, ke-sulitan pemulia konvensional terse-but dapat diatasi dengan teknologi rekayasa genetik melalui tanaman transgenik (Herman, 1996).

Pemulian dan perekayasa genetik mempunyai tujuan yang sama. Pemulia ta-naman secara konvensional mela-kukan persilangan dan atau seleksi, sedangkan perekayasa genetik mengembangkan secara terus menerus dan memanfaatkan teknik isola-si dan transfer gen dari sifat yang di-inginkan. Melalui rekayasa genetik sudah dihasilkan tanaman transgenic yang memiliki sifat baru seperti ketahan-an terhadap serangga hama atau herbisida atau peningkatan kualitas hasil. Tanaman transgenik tahan serangga hama tersebut sudah banyak ditanam dan dipasarkan di berbagai negara (James, 2002a). Sedangkan di Indonesia, tanaman transgenik tahan serangga hama baru pada taraf penelitian perakitannya. Dalam makalah ini akan dijelaskan tentang tanaman transgenic tahan serangga hama, perkembangan tanaman transgenic secara global, dan status tanaman transgenik di Indonesia.

2. Kesehatan

Salah satu contoh klasik kontrubusi genetika di bidang kesehatan adalah diagnosis dan perawatan penyakit fenilketonurani (PKU). Penyakit ini merupakan penyakit menurun yang disebabkan oleh mutasi gen pengatur katabolisme fenilalanin sehingga timbunan kelebihan fenilalanin akan dijumpai di dalam aliran darah sebagai derivat-derivat yang meracuni sistem syaraaf pusat. Dengan diet fenilalanin yang sangat ketat, bayai tersebut dapat terhindar dari penyakit PKU meskipun gen mutan penyebabnya sendiri sebenarnya tidak diperbaiki.

Beberapa penyakit genetika lainnya telah dapat diatasi dampaknya dengan cara seperti itu. Meskipun demikia, hingga sekarang masih banyak penyakit yang menjadi tantangan para peneliti dari kalangan kedokteran dan genetika untuk menanganinya seperti perkembangannya resistensi bakteri patogen terhadap antibiotok, penyakit-penyakit kanker, dan sindrom hilangnya kekebalan bawaan atau acquired immunodeficiency syndrome (AIDS).

Contoh lain dari perkembangan ilmu genetika dibidang kesehatan adalah proyek genom manusia yang dipelopori oleh amerika serikat dimana proyek ini akan menguraikan 100.000 gen manusia. Diperkirakan pada abad XXI mendatang akan muncul bidang kedokteran baru yang disebut ilmu kedokteran prediktif (predictive medicine). Munculnya ilmu kedokteran tersebut di mungkinkan karena pada abad XXI mendatang, diperkirakan seluruh informasi dari genom manusia yang mengandung 100.000 gen akan teridentifikasi. Dengan diketahuinya genom manusia dapat digunakan memprediksi berbagai penyakit, artinya dengan ilmu kedoktran prediktif dapat diketahui kemungkinan seseorang mengalami kanker payudara atau kanker calon rental dengan melakukan analisa terhadap kombinasi gen-gen yang dipunyai orang tersebut.

3. Industri farmasi

Teknik rekayasa genetika memungkinkan dilakukannya pemotongan molekul DNA tertentu. Selanjutnya, fragmen-fragmen DNA hasil pemotongan ini disambungkan dengan molekul DNAlain sehingga terbentuk molekul DNA rekombinan. Apabila molekul DNA rekombinan dimasukkan kedalam suatu sel bakteri yang sangat cepat pertumbuhannya, misalnya Escherichia coli, maka dengan mudah akan diperoleh salinan molekul DNA rekombinan dalam jumlah besar dan waktu yang singkat. Jika molekul DNA rekombinan tersebut membawa gen yang bermanfaat bagi kepentingan manusia, maka berarti gen ini telah diperbanyak dengan cara yang mudah dan cepat. Prinsip kerja semacam ini telah banyak di terapkan diberbagai industri yang memproduksi biomolekul penting seperti insulin, interferon, dan beberapa hormon pertumbuhan.

4. Hukum

Sengketa dipengadilan untuk menentukan ayah kandung bagi seorang anak secara klasik sering diatasi melalui pengujian golongan darah. Pada kasus-kasus tertentu cara ini dapat menyelesaikan masalah dengan cukup memuaskan, tetapi tidak jarang hasil yang diperoleh kurang meyakinkan. Belakangan ini dikenal cara yang jauh lebih canggih, yaitu uji DNA. Dengan membandingkan pola restriksi pada molekul DNA anak,ibu, dan orang yang dicurigai sebagai ayah kandung anak, maka dapat diketahui benar tidaknya kecurigaan tersebut.

Dalam kasus-kasus kejahatan seperti pembunuhan, pemerkosaan, dan bahkan teror pengeboman, teknik rekayasa genetika dapat diterapkan untuk memastikan benar tidaknya tersangka sebagai pelaku. Jika tersangka masih hidup pengujian dilakukan dengan membandingkan DNA tersangka dengan DNA objek yang tertinggal di tempat kejadian, misalnya rambut atau sperma. Cara ini dikenal sebagai sebagia sidik jari DNA (DNA finger printing). Akan tetapi, jika tersangka mati dan tubuhnya hancur, maka DNA dari bagian-bagian tubuh tersangka dicocokkan pola restruksinya dengan DNA kedua orang tuanya atau saudara-saudaranya yang masih hidup.

5. Kemasyarakatan dan kemanusiaan

Di negara-negara maju, terutama di kota-kata besarnya, dewasa ini dapat dijumpai klinik konsultasi genetik yang antara lain berperan dalm memberikan pelayanan konsultasi perkawinan. Berdasarkan atas data sifat-sifat genetik, khususnya penyakit genetik, pada kedua belah pihak yang akan menikah, dapat dijelaskan berbagai kemungkinan penyakit genetik yang akan diderita oleh anak mereka, dan juga besar kecilnya kemungkinan tersebut.

Contoh kontribusi pengetahuan genetika di bidang kemanusiaan antara lain dapat di lihat pada gerakan yang dinamakan eugenika, yaitu gerakan yang berupaya untuk memperbaiki kualitas genetika manusia. Jadi, dengan gerakan ini sifat-sifat positif manusia akan di kembangkan, sedangkan sifat-sifat negatifnya ditekan. Di berbagai negara, terutama di negara-negara berkembang, gerakan eugenika masih sering dianggap tabu. Selain itu, ada tantangan yang cukup besar bagi keberhasilan gerakan ini karena pada kenyataannya orang yang tingkat kecerdasannya tinggi dengan status sosial ekonomi yang tinggi pula biasanya hanya mempunyai anak sedikit. Sebaliknya, orang dengan tingkat kecerdasan dan status sosial-ekonomi rendah umumnya justru akan beranak banyak.

KESIMPULAN

Genetika disebut juga ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin), artinya suku bangsa-bangsa atau asal-usul. Secara “Etimologi”kata genetika berasal dari kata genos dalam bahasa latin, yang berarti asal mula kejadian. Genitika adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk alih informasi hayati dari generasi kegenerasi. Oleh karena cara berlangsungnya alih informasi hayati tersebut mendasari adanya perbedaan dan persamaan sifat diantara individu organisme, maka dengan singkat dapat pula dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang pewarisan sifat.

Karya Mendel tentang pola pewarisan sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings of the Brunn Society for Natural History. Namun, selama lebih dari 30 tahun tidak pernah ada peneliti lain yang memperhatikannya. Baru pada tahun 1900 tiga orang ahli botani secara terpisah, yaitu Hugo de Vries di belanda, Carl Correns di jerman dan Eric von Tschermak-Seysenegg di Austria, melihat bukti kebenaran prinsip-prinsip Mendel pada penelitian mereka masing-masing. Semenjak saat itu hingga lebih kurang pertengahan abad ke-20 berbagai percobaan persilangan atas dasar prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian di bidang genetika. Hal ini menandai berlangsungnya suatu era yang dinamakan genetika klasik.

Seiring berkembangnya jaman, ilmu genetika semakin mengalami perkembangan bahkan ilmu genetika sudah banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari dalam berbagai bidang diantaranya pertanian, kesehatan, industri farmasi, hukum serta kemasyarakatan dan kemanusiaan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous.2002. Genetika dasar. http http://www.Buletin AgroBio.co.id. Diakses tanggal 11 maret 2009

Anonymous.2009. Genetika.http.wikipedia.com. Diakses tanggal 12 maret 2009

Anonymous.2009. Sejarah Genetika. http://open door.com. di askes tanggal 13 maret 2009.

Anonymous.2009. Faktor Genetika Pada Skizofrenia. www. Skizofrenia.com. di askes pada tanggal 12 maret 2009.

Aminullah, Erman. 20009. Perkembangan Penerapan Bioteknologi dan Rekayasa Genetika Dalam Kesehatan. www.portalkable/files/cdk/html.diakses pada tanggal 12 Maret 2009.

Moeljopawiro, Sugiono. 2001. Paradigma Baru Pemanfaatkan Sumberdaya Genetika Untuk Pembangunan Genetika Pertaniaan. www.bioteknologi untuk indonesia abad 21. di akses pada 10 Maret 2009

Neil Campbell. 2002. Biologi. Erlangga: Jakarta

Suryo.1992.Genetika Strata 1. Universitas Gajah Mada: Jogjakarta

06/12/2009 Posted by | Genetika Dasar | 26 Komentar

METABOLISME HEWAN

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Metabolisme sel adalah proses-proses pengubahan biokamis yang terjadi di dalam sel dan dapat di bedakan menjadi anabolisme atau penyusunan dan katabolisme atau penguraian. Penyusunan pada sel-sel hewan tidak seperti yang dalam sel tumbuhan, akan tetapi katabolismenya mempunyai kesamaan dengan sel tumbuhan meliputi peristiwa respirasi, yaitu pembokaran zat-zat makanan menjadi energi.

Tanaman dan binatang mengambil makanan yang terdiri atas protoplasma yang dibuat dari bahan protein, karbohidrat, dan lemak bersama-sama vitamin-vitamin, garam-garam dan air. Air dan garam anorganik diserap dari saluran pncernaan tanpa perubahan tetapi material protoplasmatis harus diubah sebelum dipergunakan. Sistim pencernaan ini merupakan suatu laboratorium.

Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolism total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.

Tiap hari kita membutuhkan paling sedikit 5000-6000 kalori yang diperinci sebagai berikut: 8 jam tidur membutuhkan 568 kal, 8 jam bangun membutuhkan 736 kkal, 8 jam badan aktif membutuhkan 1568 kkal (minimum). Kebanyakan hanya 15% energi yang diambil dai makanan yang dipakai sebagai sumber energi mekanik. Kebutuhan kalori tergantung dari umur, sex, pekerjaan, akifitasnya.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:

Ø      Apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan?

Ø      Bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan?

1.3 Tujuan Penulisan

Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan dan bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan.

1.4 Manfaat Penulisan

Penulisan ini memberikan beberapa manfaat terutama dalam aspek akademis dimana masyarakat dapat mengetahui apa sajakah jenis-jenis metabolism yang ada pada hewan  dan bagaimanakah cara kerja dari tiap metabolism untuk membantu kehidupan hewan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pembagian Metabolisme

2.1.1 Anabolisme

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis. Selain itu juga. anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.

