YUDI GANTENG
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Hewan air adalah mahluk hidup yang
habitatnya di lingkungan perairan dan merupakan organisme heterotrof yang tidak
dapat memanfaatkan secara langsung zat-zat anorganik yang terdapat di
lingkungan hidupnya. Hewan air tersebut mendapatkan makanannya dari mikroba,
tumbuhan atau organisme lain yang hidup di sekitarnya. Untuk
mencerna makanan tersebut agar menjadi energi, perlu diadakan oksidasi makanan.
Proses tersebut biasanya dinamakan dengan metabolisme.
Dalam proses metabolisme dibutuhkan
suatu anggaran energi untuk melakukan pembakaran. Pencernaan merupakan proses
pemecahan pakan menjadi senyawa sederhana baik melalui peristiwa fisik maupun
kimiawi dengan bantuan enzim dan selanjutnya senyawa pakan tersebut diabsorpsi
untuk didistribusikan ke sel-sel dalam tubuh. Pemasokan oksigen ke sel-sel
dalam tubuh memungkinkan terjadinya suatu oksidasi molekul pakan untuk
menghasilkan energi yang bermanfaat bagi kehidupan hewan air seperti untuk
kontraksi otot dan kerja syaraf, sintesis struktur tubuh, pemeliharaan tubuh
dan homeostatis. Metabolisme terbagi dua menjadi katabolisme dan anabolisme.
Katabolisme adalah reaksi enzimatik yang mengkonversi energi dari senyawa pakan
dalam sel ini dan menghasilkan energi. Sebaliknya anabolisme adalah sintesis
molekul kompleks seperti pati, glikogen, lemak dan protein dari molekul
sederhana dengan menggunakan ATP sebagai sumber energi. Jadi
metabolisme yang terdiri atas anabolisme dan katabolisme ini meliputi
metabolisme karbohidrat, lemak dan protein.
1.2
Tujuan
Adapun tujuan dari
pembuatan makalah ini, mahasiswa dapat mengetahui dan menjelaskan tentang metabolisme pada tubuh ikan.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Metabolisme
Metabolisme
adalah semua reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh mahluk hidup, terdiri atas
anabolisme dana katabolisme. Anabolisme adalah proses sintesis senyawa kimia
kecil menjadi molekul yang lebih besar, misalnya asam amino menjadi protein,
sedangkan katabolisme adalah proses penguraikan molekul besar menjadi molekul
kecil , misalnya glikogen menjadi glukosa. Selain itu, proses anabolisme adalah
suatu proses yang membutuhkan energi, sedangkan katabolisme melepaskan energi.
Meskipun anabolisme dan katabolisme saling bertentangan, namun keduanya tidak
dapat dipisahkan karena seringkali hasil dari anabolisme merupakan senyawa
pemula untuk proses katabolisme.
Laju proses metabolisme dipengaruhi
oleh faktor biotik dan abiotik, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
tabel 1.1 dibawah ini.
Tabel
1.1
Beberapa
faktor yang diduga mempengaruhi
Laju
Metabolisme
|
NO
|
ABIOTIK
|
BIOTIK
|
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
Suhu
Salinitas
Oksigen
Karbondioksida
Amoniak
pH
Fotoperiode
Musim
Tekanan
|
10
11
12
13
14
15
16
17
|
Aktivitas
Berat
Kelamin
Umur
Kelompok (schooling)
Gelisah / stress
Puasa
Ratio makan
|
Sumber : Smith, 1982 dalam Fujaya
2004.
Karena
proses metabolisme membutuhkan energi, sedangkan peyaringan energi dari makanan
membutuhkan oksigen maka laju metabolisme dapat diduga dari laju konsumsi
oksigen. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur, oksigen dan
aktivitas, paling besar pengaruhnya terhadap metabolisme. Peningkatan suhu 10°C
menyebabkan peningkatan metabolisme 5-3 kali.
2.1.1
Peranan
Adenosin Trifosfat
Sebagian besar
reaksi kimia dalam sel berhubungan
dengan proses penyaringan energi dari makanan untuk digunakan pada berbagai
sistem fisiologis sel. Semua energi dari makanan (karbohidrat, lemak dan
protein) dapat dioksidasi di dalam sel, dan dalam proses ini sejumlah besar
energi dikeluarkan. Energi ini dapat digunakan untuk anabolisme (pertumbuhan
dan reproduksi) atau untuk aktivitas
otot, sekresi kelenjar, absorbsi makanan
dari saluran cerna, dan lain-lain.