Selain dua macam energi diatas, reaksi anabolisme juga menggunakan energi dari hasil reaksi katabolisme, yang berupa ATP. Agar asam amino dapat disusun menjadi protein, asam amino tersebut harus diaktifkan terlebih dahulu. Energi untuk aktivasi asam amino tersebut berasal dari ATP. Agar molekul glukosa dapat disusun dalam pati atau selulosa, maka molekul itu juga harus diaktifkan terlebih dahulu, dan energi yang diperlukan juga didapat dari ATP. Proses sintesis lemak juga memerlukan ATP.

Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, pengaktivasian senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

Senyawa kompleks yang disintesis organisme tersebut adalah senyawa organik atau senyawa hidrokarbon. Autotrof, seperti tumbuhan, dapat membentuk molekul organik kompleks di sel seperti polisakarida dan protein dari molekul sederhana seperti karbon dioksida dan air. Di lain pihak, heterotrof, seperti manusia dan hewan, tidak dapat menyusun senyawa organik sendiri. Jika organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi cahaya disebut fotoautotrof, sementara itu organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi kimia disebut kemoautotrof.

Reaksi anabolisme menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat dibutuhkan oleh banyak organisme, baik organisme produsen (tumbuhan) maupun organisme konsumen (hewan, manusia). Beberapa contoh hasil anabolisme adalah glikogen, lemak, dan protein berguna sebagai bahan bakar cadangan untuk katabolisme, serta molekul protein, protein-karbohidrat, dan protein lipid yang merupakan komponen struktural yang esensial dari organisme, baik ekstrasel maupun intrasel.

Beberapa macam proses anabolisme yang terjadi pada hewan diantaranya:

1.      Kemosintesis

adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.
Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri). Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:

Contoh, bakteri nitrit : Nitrosomonas, Nitrosococcus

E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\efgerf_files\clip_image011.gif 2NH3 + 3O2 2 HNO2 + 2H2 O  +Energi

contoh, Bakteri nitrat : Nitrobacter

E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\efgerf_files\clip_image012.gif 2 HNO2 +  O2 2HNO3 + Energi

contoh, Bakteri belerang : Thiobacillus, Bagiatoa

E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\efgerf_files\clip_image013.gif 2S + 2H2 O + 3O2 2H2 SO4 +  284, 4 kal.

Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ———-> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

2.      Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

Sintesis Lemak dari Karbohidrat:

Glukosa diurai menjadi piruvat  —>   gliserol

Glukosa diubah  —> gula fosfat  —> asetilKo-A —>   asam lemak.

Gliserol+ asam lemak .—> lemak.

Sintesis Lemak dari Protein:

Protein——–>  Asam Amino protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat —> Asetil Ko-A. Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat –> gliserol –> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak. Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

3.      Sintesis Protein

Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida. Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai “pengatur sintesis protein”. Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

2.1.2 Katabolisme

Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya. Termasuk didalamnya reaksi pemecahan dan oksidasi molekul makanan seperti reaksi yang menangkap energi dari cahaya matahari. Fungsi reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolisme.

Sifat dasar yang pasti dari reaksi katabolisme berbeda pada setiap organisme, dimana molekul organik digunakan sebagai sumber energi pada organotrof, sementara litotrof menggunakan substrat anorganik dan fototrof menangkap cahaya matahari sebagai energi kimia. Tetapi, bentuk reaksi katabolisme yang berbeda-beda ini tergantung dari reaksi redoks yang meliputi transfer elektron dari donor tereduksi seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida, atau ion besi ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat, atau sulfat. Pada hewan reaksi katabolisme meliputi molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Pada organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan sianobakteria, reaksi transfer elektron ini tidak menghasilkan energi, tetapi digunakan sebagai tempat menyimpan energi yang diserap dari cahaya matahari.

Urutan yang paling umum dari reaksi katabolik pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahapan utama. Pertama, molekul organik besar seperti protein, polisakarida, atau lemak dicerna menjadi molekul yang lebih kecil di luar sel. Kemudian, molekul-molekul yang lebih kecil ini diambil oleh sel-sel dan masih diubah menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (Asetil KoA), yang melepaskan energi. Akhirnya, kelompok asetil pada KoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida pada siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, dan melepaskan energi yang disimpan dengan cara mereduksi koenzim Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD+) menjadi NADH.

Pada setiap organisme, untuk menghasilkan energi tersebut dapat dibagi dalam dua cara, yaitu sebagai berikut.

1. Respirasi seluler atau respirasi aerob, yaitu reaksi yang menggunakan oksigen sebagai bahan bakar organik. Secara umum keseluruhan proses pada respirasi seluler berlangsung sebagai berikut.
>> Senyawa organik + Oksigen -> Karbon dioksida + Air + Energi
Termasuk ke dalam reaksi seluler adalah reaksi glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron, dimana diantara glikolisis dan siklus Krebs terdapat sebuah reaksi antara yang disebut dekarboksilasi oksidatif.

2. Fermentasi, atau respirasi anaerob, yaitu proses pemecahan molekul yang berlangsung tanpa bantuan oksigen. Termasuk ke dalam fermentasi adalah fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol, dan fermentasi asam cuka.

Pada hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh aktivitas hidup yang memerlukan energi. Aktivitas hidup yang memerlukan energi, antara lain sebagai berikut.

1.      Kerja mekanis:

Salah satu bentuk kerja mekanis adalah lokomosi. Kerja mekanis selalu terjadi jika sel otot berkontraksi.

2.      Transpor Aktif:

Dalam transpor aktif, sel-sel harus mengeluarkan energi untuk mengangkut molekul zat atau ion yang melawan gradien konsentrasi zat.

3.      Produksi Panas

Energi panas penting bagi tubuh burung dan hewan menyusui. Energi panas ini, umumnya timbul sebagai hasil sampingan transformasi energi dalam sel. Misalnya, pada proses kontraksi otot, terjadi pemecahan ATP. Disamping timbul energi mekanik, timbul juga energi panas.

Contoh katabolisme adalah proses pernapasan sel atau respirasi.

Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.

Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan atas :

a.         Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas, jadi oksigen merupakan senyawa penerima hidrogen terakhir.

b.         Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Jadi sebagai penerima hidrogen terakhir bukan oksigen tetapi senyawa-senyawa tertentu seperti asam piruvat, asetaldehid.

a.         Respirasi Aerob

Respirasi sel secara Aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu :

1.    glikolisis

  • Berlangsung di sitoplasma
  • Berlangsung secara anaerob
  • Mengubah satu molekul glukosa (senyawa berkarbon 6) menjadi dua molekul asam piruvat(senyawa berkarbon 3)
  • Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk tiap molekul glukosa.

2.         Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat.

  • Berlangsung pada matriks mitokondria.
  • Mengubah Asam Piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2).
  • Dihasilkan 1 NADH dan CO2, untuk tiap molekul Asam Piruvat menjadi Asetil-KoA.

3.         Daur Krebs

  • Berlangsung pada metriks motokondria
  • Mengubah Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2) menjadi CO2 (senyawa berkarbon 1).
  • Untuk tiap molekul senyawa Asetil-KoA dihasilkan IATP, 1 FADH dan3 NADH.

4.         Rantai Pengangkutan Elektron

  • NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen. Satu molekul NADH akan melepaskan / menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan melepaskan / menghasilkan 2 ATP.

Tabel Jumlah ATP yang dihasilkan selama respirasi sel :

Proses

Jenis ekseptor

Jumlah ATP yang dihasilkan
Glikolisis

Glukosa–> 2 asam piruvat

2 NADH 2 ATP
Reaksi antara

2 asam piruvat–>2 asetil KoA + 2 CO2

2 NADH
Siklus Krebs

2 asetil KoA–> 4 CO2

6 NADH

2 FADH2

2 ATP
Transfer elektron

10 NADH + 5 O2 –>10 NAD + H O

2 FADH + O2 –>2 FAD + 2 H2O

30 ATP

4 ATP

Pada proses glikolisis digunakan 2 molekul ATP sehingga hasil bersih  ATP = 38-2 = 36.

b.    Respirasi Anaerob

pada respirasi Anaerob jalur yang ditempuh meliputi :

1.         Glikolisis

2.         Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).

Fermentasi Alkohol :

Aseptornya : Aseltadehid, hasilnya etanol, terjadi pada sel tumbuhan

Reaksi : C6 H 12O6 E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\katabolisme_files\clip_image001.gif 2 C2 H5 OH + 2 CO2 + 2 ATP

Glukosa               E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\katabolisme_files\clip_image001.gif Etanol

Fermentasi Laktat

Aseptornya : Asam Piruvat, hasilnya Asam Laktat, terjadi pada sel hewan.

Reaksi : C6 H 12O6 E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\katabolisme_files\clip_image002.gif C3 H6 O3 + 2 ATP

Glukosa         E:\TUGAS\Fisiologi Hewan\metabolisme\katabolisme_files\clip_image003.gif As, Laktat

Katabolisme Lemak dan Protein

Katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol yang merupakan senyawa dengan 3 atom C dapat dirubah menjadi gliseral dehid 3-fosfat. Selanjutnya gliseral dehid 3-fosfat mengikuti jalur glikolisis sehingga terbentuk piruvat. Sedangkan asam lemak dapat dipecah menjadi molekul-molekul dengan 2 atom C. Molekul dengan 2 atom C ini kemudian diubah menjadi asetil koenzim A. Kalian dapat menghitung satu.

Asam amino dihasilkan dari proses hidrolisis protein. Setelah gugus amino dari asam amino dilepas, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga diubah menjadi asetil koenzim A. Gugus amino yang dilepas dari asam amino dibawa ke hati untuk diubah menjadi amoniak (NH3) dan dibuang lewat urine, 1 gram protein menghasilkan energi yang sama dengan 1 gram karbohirat.

2.2 Jalur Umum Metabolisme

2.2.1 Metabolisme Karbohidrat

Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa dalam laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu glikoprotein serta proteoglikan. Peristiwa yang dialami unsur-unsur makanan setelah dicerna dan diserap adalah METABOLISME INTERMEDIAT. Jadi metabolisme intermediat mencakup suatu bidang luas yang berupaya memahami bukan saja lintasan metabolik yang dialami oleh masing-masing molekul, tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus metabolit melewati lintasan tersebut.

Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:

1.   Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.

2.   Lintasan katabolik (pemecahan)

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.

3.   Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.

29-1

Siklus asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur persimpangan jalur katabolisme dan anabolisme) (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Sifat diet atau makanan menentukan pola dasar metabolisme di dalam tubuh. Mamalia, termasuk manusia harus memproses hasil penyerapan produk-produk pencernaan karbohidrat, lipid dan protein dari makanan. Secara berurutan, produk-produk ini terutama adalah glukosa, asam lemak serta gliserol dan asam amino. Semua produk hasil pencernaan diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi suatu produk umum yaitu Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat.

Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.

Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:

1.   Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

2.   Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

3.   Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

4.   Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.

5.   Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.

6.   Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.

Beberapa jalur metabolisme karbohidrat

Glikolisis

Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:

1.   asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)

2.   asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)

Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.

Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:

Glukosa + 2ADP +2Pi à 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O

Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut (pada setiap tahap, lihat dan hubungkan dengan Gambar Lintasan detail metabolisme karbohidrat):

1.            Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisir oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat. ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)

Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.

Mg2+

Glukosa + ATP   à    glukosa 6-fosfat + ADP

2.            Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer µ-glukosa 6-fosfat.

µ-D-glukosa 6-fosfat « µ-D-fruktosa 6-fosfat

3.            Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)

µ-D-fruktosa 6-fosfat + ATP « D-fruktosa 1,6-bifosfat

4.            Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).

D-fruktosa 1,6-bifosfat« D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat

5.            Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.

D-gliseraldehid 3-fosfat « dihidroksiaseton fosfat

6.            Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.

D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi« 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+

Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada NAD.

Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)

Catatan:

Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)

7.            Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut  dengan ADP, yang dikatalisir oleh enzim fosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.

1,3-bifosfogliserat + ADP « 3-fosfogliserat + ATP

Catatan:

Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

8.            3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.

3-fosfogliserat « 2-fosfogliserat

9.            2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi.

Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.

2-fosfogliserat « fosfoenol piruvat + H2O

10.        Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.

Fosfoenol piruvat + ADP à piruvat + ATP

Catatan:

Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.

Piruvat + NADH + H+ à L(+)-Laktat + NAD+

Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).

Kesimpulan:

Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

-       hasil tingkat substrat                                                   :+ 4P

-       hasil oksidasi respirasi                                     :+ 6P

-       jumlah                                                                         :+10P

-       dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P      : – 2P

+ 8P

Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

-       hasil tingkat substrat                                                  :+ 4P

-       hasil oksidasi respirasi                                     :+ 0P

-       jumlah                                                                         :+ 4P

-       dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P      : – 2P

+ 2P

Oksidasi piruvat

Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks µ-keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.

Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus Kreb’s. Jalur ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat menjadi karbohidrat.

Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:

1.            Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.

2.            Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.

3.            Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.

4.            Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.

Piruvat + NAD+ + KoA à Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

Siklus asam sitrat

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan baker jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-CO~KoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.

Siklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein

(dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.

Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

Lintasan detail Siklus Kreb’s (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:

1.      Kondensasi awal asetil KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir oleh enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatan karbon ke karbon di antara atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA, diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester KoA yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam bentuk panas dalam jumlah besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan sempurna.

Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O à Sitrat + KoA

2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat hidratase) yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-sulfur (Fe:S). Konversi ini berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: dehidrasi menjadi sis-akonitat, yang sebagian di antaranya terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.

Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil KoA mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat. Senyawa terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan sitrat.

3.      Isositrat mengalami dehidrogenasi membentuk oksalosuksinat dengan adanya enzim isositrat dehidrogenase. Di antara enzim ini ada yang spesifik NAD+, hanya ditemukan di dalam mitokondria. Dua enzim lainnya bersifat spesifik NADP+ dan masing-masing secara berurutan dijumpai di dalam mitokondria serta sitosol. Oksidasi terkait rantai respirasi terhadap isositrat berlangsung hampir sempurna melalui enzim yang bergantung NAD+.

Isositrat + NAD+ « Oksalosuksinat « µ-ketoglutarat + CO2 + NADH + H+

(terikat enzim)

Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi µ-ketoglutarat yang juga dikatalisir oleh enzim isositrat dehidrogenase. Mn2+ atau Mg2+ merupakan komponen penting reaksi dekarboksilasi. Oksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada enzim sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.

4.      Selanjutnya µ-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif melalui cara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat, dengan kedua substrat berupa asam µ-keto.

µ-ketoglutarat + NAD+ + KoA à Suksinil KoA + CO2 + NADH + H+

Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks µ-ketoglutarat dehidrogenase, juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks piruvat dehidrogenase, contohnya TDP, lipoat, NAD+, FAD serta KoA, dan menghasilkan pembentukan suksinil KoA (tioester berenergi tinggi). Arsenit menghambat reaksi di atas sehingga menyebabkan penumpukan µ-ketoglutarat.

5.      Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil KoA menjadi suksinat dengan adanya peran enzim suksinat tiokinase (suksinil KoA sintetase).

Suksinil KoA + Pi + ADP « Suksinat + ATP + KoA

Dalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contoh pembentukan fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan energi bebas dari dekarboksilasi oksidatif µ-ketoglutarat cukup memadai untuk menghasilkan ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NADH (setara dengan 3~P.

6.      Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan kembali oksaloasetat.

Suksinat + FAD « Fumarat + FADH2

Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang ditemukan pada matriks. Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada flavoprotein tanpa peran NAD+. Enzim ini mengandung FAD dan protein besi-sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil dehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir penambahan air pada fumarat untuk menghasilkan malat.

Fumarat + H2O « L-malat

Enzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air kepada ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.

Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator berupa enzim malat dehidrogenase, suatu reaksi yang memerlukan NAD+.

L-Malat + NAD+ « oksaloasetat + NADH + H+

Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat dan suksinat dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir reaksi serupa, sebagian enzim tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada kenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim mitokondria  yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim tersebut merupakan isoenzim).

Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat

Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3 molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali gambar tentang siklus ini).

Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat) pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.

Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:

1. Tiga molekul NADH, menghasilkan                       : 3 X 3P                                   =  9P

2. Satu molekul FADH2, menghasilkan                      : 1 x 2P                                    =  2P

3. Pada tingkat substrat                                                                                              =  1P

Jumlah                                                                                                                         = 12P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P                      = 12P.

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:

1.         Glikolisis                                            :  8P

2.         Oksidasi piruvat (2 x 3P)                   :  6P

3.         Siklus Kreb’s (2 x 12P)                      : 24P

Jumlah                                                       : 38P

Glikogenesis

Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.

Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.

Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot  bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer µ-D-Glukosa yang bercabang.

Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otot hanya terkuras secara bermakna setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:

1.      Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.

2.      Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.

Enz-P + Glukosa 6-fosfat «Enz + Glukosa 1,6-bifosfat « Enz-P + Glukosa 1-fosfat

3.      Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat « UDPGlc + PPi

20-2

Uridin difosfat glukosa (UDPGlc) (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

4.      Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

5.      Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.

UDPGlc + (C6)n à UDP + (C6)n+1

Glikogen       Glikogen

Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 1à4 untuk membentuk rantai pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.

6.      Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 1à4 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 1à6 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1àglukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.

Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan pada bagan berikut :

Biosintesis glikogen (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).

Glikogenolisis

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis rangkaian 1à4 glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang 1à6.

(C6)n + Pi à (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat

Glikogen      Glikogen

Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 1à6 terpajan. Hidrolisis ikatan 1à6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Tahap-tahap glikogenolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Glukoneogenesis

Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh.

Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.

Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai berikut:

1.      Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnya asetil KoA masuk dalam siklus Kreb’s. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.

2.      Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.

Ringkasan jalur glukoneogenesis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Lintasan metabolisme karbohidrat, lipid dan protein. Perhatikan jalur glukoneogenesis yaitu masuknya lipid dan asam amino ke dalam lintasan (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Glukoneogenesis dari bahan protein. Dalam hal ini protein telah dipecah menjadi berbagai macam asam amino (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

2.1.2 Metabolisme Asam Amino

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel berikut.

Contoh protein turnover.

Protein Turnover rate (waktu paruh)
Enzim

Di dalam hati

Di dalam plasma

Hemoglobin

Otot

Kolagen

7-10 menit

10 hari

10 hari

120 hari

180 hari

1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

-    Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

-    Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim dll.

-    Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

-    Hormon dan fosfolipid

Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1.   Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2.   Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkan asam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1.   Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2.   Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

3.   Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4.   Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin

5.   Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.

Asam amino non-esensial Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
Asam amino esensial Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

1.   Secara langsung melalui degradasi protein

2.   Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).

Glutamat + piruvat ßàα-ketoglutarat + alanin

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim  sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid  didaur secara spontan menjadi Δ1pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase  dengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.

BAB III

KESIMPULAN

1.      Metabolisme sel adalah proses-proses pengubahan biokamis yang terjadi di dalam sel dan dapat di bedakan menjadi anabolisme atau penyusunan dan katabolisme atau penguraian. Penyusunan pada sel-sel hewan tidak seperti yang dalam sel tumbuhan, akan tetapi katabolismenya mempunyai kesamaan dengan sel tumbuhan meliputi peristiwa respirasi, yaitu pembokaran zat-zat makanan menjadi energi.

A.  Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa  kompleks. Beberapa macam proses anabolisme yang terjadi pada hewan diantaranya:

a)      Kemosintesis adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

b)      Sintesis Lemak. Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs.

c)      Sintesis Protein. Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida.

B.   Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya.

2.      Jalur Umum Metabolisme

a)    Metabolisme Karbohidrat

Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.

b)   Metabolisme Asam Amino

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover)

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2009.Health Vitamin-Vitamin. http://blog.its.ac.id/dyah03tc. Diakses tanggal 10 Maret 2009.

Anonymous. 2009.Metabolisme Karbohidrat.http://shilaw.blogsome.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Anonymous. 2009. Siklus Krebs.http://verafun.multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Anonymous.2009. Peran Adiponektin dalam Gangguan Metabolisme Lemak.http://multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Anonymous.2009.Anabolisme.http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/Biologi%203.htm. Diakses tanggal 10 Maret 2009

Hendrotomo, Muhardi. 2009. Pemberian Nutrisi Parenteral pada Penderita Gangguan Pencernaan.http://search.yahoo.com/search?fr=ytff-acd&p=&ei=UTF-8 . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Misbah Djalinz .2009. Pemberian Dini Makanan lewat Pipa pada Pasien Postoperasi

http://search.alot.com/web?q=&pr=tbar&src_id=11125&client_id=9878683f1c9898a8a42cacb8&camp_id=-1&install_time=2009-03- . Diakses tanggal 10 Maret 2009

03/29/2009 Posted by | Fisiologi Hewan | 7 Komentar

KLASIFIKASI MIKROBA KLASIFIKASI DAN PERANAN MIKROBA DALAM KEHIDUPAN

ABSTRAK

Klasifikasi dan identifikasi adalah dua hal yang berbeda tetapi saling berhubungan dalam taksonomi. Klasifikasi dapat diidentifikasikan sebagai penyusunan organisme kedalam grup taksonomi(taksa) dengan berdasarkan persamaan atau hubungan. Klasifikasi organisme prokariota seperti bakteri memerlukan pengetahuan yang didapat dari pengalaman dan juga teknik observasi, sifat biokimia, fisiologi, genetik dan morfologi yang sering penting untuk menggambarkan sebuah takson. Mikroorganisme merupakan suatu kelompok organisme yang tidak dapat dilihat dengan menggunakan mata telanjang, sehingga diperlukan alat bantu untuk dapat melihatnya seperti mikroskop, lup dan lain-lain. Cakupan dunia mikroorganisme sangat luas, terdiri dari berbagai kelompok dan jenis, sehingga diperlukan suatu cara pengelompokan atau pengklasifikasian.

Key word: Klasifikasi, identifikasi,mikroba, mikroorganisme.

PENDAHULUAN

Mikroorganisme merupakan suatu kelompok organisme yang tidak dapat dilihat dengan menggunakan mata telanjang, sehingga diperlukan alat bantu untuk dapat melihatnya seperti mikroskop, lup dan lain-lain. Cakupan dunia mikroorganisme sangat luas, terdiri dari berbagai kelompok dan jenis, sehingga diperlukan suatu cara pengelompokan atau pengklasifikasian.