Jumlah energi
yang dikeluarkan oleh oksidasi lengkap
makanan dinamakan energi bebas makanan, dan umumnya dinyatakan dengan simbol
∆F. Energi bebas biasanya dinayatakan dalam kalori per mol zat makanan. Misalnya
jumlah energi bebas yang
dikeluarkan oleh oksidasi 1 mol ,
glukosa (180 gram glukosa) adalah 686.000 kalori.
Di
dalam mitokondria, molekul glukosa dioksidasi/dibakar dalam siklus krebs
menjadi
CO2 + H2O + energi. Reaksi ini merupakan
kebalikan fotosintesis, yakni CO2 + H2O
+ energi matahari, menghasilkan
karbohidrat dan oksigen. Energi yang dihasilkan dalam mitokondria ini mengubah
ADP (adenosin difosfat) menjadi ATP (adenosin trifosfat). Karena itu, ATP
terdapat dimana-mana dalam sitoplasma dan nukleoplasma semua sel untuk
digunakan dalam semua mekanisme fisiologis dalam sel.
ATP merupakan senyawa kimia labil
yang terdapat didalam sel dan mempunyai struktur kimia seperti yang
diperlihatkan dalam gambar 1.1.
|
N
|
dari rumus bangun diatas dapat dilihat bahwa ATP
merupakan gabungan adenosin, ribosa dan tiga radikal fosfat. Dua radikal fosfat
yang terakhir dihubungkan dengan bagian molekul lainnya dengan ikatan berenergi
tinggi ( ̴). Jumlah energi bebas dalam
setiap ikatan berenergi tinggi ini per mol ATP kira-kira 7000 kalori dalam
keadaan standar dan 8000 kalori dalam keadaan suhu dan konsentrasi rekatan
dalam tubuh. Oleh karena itu, pembuangan setiap radikal fosfat mengeluarkan 8000 kalori energi.
Setelah kehilangan salah satu radikal fosfat dari ATP, senyawa menjadi Adenosin
Difosfat (ADP), dan setelah kehilangan
radikal fosfat yang kedua, senyawa menjadi Adenosin Monofosfat (AMP). Perubahan
antara ATP,ADP dan AMP adalah sebagai berikut :
2.2 Metabolisme Protein
Protein
dalam tubuh hewan dioksidasi, dan nitrogen pada asam amino dilepaskan sebagai
ammonia. Jika ammonia dalam tubuh hewan terlalu banyak dapat bersifat racun,
tetapi dapat didetoksifikasi dengan dikonversi menjadi urea dan diekskresi
dalam dalam bentuk urine.
Asam
amino sebagai precursor neurotransmitter mengalami dekarboksilasi. Asam amino
hasil pencernaan oleh enzim proteolitik diserap ke darah dengan bantuan
firidoksal fosfat (bentuk aktiv vitamin B6) yang berperan dalam
pengambilan asam amino oleh sel-sel tubuh. Dalam hati asam amino dilepas
sebagai amonia dalam suatu proses yang melibatkan 2 set reaksi yaitu
transaminase dan deaminase oksidatif.
Katabolisme
asam amino dan protein dapat menyediakan bahan metabolisme energi yang tinggi pada
crustacea. Jalur degradasi asam amino pada crustacea ini serupa dengan yang
terjadi pada hewan vertebrata. Perubahan glutamat, aspartat dan alanin menjadi
asam ketodikatalisa dengan transaminase. Pada kelenjar antenna, jaringan otot dan
beberapa jaringan lainnya serin dideaminasi serin dehidrase untuk menghasilkan
piruvat dan ammonia. Enzim ini digunakan dalam jalur kunci dimana amonia yang
dihasilkan dapat dibentuk dari asam amino.
Katabolisme
menghasilkan tiga produk akhir yaitu amonia, urea dan asam urat. Katabolisme
protein dan asam amino menghasilkan bahan utama amonia. Degradasi asam nukleat
pada tahap awal menghasilkan asam urat yang kemudian diubah menjadi urea dan
akhirnya menjadi amonia melalui jalur urikolitik. Amonia dikeluarkan melalui insang,
tetapi mekanismenya masih belum diketahui dengan pasti. Kelenjar antenna
merupakan organ ionic dan senyawa nitrogen disekresi dalam jumlah sedikit.