Klasifikasi adalah suatu istilah yang berkaitan dan sering kali digunakan atau dipertukarkan dengan taksonomi. Taksonomi adalah ilmu mengenai klasifikasi atau penataan sistematis organisme kedalam kelompok atau kategori yang disebut taksa (tunggal, takson) tetapi penyusunan taksonomi mikroorganisme mensyaratkan diidentifikasi sebagai mana mestinya dan diberi nama. Kegiatan secara keseluruhan, yakni tentang pengklasifikasian penamaan dan pengidentifikasian mikroorganisme, disebut sebagai sistematika mikroba.

Menyusun sistematik dalam dunia mikroorganisme bukanlah pekerjaan yang mudah kesulitan pertama yang kita hadapi ialah menentukan apakah mikroba itu golongan hewan atau golongan tumbuhan. Setelah leeuwenhoek menyelami dunia mikroorganisme , sarjana Zoologi seperti Muller (1773) dan erlenberg (1838) menggolongkan bakteri pada protozoa. Baru pada tahun (1873), Cohn sarjana botani bangsa Jerman, mengetahui adanya ciri-ciri yang menyebabkan ia lebih condong menggolongkan bakteri (salah satu mikroorganisme) pada tumbuhan. Klasifikasi bakteri secara agak lengkap pada tahun 1875, dan sejak itu diadakan penyempurnaan secara berangsur-angsur sampai sekarang.

Banyak kesulitan dalam mengklasifikasikan mikroorganisme. Misalnya dalam klasifikasi bakteri. Kriteria dalam kalasifikasi berbeda dengan mengklasifikasikan tumbuhan tingkat tinggi dan hewan tingkat tinggi yang didasarkan terutama pada sifat-sifat marfologisnya. Tetapi hal ini sulit dilaksanakan pada bakteri, sehingga klasifikasi bakteri di dasarkan sebagian pada sifat-sifat morfologi, dan sifat-sifat fisiologinya termasuk imunologi.

Banyak bakteri di bawah mikroskop menunjukkan bentuk morfologi yang sama, tetapi sifat-sifat fisiologi mereka berlainan sama sekali. Ada beberapa golongan bakteri yang sama bentuknya, tetapi yang satu dapat mencernakan asam amino tertentu, sedangkan yang lainnya tidak. Ada pula suatu golongan yang dapat menyebabkan suatu penyakit, sedang golongan yang lain tidak. Maka jelaslah bahwa kesukaran kita untuk menetapkan spesies berdasarkan sifat-sifat morfologi saja.

Rumusan Masalah

Adakah peranan penting mikroba bagi kehidupan.

Tujuan

Ø     Mengetahui klasifikasi dan identifikasi suatu mikroorganisme

Ø     Mengetahui manfaat mikroorganisme bagi kehidupan.

PEMBAHASAN

Klasifikasi dan Identifikasi

Dalam semua cabang biologi diperluan pencirian, klasifikasi dan identifikasi. Klasifikasi merupakan proses untuk mengenali dan mengelompokkan organisme hidup. Klasifikasi merupakan bagian dari bidang ilmu sistematik. Tujuan klasifikasi ialah mengatur kedudukan dari berbagai organisme di alam. Jika diketahui ciri-ciri suatu mikroorganisme, maka dapat dilakukan perbandingan sehingga terlihat persamaan dan juga perbedaan dnegan organisme lainnya. Hal ini dapat disamakan dengan membuat tabel periodik bagi unsur kimia sehingga terlihat keterkaitan antara unsur kimia tersebut.

Klasifikasi dan identifikasi mikroorganisme haruslah diketahui terlebih dahulu karakteristik atau ciri-ciri mikroorganisme. Oleh karena ukurannya yang sangat kecil, tidaklah mungkin bagi kita untuk mempelajari 1 mikroorganisme saja, sehingga yang dipelajari adalah karakkteristik suatu biakan yang merupakan populasi dari suatu mikroorganisme.

Ciri-ciri utama dari suatu mikroorganisme dikelompokan sebagai berukut : .

1.      Morfologi

Mikroba pada umumnya sangat kecil : ukurannya dinyatakan dalam mikrometer (m) .

1 m = 0,001 mm

Oleh karena ukurannya yang kecil diperlukan mikroskop untuk melihat mikroba. Mikroskop yang digunakan tergantung pada kecermatan yang diinginkan oleh peneliti.

2.      Sifat Kimiawi

Sel terdiri dari berbagai bahan kimia. Bila sel mikroba diberi perlauan kimiawi, maka sel ini memperlihatkan susunan kimiawi yang spesifik. Sebagai contoh, bakteri Gram negatif memiliki lipopolisakarida dalam dinding selnya, Sedangkan bakteri Gram positif tidak. Sebaliknya pada banyak bakteri Gram positif terdapat asam teikoat. Bahan kimia ini tidak ditemukan pada gram negatif. Dinding sel fungsi dan algae berbeda dari bakteri. Pada kelompok virus, pembagian dilakukan berdasaran asam inti yang dikandung, apakah merupakan DNA atau RNA

3.      Sifat Biakan

Zat hara yang diperlukan oleh setiap mikroorganisme berbeda ada mikroorganisme yang hanya dapat hidup dan tumbuh bila diberikan zat hara yang kompleks (serum, darah). Sebaliknya ada pula yang hanya memerlukan bahan inorganik saja atau bahan organik (asam amino, karbohidrat, purin, pirimidin, vitamin, koenzim) selain itu beberapa mikroorganisme hanya dapat tumbuh pada sel hidup, berupa inang, telur, bertunas, biakan jaringan.

4.      Sifat Metabilisme

Proses kehidupan dalam sel merupakan suatu rentetan reaksi kimiawi yang disebut metabolisme. Berbagai macam reaksi yang terjadi dalam metabolisme dapat digunakan untuk mencirikan mikroorganisme

5.      Sifat Antigenik

Bila mikroorganisme masuk kedalam tubuh, akan terbentu antibodi yang mengikat antigen. Antigen merupakan bahan kimia tertentu dari sel mikroba. Antibodi ini bersifat sangat spesifik terhadap antigen yang menginduksinya. Oleh karena mikroorganisme memiliki antigen yang berbeda, maka antibodi dapat digunakan untuk mencirikan (rapid indentification) terhadap mikroorganisme. Reaksi ini sangat sepesifik sehingga dapat disebut sebagai lock and key system.

6.      Sifat Genetik

DNA kromosomal mikroorganisme memiliki bagian yang konstan dan spesifik bagi mikroorganisme tersebut sehingga dapat digunakan untuk pencirian mikroorganisme.

Susunan basa DNA

Untuk perbandingan di gunakan mol % G+C

7.      Patogenitas

Mikroba dapat menimbulkan penyakit, kemampuannya untuk menimbulkan penyakit merupakan ciri khas mikroorganisme tersebut selain itu terdapat pula bakteri yang memakan bakteri lainnya (Bdellovibrio) dan virus (bakteriofag)yang menginfesi dan menghancurkan bakteri.

8.      Sifat Ekologi

Habitat merupakan sifat yang mencirikan mikroorganisme. Mikroorganisme yang hidup di lautan berbeda dengan air tawar. Mikroorganisme yang terdapat dalam rongga mulut berbeda dengan saluran pencernaan.

Perkembangan Klasifikasi

Pada klasifikasi “Five-kingdom System. Pembagian didasarkan pada cara pengambilan zat hara yaitu :

a.       Forosintesis

b.      Absorpsi

c.       Ingesti

Prokariot termasuk dalam Monera, cara mengambilan zat hara tidak melalui ingesti. Yukariot uniseluler termasuk protista, ketiga macam pengambilan zat hara terlihat dalam kelompok ini. Mucroalgar bersifat forosintetik, Protozoa dengan ingesti dan protista lainnya dengan absorpsi. Selain itu ada pula yang melakukan kombinasi. Mikroorganisme masuk dalam :

a.       Monera (bacteria dan cyanobacteria)

b.      Protista (microalgae dan protozoa)

c.       Fungsi (yeasts dan mold)

Tabel. Perkembangan Klasifikasi

Two-Kingdom system

Lennaeus

Four-Kingdom System

Capeland

Five-Kingdom system

Whitaker

Animalia

Plantae

Monera

Protoctista

Metaphyta

Metazoa

Monera

Protista

Plantac

Fungsi

Animalia

Koefisien Kesamaan

Kesamaan ini dapat dinyatakan dalam derajat kesamaan atau perbedaan. Derajat perbedaan sangat berguna oleh karena menunjukkan beberapa banyak organisme yang diteliti berbeda dengan organisme lain. Dengan mengetahui koefisien kesamaan dapat disusun Cluster dari organisme yang serupa

Beberapa metode utuk menentukan derajat kesamaan

a.       Cluster analysis

b.      Phenogram / dendrogram

c.       Ordination methods

Menggunakan Principal component analysis

d.      Similarity Matrix

Keterkaitan Sifat Genetik

Metode klasifikasi yang paling cermat adalah keterkaitan sifat genetika anta organisme. Metode ini paling obyektif dan didasarkan pada DNA. Pada tahun 1960, cabang ilmu yang disebut biologi molekuler menggunakan teknik untuk melihat kesamaan DNA antar organisme. Pada mulanya kesamaan yang dibadingkan hanyalah % mol G + C saja. Organisme yang berkaitan erat memiliki % G +C yang sama, sebaliknya organisme yang jauh berbeda memiliki nilai % G + C yang berbeda pula. Namun demikian, organisme yang tidak berkaitan mungkin saja memiliki % G + C yang sama. Oleh karena itu dicari metode perbandingan yang lebih cermat dengan cara membandingkan urutan dari nukleotida. Urutan nukleotida inilah yang merupakan ciri dasar suatu organisme.

Metode yang sering digunakan untuk melihat keterkaitan genetik adalah :

  1. Homologi DNA

DNA dipanaskan sehingga terurai menjari untaian tunggal. Untaian tunggal ini kemudian dicampur dengan organisme lainnya dan didinginkan kembali. Bila dua organisme ini berkaitan erat maka akan terbentuk Heterodupleks. Ini berarti untaian dari satu organisme akan berpasangan dengan untaian dari organisme lainnya. Bila tidak ada keterkaitan tidak akan terlihat heterodupleks. Metode ini paling berguna dalam tingkat klasifikasi species.

  1. Homologi RNA ribosom dan ribosomal RNA oligonukleotida

Dua organisme dapat saja tidak erat kaitannya, tetapi masih memperlihatkan homologi DNA. rRNA yang disandi oleh sebagian DNA yang disebut sebagai RNA sistron. Pada bakteri ternyata rRNA cistron ini “highlyy conserved” lestari. Ini berarti bahwa selama evolusi cistron ini memperlihatkan perubahan yang lebih sedikit di badingkan dengan bagian DNA yang lain

Taksonomi Mikroba

a. Dasar Pengelompokan

Taksonomi merupakan cara atau upaya pengelompokan jasad hidup di dalam kelompok atau takson yang sesuai. Pertama kali pengelompokan ini hanya untuk lingkungan tumbuh-tumbuhan dan hewan, tetapi ternyata bahwa untuk mikroba pun dapat digunakan.

Mikroba sesuai dengan bentuk dan sifatnya termasuk kedalam Dunia tumbuh-tumbuhan. Sehingga kalau sebelumnya dunia tersebut hanya terbagi kedalam dua kelompok besar yaitu :

1.      Monocotyledoneae, yaitu tumbuh-tumbuhan yang mempunyai keping biji tunggal.

2.      Dicotyledoneae, yaitu tumbuh-tumbuhan yang mempunyai keping biji dua, maka sekarang akan bertambah dengan 1 kelompok besar lainnya.

3.      Acotyledoneae, atau tumbuh-tumbuhan tanpa keping biji, yaitu Cryptogamae (kriptos = tersembunyi/tidak ada atau tidak nampa, gamae = alat perkembangbiak).

Mikroba termasuk kedalam kelompok ke-3 tersebut sesuai dengan sifat alat untuk perkembangbiakannya.

Dari segi mikrobiologi sendiri, dunia Mikroba terbagi menjadi dua kelompok besar lainnya, pembagian ini berdasarkan kepada ada tidaknya inti, baik yang sudah terdiferensiasi ataupun yang belum. Yaitu :

1.      Prokaryota, yaitu kelompok mikroba yang tidak mempunyai inti yang jelas atau tidak terdiferensiasi. Kedalam kelompok ini termasuk :

a)      Bakteria,

b)      Mikro-alga biru-hijau (BGA = blue-green algae),

2.      Karyota, yaitu kelompo mikroba yang sudah mempunyai inti yang jelas atau sudah terdiferensiasi. Kedalam kelompok ini termasuk :

a)      Jamur, termasuk didalamnya ragi,

b)      Mikro-alga lainnya

Walaupun ada kelompok kehidupan atau jasad lain yang dianggap hirup berdasarkan kepada bentuk dan sifatnya tidak sama dengan mikroba tetapi mengingat kepentingan dan asosiasi kehidupannya, ada dua kelompok besar lain yang umumnya dimasukkan kedalam Dunia Mikroba yaitu :

1.      Protozoa

2.      Virus

Klasifakasi Bakteri

Umumnya berbentuk 1-sel atau sel tunggal atau uniseluler, tidak mempunyai klorofil berkembangbiak dengan pembelahan sel atau biner. Karena tidak mempunyai klorofil, bakteri hidup sebagai jasad yang saprofitik ataupun sebagai jasad yang parasitik. Tempat hidupnya tersebar di mana-mana, sejak di udara, di dalam tanah, didalam air, pada bahan-bahan, pada tanaman ataupun pada tubuh manusia atau hewan.

Kriteria untuk Klasifikasi Bakteri

Kriteria sesuai untuk tujuan klasifikasi bakteri termasuk sifat-sifatnya telah diterangkan dalam bab terdahulu, informasi yang penting dapat diketahui secara mikroskopis dengan melihat lapisan sel dan ada atau tidaknya struktur khusus misalnya spora atau flagella. Prosedur pewarnaan seperti pewarnaan gram dapat memberikan perkiraan bakteri memiliki kekerabatan yang dekat. Hal ini merupakan petunjuk awal bahwa keragaman kimiawi DNA dari organisme yang berbeda dapat menjadi indikasi adanya kekerabata genetik. Studi fisik membuktian bahwa kekerabatan DNA dari organisme yang sama dapat dikenal dengan tingkat kemampuan kromosom DNA untuk dikawin silangkan.

Tabel . Tingkat Taksonomi

Tingkatan Resmi

Contoh

Kingdom

Prokaryotae

Divisi

Gracilicutes

Klas

Scotobacteria

Ordo

Eubacteriales

Famili

Entobacteriaceae

Genus

Escherichia

spesies

Coli

Penyusunan urutan DNA telah menjadi prosedur rutin di laboratorium dan perbandingan susunan DNA diantara beragam gen dapat menggambarkan hubungan mereka perbedaan susunan DNA diantara gen-gen yang tersebar secara cepat dapat digunakan untuk menentukan jarak genetik dari gen-gen yang berhubungan dekat, dan perbedaan susunan di antara gen-gen yang tersebar secara lambat dapat digunakan untuk mengukur hubungan dalam kelompok bakteri yang hubungannya jauh.

Ribosom memiliki pesan penting dalam sintesa protein. Gen penanda RNA ribosom dan protein ribosom telah diturunkan melalui evolusi dan telah disebarkan lebih lambat daripada gen kromosom lainnya. Perbandingan susunan dari 165S RNA ribosom dari berbagai sumber biologis menunjukkan adanya hubungan evolusi diantara organisme yang sangat beragam dan menunjukkan adanya kingdom baru, yaitu Arecbaebacteria.

Penemuan terbaru, hibridisasi DNA dengan rangkaian oligonukleotida padat telah digunakan untuk mengidentifikasi spesies.

Gambar Bentuk Sel Tunggal Bakteri(1)coccus,(2)batang,(3)spiral.

Klasifikasi Virus

a.       Virus Bakterial

Bakterifage (fage) adalah virus yang menginfeksi bakteri dan hanya dapat bereproduksi di dalam sel bakteri. Kemudahan relatif dalam penangannya dan kesederhanaan infeksi fage bakteri membuatnya menjadi suatu sistem model bagi penelaahan patogenesitas virus maupun banyak masalah dasar di dalam biologi, termasuk biologi seluler dan molekular serta imunologi

Fage pada hakekatnya terdiri dari sebuah inti asam nukleat yang terkemas di dalam selubung protein pelindung. Reproduksi virus bakterial yang virulen mencakup urutan umum sebagai berikut : adsorbsi partikel fage, penetrasi asam nukleat, replikasi asam nukleat virus, perakitan partikel-partikel fage baru, dan pembebasan partikel-partikel fage ini di dalam suatu ledakan bersamaan dengan terjadinya lisis sel inang, fage-fage virulen telah digunakan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri patogenik.

b.      Virus Hewan dan Tumbuhan

Virus hewan dan virus tumbuhan adalah parasit intraseluler obligat yang sangat kecil. Setiap virus mempunyai sebuah inti pusat asam nukleat dikelilingi oleh kapsid. Secara morfologis, virus hewan dan virus tumbuhan dapat ikosashedral, halikal bersampul atau kompleks.

Proses replikasi virus dimulai dengan melekatnya virion pada sel inang. Peristiwa ini disusul dengan penetrasi dan pelepasan selubung, biosintesis komponen-omponen virus dan perakitan serta pematangan virion. Proses ini diakhiri dengan pembebasan virus dari sel inang.

Sistem yang secara paling luas digunakan untuk klasifikasi virus terlihat pada sistem ini, yang diperkenalkan oleh A. Loff dan kawan-kawan dalam tahun 1962, virus dikelompokkan menurut sifat virionnya yaitu semacam asam nukleat, bentuk susunan kapsid, ada tidaknya selubung dan ukuran kapsid. Pembagian lebih lanjut didasarkan atas sifat-sifat lain virion itu, seperti sejumlah untaian asam nukleat (satu atau dua, sifat pertumbuhan virus, seperti sejumlah untaian asam nukleat (satu atau dua, sifat pertumbuhan virus, seperti kedudukan tempat sintesis virus di dalam sel dan hubungan timbal balik antara inang dan virus, seperti digambarkan oleh kisaran inang. Sistem ini dimaksudkan untuk menggambarkan klasifikasi alami atau filogenik, berarti sistem ini bukannya mencoba menggambarkan hubungan evolisoner atara virus-virus. Hubungan yang sama sekali tidak jelas melainkan sistem ini menggolongkan virus berdasarkan susunan biasa sifat-sifat kimiawi dan strukturnya yang merupakan sifat tetap yang dapat ditentukan dengan cermat.

Klasifikasi Jamur

Bentuknya sel tunggal (misal pada ragi), kemudian serat atau filamen (paling banyak di dapatkan), sampai dengan telah membentuk tubuh lengkap yang dinamakan tubuh-buah (misalkan pada jamur merang. Mushrooms, dan sabagiannya). Seperti bakteria, Jasad ini tidak mempunyai klorofil, karena dia hidup secara saprofik ataupun parasitik

Klasifikasi Alga-Hijau

Bentuknya sama seperti BGA, walaupun ada beberapa yang sudah mempunyai tubuh lengkap dengan bagian-bagian yang dinamakan akar batang dan daun walau semuanya bersifat semu (Chara dan Nitella).

Didapatkan dimana-mana, terutama pada tanah yang lembab, pada air, menempel pada tanaman ataupun bersifat endofitik (hidup di dalam jaringan jasad lain). Misal pada Hydra, atau menempel pada tubuh jasad lain (kulit kura-kura) sehingga kelihatannya hewan tersebut mempunyai klorofil karena berawarna hijau. Ada beberapa yang hidup secara simbiosis dengan jamur membentuk jasad baru yang disebut lichenes (lumut kerak).

Klasifikasi Alga-Biru Hijau

Berbentuk sel tunggal atau filamen (serat) yang disekelilingnya diselimuti oleh seludang yang terdiri dari lendir (polisakharida), atau berbentuk koloni sederhana.

Termasuk kedalam kelompok jasad yang fotosintetik karena mempunyai klorofil, disamping pigmen lainnya seperti fikobilin (biru), fukosantin (coklat) dan fukoeritrin (merah) hidup didalam air, di dalam tanah yang lembab atau bersimbiosis dengan jasad lain, sejak paku-pakuan (Azolla) didalam rongga udara daunnya, atau dengan tanaman tinggi (Cassuarina) dengan   membentuk akar karang

Peran mikroorganisme dalam khidupan

Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan.enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk perngolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada.
Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relative cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.

Peranan yang Merugikan

  • Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan

Misalnya Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.

  • Penyebab kebusukan makanan (spoilage)

Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah, mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya seperti termofilik, halofilik, dll.

Peranan yang Menguntungkan

Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan bagi kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang patogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun demikian, masih banyak manfaat yang dapat diambil dari mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti bidang pertanian, kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain sebagai berikut:

Bidang pertanian

Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.

Kajian religi:

Surat An-Nur 45:

45. Dan Allah telah menciptakan semua jenis hewan dari air, maka sebagian dari hewan itu ada yang berjalan di atas perutnya dan sebagian berjalan dengan dua kaki sedang sebagian (yang lain) berjalan dengan empat kaki. Allah menciptakan apa yang dikehendaki-Nya, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu.

Surat An-Nahl 12:

12. Dan Dia menundukkan malam dan siang, matahari dan bulan untukmu. Dan bintang-bintang itu ditundukkan (untukmu) dengan perintah-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahami (nya).

Surat Al-Baqaroh 164:

164. Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.

KESIMPULAN

Mikroorganisme merupakan suatu kelompok organisme yang tidak dapat dilihat dengan menggunakan mata telanjang, sehingga diperlukan alat bantu untuk dapat melihatnya seperti mikroskop, lup dan lain-lain.

Klasifikasi adalah suatu istilah yang berkaitan dan sering kali digunakan atau dipertukarka dengan taksonomi.