Karena urea sangat mudah larut, maka bisa keluar melalui insang. Asam urat yang
sulit terlarut tidak dibuang melalui ekskresi, tetapi melalui pengelupasan
kulit ( molting ) dan pengelupasan
sel lambung ( Dall et al.,1990 ).
Sintesis
protein pada crustacea sama dengan yang terjadi pada hewan-hewan lain, hal ini
pernah dibuktikan pada Artemia. Asam
aspartat dan asam glutamat disintesis dari siklus Krebs dengan peralihan
oksaloasetat dan 2-oksoglutarat melalui reaksi aminotransferase. Asam glutamat
biasa juga dibentuk melalui aminasi reduktif 2-oksoglutarat. Sintesis glutamat
dari 2-oksoglutarat bisa juga terjadi melalui animasi reduktif. Reaksi tersebut
dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase. Prolin banyak terdapat dalam otot
crustacea. Prolin disintesis dari glutamat semialdehid. Arginin dan ornitin
dapat merupakan precursor prolin.
2.3 Metabolisme Lemak
Seperti
halnya pada hewan-hewan lain, lemak dalam tubuh hewan air misalnya ikan dapat
dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Sejumlah
senyawa kimia dalam makanan dan dalam tubuh digolongkan dalam lipid yakni lemak
netral (trigliserida), fosfolipid,
kolesterol dan beberapa senyawa lainnya yang kurang penting secara kimia,
trigliserida dan fosfolipid keduanya adalah asam lemak, yang merupakan asam
organik hidrokarbon sederhana berantai panjang. Walaupun kolesterol tidak
mengandung asam lemak, inti sterolnya disintesis dari hasil degradasi molekul
asam lemak, jadi banyak memberikan sifat fisika dan kimia seperti lipid
lainnya.
Beberapa lipid disimpan dalam depot lemak sering sebagai trigliserida untuk
kemudian dipergunakan untuk menyediakan energi bagi proses metabolisme.
Beberapa trigliserida dapat dikonversi menjadi fosfolipid dengan melepas satu
dari tiga asam lemak dari gliserol dan menggantikannya dengan kelompok fosfat.
Fosfolipid sebagai komponen penting dalam pembentukan struktur membran sel
sehingga esensial dalam membentuk jaringan baru.
Lipid pada ikan tidak jenuh sebagaimana yang terdapat pada lemak mamalia,
dapat dicerna dan diasimilasi tapi biasanya tidak dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan
atau untuk energi dan hanya terakumulasi di dalam otot dan sebagai lemak organ
dalam.
2.4 Metabolisme Karbohidrat
|
Glikogen
|
|
Glikogenosis
|
|
Laktat
|
|
Glukoneogenesis
|
|
Glikogenolisis
|
|
Glukosa
|
|
Glikolisis
|
Seluruh
sel tubuh mengekstrak energi kimia yang terdapat dalam glukosa dengan
glikolisis. Proses glikolisis juga mengkonversi glukosa dan piruvat.
Glikolisis memproduksi ATP merupakan
reaksi katabolik. Jika sel memiliki mitokondria, produk akhir glikolisis dengan
adanya oksigen menghasilkan piruvat, yang kemudian dioksidasi menjadi CO2
dan H2O oleh enzim yang terdapat dalam mitokondria.
Telah
diketahui bahwa hasil akhir dari pencernaan karbohidrat adalah glukosa,
fruktosa dan galaktosa. Ketiga monosakarida ini
diabsorbsi masuk kedalam darah, dan setelah melalui hati, diangkut ke seluruh
tubuh oleh sistem sirkulasi dalam bentuk glukosa.
Segera setelah masuk ke
dalam sel, monosakarida bergabung dengan radikal fosfat sesuai dengan reaksi
sebagai berikut :
|
glukokinase
|
|
+
ATP
|
|
Glukosa
6 fosfat
|
|
Glukosa
|
Fosforilase ini dipermudah oleh
enzim heksokinase yang spesifik untuk setiap jenis monosakarida; glukokinase
mempermudah fosforilase glukosa, fruktokinase mempermudah fosforilase fruktosa
dan galaktokinase mempermudah fosforilase galaktosa.