Mikroorganisme terbagi menjadi dua kelopok yaitu:

1.      Karyota, yaitu kelompok mikroba yang sudah mempunyai inti yang jelas atau sudah terdiferensiasi.

2.      Prokaryota, yaitu kelompok mikroba yang tidak mempunyai inti yang jelas atau tidak terdiferensiasi.

Ciri-ciri utama suatu mikroorganisme yaitu:

a)      Morfologi

b)      Sifat Kimiawi

c)      Sifat Biakan

d)     Sifat Metabilisme

e)      Sifat Antigenik

f)       Sifat Genetik

g)      Patogenitas

h)      Sifat Ekologi

Mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan yaitu:

Peranan yang Merugikan

  • Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan

Misalnya Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.

  • Penyebab kebusukan makanan (spoilage)

Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk.

Peranan yang Menguntungkan

Contoh dalam bidang pertanian mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2008. klasifikasi mikroba.(online) (http//www.pustaka.co.id) diakses tanggal 22 Desember 2008.

Anonymous.2008.identifikasi mikroba.(online)(http//www.Pustaka.co.id) diakses tanggal 22 Desember 2008.

Budiyanto Mak, 2008. Hand Out dan Klasifikasi Mikroba. Malang : Universitas Muhammadiyah Malang

Dwijoseputro, 1990. Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta : Djambatan

Suriawira U, 1995. Pangantar Mokrobiologi Umum. Bandung : Angkasa

02/26/2009 Posted by | BIOKIMIA | 27 Komentar

PEMANFAATAN PARE (MOMORDICA CHARANTIA L.) SEBAGAI OBAT ALTERNATIF DIABETES MELLITUS

ABSTRAK

Diabetes millitus adalah suatu jenis penyakit yang disebabkan menurunnya hormon yang diproduksi oleh kelenjar pankreas. Menurut data organisasi kesehatan dunia (WHO), Indonesia menempati urutan keenam dunia sebagai Negara dengan jumlah penderita DM terbanyak setelah India, China, Uni Soviyet, Jepang dan Brasil.  Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan pare sebagai obat alternatif yang berasal dari potensi lokal Indonesia, dalam penyembuhan penyakit diabetes mellitus.Tanaman pare dapat menurunkan gula darah karena tanaman ini mengandung saponin, flavonoid, dan polifenol (antioxidant kuat), serta glikosida cucurbitacin, momordicin, dan charantin..

Kata kunci : Diabetes mellitus, pare, alternatif

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Diabetes millitus adalah suatu jenis penyakit yang disebabkan menurunnya hormon yang diproduksi oleh kelenjar pankreas. Penurunan hormon ini mengakibatkan seluruh gula (glukosa) yang dikonsumsi tubuh tidak dapat diproduksi secara sempurna, sehingga kadar glukosa didalam tubuh akan meningkat. Gula yang meliputi polisakarida, digosakarida, disakarida dan monosakarida merupakan sumber tenaga yang menunjang keseluruhan aktivitas manusia. Seluruh gula ini akan diproses menjadi tenaga oleh hormon insulin tersebut karena penderita diabetes mellitus biasanya akan mengalami lesu, kurang tenaga, selalu merasa haus, sering buang air kecil, dan pengelihatan menjadi kabur, gejala lain akibat adanya kadar glukosa yang terlalu tinggi akan terjadi ateroma sebagai penyebab awal penyakit jantung koroner.(Utami, Prapti. 2003)

Penyakit diabetes mellitus saat ini hampir merambah seluruh dunia, tidak hanya Negara-negara maju saja yang terserang dengan penyakit ini, akan tetapi negara-negara berkembang pun sekarang nampaknya sudah mulai memiliki probilitas terserang penyakit ini, menurut data organisasi kesehatan dunia (WHO), Indonesia menempati urutan keenam dunia sebagai Negara dengan jumlah penderita DM terbanyak setelah India, China, Uni Soviyet, Jepang dan Brasil. Tercatat pada tahun 1995 jumlah penderita DM di Indonesia mencapai 5 juta, Pada tahun 2000 yang lalu saja, terdapat sekitar 5,6 juta penduduk Indonesia yang mengidap diabetes. Namun, pada tahun 2006 diperkirakan jumlah penderita diabetes di Indonesia meningkat tajam menjadi 14 juta orang, dimana baru 50 % yang sadar mengidapnya dan diantara mereka baru sekitar 30 % yang datang berobat teratur,  Sangat disayangkan bahwa banyak penderita diabetes yang tidak menyadari dirinya mengidap penyakit yang lebih sering disebut penyakit gula atau kencing manis. Hal ini mungkin disebabkan minimnya informasi di masyarakat tentang diabetes terutama gejala-gejala yang terjadi pada dirinya.( Soegondo, Sidartawan. 2006.www. Medicastore.com).

Mahalnya harga obat diabetes mellitus yang diproduksi di pabrik dan beredar di pasaran nampaknya cukup berdampak pada daya beli masyarakat yang kurang, terlebih lagi bagi masyarakat yang terkategori dalam masyarakat menengah kebawah, sehingga hal ini menyebabkan penderita enggan membeli obat dan pada akhirnya dapat menyebabkan penyakit diabetes mellitus yang dideritanya semakin parah bahkan bisa menimbulkan kematian.

Tanaman pare merupakan salah satu alternatif dalam penyembuhan diabetes mellitus, karena tanaman ini mengandung saponin, flavonoid, dan polifenol (antioxidant kuat), serta glikosida cucurbitacin, momordicin, dan charantin yang dapat menurunkan gula darah.(Anoymous. 2007)

Rumusan Masalah

Ø      Kandungan gizi apa saja yang terdapat pada pare

Ø      Bagaimana cara pemanfaatan pare dalam mengobati Diabetes Mellitus

Tujuan Penulisan

Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan pare sebagai obat alternatif yang berasal dari potensi lokal Indonesia, dalam penyembuhan penyakit diabetes mellitus.

Manfaat Penulisan

Penulisan ini memberikan beberapa manfaat, yaitu dari segi akademis dapat memberikan informasi ilmiah pada masyarakat tentang manfaat pare sebagai obat alternatif yang berasal dari potensi lokal Indonesia, dalam penyembuan penyakit diabetes mellitus. Dari segi aspek ekonomi pemanfaatan pare sebagai obat alternatif penyembuhan penyakit diabetes mellitus dapat menghemat biaya dan lebih praktis.

PEMBAHASAN

Kandungan Gizi Pare

Diabetes mellitus sering disebut juga the great imitator, karena penyakit ini dapat menyerang semua organ tubuh dan menimbulkan berbagai macam keluhan biasanya akan mengalami lesu, kurang tenaga, selalu merasa haus, sering buang air kecil, dan pengelihatan menjadi kabur. Penggunaan flora atau tumbuhan yang potensial untuk terapi pada diabetes ini nampaknya dapat menjadi altrenatif yang cukup efektif dan terjangkau oleh para penderita diabetes mellitus. Di Indonesia cukup banyak tumbuhan yang berpotensi untuk dijadikan makanan yang dapat membantu dalam mengatasai penyakit diabetes mellitus ini terutama tanaman pare.(Utami, Prapti. 2003)

Tanaman pare (Momordica charantia L.) berasal dari kawasan Asia Tropis. Tanaman satu ini terkenal karena buahnya yang pahit. Justru dibalik rasa pahitnya itulah pare bermanfaat bagi kesehatan. Kandungan gizi pada pare cukup baik. Pare mengandung protein, karbohidrat, dan sedikit lemakmineral  pare kaya akan kalsium, zat besi dan fosfor. Vitamin yang menonjol terdapat di dalamnya adalah vitamin A dan vitamin C.(Anoymous. 2007)

Khasiat buah pare (Momordica charantia L.) sebagai obat di Cina sudah dicatat Li sejak tahun 1578. Awalnya sebagai tonikum, obat cacing, obat batuk, antimalaria, seriawan, penyembuh luka, dan penambah nafsu makan. Ratusan riset di banyak negara yang berkembang kemudian menyingkap buah pahit ini berefek menurunkan kadar gula darah (hypopglycemic effect).(Anoymous. 2007)

Penyebab diabetes mellitus adalah kurangnya produksi dan ketersediaan insulin dalam tubuh atau terjadi gangguan fungsi insulin, yang sebenarnya jumlahnya cukup. Kekurangan insulin disebabkan terjadinya kerusakan sebagian kecil atau sebagian besar sel-sel beta pulau langerhans dalam kelenjar pankreas yang berfungsi menghasilkan insulin. Insulin merupakan suatu polipeptida  (protein). Dalam keadaan normal, jika kadar glukosa darah naik, kelenjar pankreas akan mengeluarkan insulin dan masuk ke dalam aliran darah. Oleh darah insulin disalurkan ke reseptor yaitu hati sebesar 50%, ginjal sekitar 10 – 20 %, serta sel darah, otot, dan jaringan lemak sekitar 30 – 40 %.

Selama belum ada insulin, gula dalam darah tidak dapat masuk ke dalam sel – sel jaringan tubuh lainnya seperti otot dan jaringan lemak. Dapat dikatakan bahwa insulin merupakan kunci yang membuka pintu sel jaringan, memasukkan gula ke dalam sel, dan menutup kembali. Di dalam sel, gula dibakar menjadi energi yang berguna untuk beraktivitas. Riset serupa di Jerman, Inggris, India, Jepang, Thailand, dan Malaysia mempertegas zat berkhasiat pare sebagai antidiabetes. Buah pare yang belum masak mengandung saponin, flavonoid, dan polifenol (antioxidant kuat), serta glikosida cucurbitacin, momordicin, dan charantin.

Efek pare dalam menurunkan gula darah pada hewan percobaan bekerja dengan mencegah usus menyerap gula yang dimakan. Selain itu diduga pare memiliki komponen yang menyerupai sulfonylurea (obat antidiabetes paling tua dan banyak dipakai). Obat jenis ini menstimulasi sel beta kelenjar pancreas tubuh memproduksi insulin lebih banyak, selain meningkatkan deposit cadangan gula glycogen di hati. Efek pare dalam menurunkan gula darah pada kelinci diperkirakan juga serupa dengan mekanisme insulin.

Dari begitu banyak riset pare sebagai penurun gula darah, ada benang merah bahwa dalam menurunkan gula darah, pare memiliki lebih dari satu mekanisme. Lebih dari itu, penelitian pare di Jerman berhasil menemukan dosis efektif penurun gula darah pare pada kelinci sehat sebesar 0,5 gram/ kg berat badan, dan 1-1,5 gram/kg berat badan untuk kelinci yang sengaja dibikin kencing manis. (Anonimous. 2007).

Tabel 1 Kandungan gizi tiap 100 gram daun dan buah pare

Zat gizi            Buah Pare      Daun Pare

Air                   91,2 gram        80 gram

Kalori              29 gram           44 gram

Protein             1,1 gram          5,6 gram

Lemak             1,1 gram          0,4 gram

Karbohidrat     0,5 gram          12 gram

Kalsium           45 mg              264 mg

Zat Besi           1,4 mg             5 gram

Fosfor              64 mg              666 mg

Vitamin A       18 SI               5,1 mg

Vitamin B       0,08 mg           0,05 mg

Vitamin C       52 mg              170 mg

Folasin                -                    88 mg

Pemanfaatan Pare Dalam Mengobati Diabetes Mellitus

Berdasarkan gejala klinis atau medis, diabetes mellitus (DM) dapat dibagi menjadi sebagai berikut :

-          DM tipe 1 atau DMTI (Diabetes Mellitus Tergantung Insulin)

Sebagian besar sel beta pulau langerhans yang memproduksi insulin dalam pankreas mengalami kerusakan. Akibatnya, kadar insulin menjadi kurang atau tidak ada.

-          DM tipe 2 atau DMTTI

Disebabkan kekurangan nutrisi atau gizi pada diabetisi

-          Diabetes Mellitus yang berhubungan dengan keadaan atau sindrom tertentu

Termasuk ke dalam kelompok ini adalah penyakit pankreas, penyakit hormonal, keadaan yang disebabkan oleh obat atau zat kimia, gangguan reseptor insulin, dan sindrom genetik tertentu atau gejala-gejala penyakit keturunan seperti diabetes mellitus.

Beberapa parameter yang dapat digunakan untuk mendiagnosis diabetes mellitus sebagai berikut :

1.      Seseorang dikatakan menderita diabetes mellitus jika kadar glukosa darah ketika puasa lebih dari 126 mg/dl atau 2 jam setelah minum larutan glukosa 75 gram menunjukkan kadar glukosa darah lebih dari 200 mg/dl.

2.      Seseorang dikatakan terganggu toleransi glukosanya jika kadar glukosa darah ketika puasa 110 – 125 mg/dl atau 2 jam setelah minum larutan glukosa 75 gram menunjukkan kadar glukosa darah 140 – 199 mg/dl.

3.      Seseorang dikatakan normal atau tidak menderita diabetes mellitus jika kadar glukosa darah ketika puasa kurang dari 110 mg/dl, kadar glukosa darah 1 setelah minum larutan glukosa 75 gram menunjukkan kadar glukosa darah kurang dari 180 mg/dl, kadar glukosa darah 2 jam setelahnya kurang dari 140 mg/dl. (Utami, Prapti. 2003)

Kandungan gizi pada pare cukup baik. Pare mengandung protein, karbohidrat, dan sedikit lemak. Mineralnya tak kalah banyak. Pare kaya akan kalsium, zat besi dan fosfor. Vitamin yang menonjol terdapat di dalamnya adalah vitamin A dan vitamin C. Dari penelitian yang dilakukan di Jepang tahun 2003 juga diketahui bahwa biji pare merupakan anti oksidan yang cukup kuat untuk melawan radikal bebas di dalam tubuh yang memicu pembentukan sel kanker, mempercepat penuaan, penyumbatan arteri, stroke, dan diabetes mellitus. Buah pare mengandung karatin, hydroxytryptamine, vitamin A, B, dan C. Sementara itu bijinya mengandung momordisin. Hampir semua bagian tanaman ini, baik biji, bunga, daun, maupun akar, berkhasiat untuk obat. Namun, buah pare paling sering digunakan untuk bahan ramuan obat terutama diabetes mellitus. Efek farmakologis dari tanaman ini rasanya pahit dan sifatnya dingin, pare berkhasiat sebagai antiradang, menurunkan kadar glukosa darah, untuk mengobati batuk, radang tenggorok, radang mata  merah, rematik dan sariawan disentri.. Cara pemanfaatan pare untuk mengatasi Diabetes Mellitus, yaitu dengan cara  Ambil 2 buah pare, cuci dan lumatkan lalu tambahkan setengah gelas air bersih. Aduk dan peras. Minum sehari sebanyak 1 ramuan. Diulang selama 2 minggu. Untuk penggunaan biji pare, yaitu dengan cara sediakan 200 gram biji pare,  kemudian biji pare disangrai sampai kering dan ditumbuk halus. Setelah dingin disimpan dalam toples. Cara pemakaiannya seduh 10 gram bubuk biji pare dengan air matang untuk diminum 3 kali sehari. (Anonimous. 2007)

Kajian Religius

Bila dikaji dari sisi religius, pemanfaatan tumbuhan untuk mengobati penyakit dalam perspektif Islam berdasarkan ayat-ayat suci Al-Qur’an dapat tersirat dalam surat-surat, sebagai berikut :

Q.S Al Maidah 88. Dan makanlah makanan yang halal lagi baik dari apa yang Allah telah rezekikan kepadamu, dan bertakwalah kepada Allah yang kamu beriman kepada-Nya.

Q.S Al An’am 141. Dan Dialah yang menjadikan kebun-kebun yang berjunjung dan yang tidak berjunjung, pohon korma, tanam-tanaman yang bermacam-macam buahnya, zaitun dan delima yang serupa (bentuk dan warnanya) dan tidak sama (rasanya). makanlah dari buahnya (yang bermacam-macam itu) bila Dia berbuah, dan tunaikanlah haknya di hari memetik hasilnya (dengan disedekahkan kepada fakir miskin); dan janganlah kamu berlebih-lebihan. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang yang berlebih-lebihan.

Q.S Al Baqarah 168. Hai sekalian manusia, makanlah yang halal lagi baik dari apa yang terdapat di bumi, dan janganlah kamu mengikuti langkah-langkah syaitan; karena Sesungguhnya syaitan itu adalah musuh yang nyata bagimu.

Q.S Al Baqarah 57. Dan Kami naungi kamu dengan awan, dan Kami turunkan kepadamu “manna” dan “salwa”[53]. makanlah dari makanan yang baik-baik yang telah Kami berikan kepadamu; dan tidaklah mereka Menganiaya kami; akan tetapi merekalah yang Menganiaya diri mereka sendiri.

Q.S An Nahl 114. Maka makanlah yang halal lagi baik dari rezki yang telah diberikan Allah kepadamu; dan syukurilah nikmat Allah, jika kamu hanya kepada-Nya saja menyembah.

Dari ayat-ayat diatas dapat kita ketehui bahwa Allah SWT dalam penciptaan-Nya selalu memberikan manfaat kepada umat-Nya, seperti telah disebutkan dalam ayat di atas, bahwa Allah SWT telah menumbuhkan berbagai macam tumbuh-tumbuhan untul diambil manfaatnya.

Kesimpulan

Diabetes millitus adalah suatu jenis penyakit yang disebabkan menurunnya hormon yang diproduksi oleh kelenjar pankreas. Penurunan hormon ini mengakibatkan seluruh gula (glukosa) yang dikonsumsi tubuh tidak dapat diproduksi secara sempurna, sehingga kadar glukosa didalam tubuh akan meningkat. Tanaman pare (Momordica charantia L.) berasal dari kawasan Asia Tropis. Tanaman satu ini terkenal karena buahnya yang pahit. Justru dibalik rasa pahitnya itulah pare bermanfaat bagi kesehatan. Kandungan gizi pada pare cukup baik. Pare mengandung protein, karbohidrat, dan sedikit lemakmineral  pare kaya akan kalsium, zat besi dan fosfor. Vitamin yang menonjol terdapat di dalamnya adalah vitamin A dan vitamin C. Hampir semua bagian tanaman ini, baik biji, bunga, daun, maupun akar, berkhasiat untuk obat. Namun, buah pare paling sering digunakan untuk bahan ramuan obat terutama diabetes mellitus. Efek farmakologis dari tanaman ini rasanya pahit dan sifatnya dingin, pare berkhasiat sebagai antiradang, menurunkan kadar glukosa darah, untuk mengobati batuk, radang tenggorok, radang mata  merah, rematik dan sariawan disentri.. Cara pemanfaatan pare untuk mengatasi Diabetes Mellitus, yaitu dengan cara  Ambil 2 buah pare, cuci dan lumatkan lalu tambahkan setengah gelas air bersih. Aduk dan peras. Minum sehari sebanyak 1 ramuan. Diulang selama 2 minggu. Untuk penggunaan biji pare, yaitu dengan cara sediakan 200 gram biji pare,  kemudian biji pare disangrai sampai kering dan ditumbuk halus. Setelah dingin disimpan dalam toples. Cara pemakaiannya seduh 10 gram bubuk biji pare dengan air matang untuk diminum 3 kali sehari

Saran

Bagi masyarakat sebaiknya menggunakan bahan lokal sebagai obat alternatif dalam mengobati penyakit diabetes melllitus terutama tanaman pare,  karena tanaman ini mudah ditemukan dan harganya relatif murah. Selain itu,  dengan menggunakan bahan lokal sebagai obat alternatif lebih aman dari pada obat luar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2007. Melawan Wabah Diabetes Dunia dengan Buah Pare. (online). http://www.nusaku.com/forum/showthread.php?f=13 diakses 20 Juni 2008

Anonimous. 2007. Khasiat Buah Pare. (online). http://www.nusaku.com/forum/showthread.php?t=5931 diakses 20 Juni 2008

Anonimous. 2007. Pare. (online) http://dapurmlandhing.dagdigdug.com diakses 20 Juni 2008

Soegondo, Sidartawan. 2006. Jumlah Diabetes Mellitus. (online). www. Medicastore.com. diakses 20 Juni 2008

Utami, Prapti dan Tim Lentera. 2003. Tanaman Obat Untuk Mengatasi Diabetes Mellitus. Jakarta : Agro Media Pustaka.

02/18/2009 Posted by | Dasar-Dasar Ilmu Gizi | 15 Komentar

Bougainvillea

Alam: Tumbuhan
Divisi: Magnoliophyta
Kelas: Magnoliopsida
Order: Caryophyllales
Famili: Nyctaginaceae
Genus: Bougainvillea
Spesies: sila lihat di bawah

Subspecies

Bougainvillea spectabilis

Pokok Bunga Kertas (bahasa Inggeris: “bougainvillea“) mempunyai bunga berwarna-warni yang berkembang sepanjang tahun dan oleh itu, telah menjadi pilihan tanaman hiasan tropika yang sangat popular. Berasal dari Amerika Selatan, pokok bunga kertas sering ditanam di taman-taman, kawasan perumahan, dan kawasan hiasan laman. Semasa pokok bunga kertas berbunga, adalah kebiasaannya bahawa kebanyakan daunnya akan luruh dan meninggalkan bunga-bunga dan dahan-dahan yang menarik. Nama botani bunga ini Bougainvillea spp.

Pokok bunga kertas mendapat nama disebabkan bunganya yang nipis dan mempunyai ciri-ciri seperti kertas. Nama Inggeris bunga ini, iaitu Bougainvilla, pula dinamakan sempena nama Louis Antoine de Bougainville, seorang Komander Laut Perancis.

Pokok bunga kertas tergolong dalam famili Nyctaginaceae yang mengandungi 28 genus dan 250 spesies. Terdapat tiga spesies utama bougainvilla di Malaysia, iaitu B. glabra, B. spectabilis, dan B. Mrs. Butt. Banyak kacukan telah dilakukan daripada tiga spesies asal ini untuk menghasilkan pokok bunga kertas yang mempunyai pelbagai warna kelopak, baik selapis mahupun banyak lapis.

Pokok bunga kertas juga menjadi pilihan kacukan untuk menjadikan pokok bunga kertas yang mempunyai pelbagai dahan dengan bunga yang berlainan warna. Pokok bunga kertas menjadi pilihan ramai disebabkan bunga berwarna-warni yang cantik dan tahan lama, mudah dijaga, serta pokoknya yang tahan lama sehingga melebihi 20 tahun (jika dijaga dengan betul). Pokok bunga kertas kini juga menjadi pilihan bagi menghasilkan pokok bonsai renek.

bougainvillea1

02/11/2009 Posted by | Morfologi Tumbuhan | 5 Komentar

KARA BENGUK

Klasifikasi

mucutiis01n
Kingdom : Plantae  (tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta   (berpembuluh)
Superdivisio : Spermatophyta   (menghasilkan biji)
Divisio : Magnoliophyta   (berbunga)
Kelas : Magnoliopsida   (berkeping dua / dikotil)
Sub-kelas : Rosidae
Ordo : Fabales
Familia : Fabaceae (suku polong-polongan)
Genus : Mucuna
Spesies : Mucuna pruriens (L.) DC  var. utilis

Detil data Mucuna pruriens (L.) DC. [PrintBack]
Spesies : Mucuna pruriens (L.) DC.
Nama Inggris : Velvet bean
Nama Indonesia : Kacang babi
Deskripsi : Liana, berbulu dengan panjang 2-18 m long. Batang menggalah, agak berbulu putih, pendek atau panjang, kadang-kadang gundul. Daun berseling, berdaun tiga, daun penumpu cepat luruh, daun samping terlihat jelas tidak simetris, berbentuk membundar telur sungsang, membelah ketupat, bundar telur atau menjorong, berukuran (5-)7-15(-19) cm x (3-)5-12(-17) cm, daun ujung simetris dan berukuran lebih kecil, ujung daun meruncing-bertusuk, pangkal daun membundar, ditutupi dengan rambut-rambut merapat berwarna abu atau keemasan yang akan menjadi hitam bila kering. Perbungaan tandan di ketiak, berisi bunga 1-banyak, berbulu keperakan. Bunga berwarna ungu kehitaman, lilac muda atau putih. Buah berbentuk lonjong, berisi 1 – 3, kadang 7 biji yang bagian ujungnya menyerong, sedikit gepeng, agak menonjol, berambut halus berwarna putih hingga coklat terang. Biji berbentuk lonjong-menjorong, sedikit gepeng, warna beragam, mulai dari coklat terang atau coklat-merah muda, sering dengan mosaik coklat gelap, moreng dengan latarbelakang abu, ungu atau hitam, hampir mengutuh hitam, abu, hitam keabuan atau putih.
Distribusi/Penyebaran : Kara benguk mungkin asli dari Asia Tenggara atau Selatan, dan telah tersebar secara luas diseluruh daerah tropika termasuk Indonesia. Tanaman ini telah dikenal secara luas oleh masyarakat di P. Jawa, Bali, Sumatra maupun Sulawesi utara dan Maluku.
Habitat : Kara benguk toleran terhadap rentang curah hujan tahunan yang luas dari 400-3000 mm, tetapi tidak tahan terhadap kekeringan karena sistem perakarannya yang dangkal, dan toleran terhadap kekeringan. Pertumbuhan terbaik kacang benguk bila rata-rata temperatur tahunan 19-27°C. Temperatur malam diatas 21°C dapat merangsang perbungaan. Kacang benguk memerlukan intensitas cahaya tinggi dan akan memberikan hasil kurang baik ketika ditanam bersama dengan singkong atau jagung. Kacang ini tumbuh baik pada pasir berdrainase baik, tanah liat dan utisols dengan pH 5-6.5, tetapi juga tumbuh dengan baik pada lahan berpasir asam, tidak toleran terhadap air yang berlebih. Pada lahan yang memiliki humus subur dan lapisan tanah dibawahnya asam, lapisan berikutnya rendah P dan tinggi Al, maka pertumbuhan akar akan berkumpul hanya pada lapisan humus. Jika humus subur tidak ada maka sistem perakaran akan di kembangkan luas hingga ke tanah asam.
Perbanyakan : Perbanyakan tanaman biasanya dengan biji. Biji tidak memerlukan perlakuan apapun, tetapi biji kering perlu direndam dalam air selama 24 jam. Tingkat perkecambahan pada benih segar adalah 90-100%, akan menurun sejalan dengan waktu. Benih yang disimpan di tempat kering dan dingin akan tetap bagus untuk sekitar 2 tahun, tetapi benih yang disimpan dalam suatu tabung yang tertutup rapat selama 3 bulan akan hilang kemampuan viabilitasnya. Perkecambahan akan terjadi dalam 4-7 hari. Di Asia Tenggara, penaburan dilakukan dari Januari ke Mei, pada musim hujan. Benih ditempatkan dengan kedalaman 2 cm dengan 2-4 benih perlubang. Untuk tanaman penutup di perkebunan karet di daerah Indonesia dan Malaysia, direkomendasikan suatu pengaturan jarak 2 m x 1 m atau 1.5 m x 1.5 m, diperlukan sekitar 15 kg benih per ha. Pada perkebunan tebu di Mauritius, digunakan pengaturan jarak 60-100 cm x 60-100 cm. Ketika ditanam untuk pupuk hijau di Indonesia, benih ditaburkan dengan jarak 30 cm x 20-30 cm dengan 2 benih per lubang, sedangkan di tempat lain benih ditebar bebas. Ketika ditanam secara tumpangsari dengan jagung, benih ditaburkan berderet 90-120 cm terpisah pada dengan rata-rata jumlah 4-15 kg/ha.
Manfaat tumbuhan : Kara benguk sebagian besar ditanam sebagai tanaman penutup dan pupuk hijau dan merupakan salah satu tanaman yang paling pantas untuk reklamasi tanah yang dipenuhi dengan rumput liar, terutama dengan Cynodon dactylon, Cyperus rotundus dan Imperata cylindrica. Di Pulau Jawa biji ini difermentasikan menjadi tempe benguk, dan diperkirakan dapat digunakan sebagai bahan baku penghasil energi. Polongnya yang belum dewasa dan daun-daun muda kadang-kadang direbus untuk dijadikan sayur-mayur. Biji Mucuna pruriens yang direbus mempunyai suatu reputasi sebagai suatu aphrodisiak. Getah dari batang digunakan untuk menghentikan pendarahan dari luka kecil. Biji yang direbus adakalanya dimakan sebagai kacang-kacangan, polong muda dan daun muda digunakan sebagai sayur-mayur. Kemampuan kacang benguk dapat menutup lahan dengan cepat adalah sangat produktif, tahan pada kebanyakan penyakit dan hama, dan dapat menyesuaikan diri dengan kondisi lingkungan yang beragam. Ini adalah salah satu tanaman penutup dan pupuk hijau yang berharga, menarik petani untuk menanam kecil-kecilan. Ketahanannya terhadap penyakit dan hama juga membuat kacang ini sebagai tanaman sayuran dan polong-polongan yang menarik.
Sinonim : Mucuna utilis Wall. ex Wight , Mucuna pruriens (L.) DC. var. utilis (Wall. ex Wight) Baker ex Burck , Mucuna pruriens (L.) DC. f. utilis (Wall. ex Wight) Backer .
Sumber Prosea : 11: Auxiliary plants p.199-203 (author(s): Wulijarni-Soetjipto, N; Maligalig, RF)
Kategori : Pupuk

02/11/2009 Posted by | Morfologi Tumbuhan | Tinggalkan komentar

BAKUNG

Klasifikasi ilmiah

Kerajaan: Plantae
Divisi: Magnoliophyta
Kelas: Liliopsida
Ordo: Liliales
Famili: Liliaceae
Genus: Lilium
Spesies: baca artikel

Tanaman Bakung merupakan bagian dari genus Lilium, nama tanaman ini dalam bahasa Inggris adalah lily. Ada sekitar 100 suku dalam keluarga bakung (Liliaceae).

Tanaman ini bisa menyesuaikan diri dengan habitat hutan, seringkali pegunungan, dan terkadang habitat rerumputan. Beberapa mampu hidup di rawa. Pada umumnya tanaman ini lebih cocok tinggal di habitat dengan tanah yang mengandung kadar asam seimbang.

Bakung biasanya memiliki tangkai yang kokoh. Kebanyakan suku bakung membentuk umbi polos di bawah tanah. Di beberapa suku Amerika Utara dasar dari umbi ini berkembang menjadi rizoma.

Bunga bakung yang besar memiliki tiga daun bunga, acapkali wangi, dan terdapat dalam berbagai warna dari putih, kuning, jingga, merah muda, merah, ungu, warna tembaga, hingga hampir hitam. Terdapat pula corak berupa bintik-bintik.

Dalam bahasa Ibrani bunga bakung disebut syosyan dan bahasa Yunani krinon.

Ini merupakan jenis tanaman berumbi yang banyak tumbuh di daerah Palestina dan sering digunakan sebagai tanaman hias.Bunga ini kaya akan warna sesuai jenisnya, itulah sebabnya bunga bakung atau lily menjadi lambang kecantikan.

Bunga Iris, Crocus dan Narcissus juga sering digolongkan sebagai bunga bakung. Bunga bakung yang paling banyak disinggung dalam kitab Kidung Agung adalah jenis Hyacinthus orientalis yang bunganya biru.

“Bibir seperti bunga bakung”. di dalam Kidung 5:13 merujuk pada Anemone Coronaria yang berbunga merah.bakung Ketika raja Salomo mendirikan Bait Suci, ia menempatkan hiasan bunga bakung pada tiang-tiang Bait Suci ( I Raja 7:19 ; 22, 26 ; 2 Tawarikh 4:5). Kemungkinan hiasan yang dimaksud menunjuk pada pahatan bunga bakung jenis Nymphaea Caerulea.

Motif bunga bakung jenis Nymphaea Lotus ditemukan pada benda-benda arkeologi Mesir dan Palestina. Ini membuktikan bahwa bunga bakung Mesir atau Seroja Biru yang dikenal sangat indah mempunyai pengaruh yang sangat besar pada kesenian Asia Barat. “Bunga Bakung di ladang” yang disebutkan dalam Matius 6:28 dan Lukas 12:27 menunjuk kepada semua jenis bunga yang terdapat di Galilea saat itu karena pada musim semi lembah Galilea tampak begitu indah dengan bunga-bunga yang beraneka ragam

Bunga bakung Crinum asiaticum, famili Amarillydaceae, menurut kepercayaan Cina, Mesir dan Arab bunga ini dapat memberikan perlindungan terhadap penyakit wabah yang menular sekiranya ditanam diperkarangan rumah atau kebun di sekitar rumah terutamanya bakung yang berbunga putih ungu dan berdaun keunguan. Potongan umbi bunga bakung ini kononya dapat dipakai sebagai pelindung daripada pengaruh roh yang jahat jika dipasang di pintu rumah. Selain itu juga ianya boleh dipakai untuk penawar racun sengatan binatang berbisa dan mengubat luka Bakung mempunyai ketinggian antara 0,5 – 1,25 m. Di Indonesia tanaman ini biasanya ditanam di perkarangan rumah sebagai tanaman hiasan. Bakung juga tumbuh sebagai tumbuhan liar. Bunganya berbentuk corong, mekar pada malam hari dan berbau harum.

02/11/2009 Posted by | Morfologi Tumbuhan | 6 Komentar

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 742 pengikut lainnya.