Fosforilase monosakarida hampir
seluruhnya irreversibel kecuali dalam sel hati, epitel tobulus ginjal, dan sel
epitel usus halus dimana terdapat fosfatase spesifik untuk reaksi sebaliknya.
Oleh karena itu, pada kebanyakan jaringan tubuh, fosforilase berperan menangkap
monosakarida dalam sel. Sekali berada dalam sel, monosakarida tidak dapat
berdifusi kembali ke luar sel kecuali sel-sel khusus yang memiliki fosfatase.
Setelah diabsorbsi oleh sel, glukosa
dapat segera diubah menjadi energi atau dapat disimpan dalam bentuk glikogen. Semua sel tubuh
mampu menyimpan glikogen meskipun dalam jumlah sedikit, kecuali sel-sel hati
dapat menyimpan glikogen dalam jumlah besar (dapat meyimpan 5 – 8% beratnya)
dan sel-sel otot (dapat menyimpan 1% glikogen). Kecepatan transpor glukosa ke
dalam sel dipercepat oleh adanya hormon isulin.
2.4.1 Glikogenolisis (Degradasi glikogen)
Glikogenesis
merupakan proses pembentukan glikogen dan sebaliknya glikogenolisis merupakan
pemecahan glikogen menjadi bentuk glukosa dalam sel.
Pada
gambar 1.1 menunjukkan reaksi-reaksi kimia glikogenesis dan glikogenelosis.
Dari gambar tersebut terlihat, glukosa 6-fosfat pertama-tama diubah menjadi
glukosa 1-fosfat, kemudian zat ini diubah menjadi uridin difosfat glukosa, yang
kemudian diubah menjadi glikogen. Beberapa enzim spesifik dibutuhkan untuk
menimbulkan perubahan ini antara lain enzim glukogen sintetase. Glokogenolisis
tidak terjadi dengan kebalikan reaksi kimia yang sama untuk membentuk glikogen,
tetapi dengan cara memisahkan molekul glukosa pada setiap cabang polimer
glikogen melalui proses fosforilase. Pengaktifan fosforilase dilakukan oleh dua
hormon yaitu epinerfin dan glukagon.
|
Gambar 1.1
Reaksi-reaksi kimia glikogenesis dan glikogenolisis pada sel hati
(Sumber : Guyton, 1992, hlm. 363 dalam Fujaya 2004)
|
Karbohidrat dalam tubuh juga dapat
dibentuk dari asam amino dan gliserol. Proses ini dinamakan glukoneogenesis.
Kira-kira 60% asam amino dalam protein tubuh dapat diubah menjadi karbohidrat,
sedangkan sisanya yang 40% mempunyai konfigurasi kimia yang sukar dilakukan.
Setiap asam amino diubah menjadi glukosa oleh proses kimia yang sedikit
berbeda. Misalnya, alanin dapat diubah langsung menjadi asam piruvat dengan
mudah oleh deaminasi; asam piruvat kemudian diubah menjadi glukosa. Sedangkan
beberapa asam amino yang lebih rumit dapat diubah menjadi berbagai gula yang
mengandung atom karbon tiga, empat, lima, atau tujuh; gula ini kemudian akan
masuk dalam lintasan fosfoglukonat dan akhirnya membentuk glukosa. Jadi dengan
cara deaminasi ditambah beberapa interkonversi yang sederhana, banyak asam
amino dapat menjadi glukosa. Interkonversi yang sama dapat mengubah gliserol
menjadi glukosa.
Proses glukoneogenesis diaktifkan
oleh hormon glukokortikoid dari korteks adrenal khusus kortisol. Kortisol
memobilasi protein dari semua sel tubuh sehingga protein tersedia dalam asam
amino dalam cairan tubuh. Sebagian besar asam amino ini akan mengalami deaminasi
dalam hati yang berarti menyediakan substrat yang ideal untuk perubahan menjadi
glukosa. Selain kortisol, tiroksin juga
meningkatkan glukoneogenesis. Peningkatan ini diduga terutama akibat dari
mobilisasi protein dari sel dan mungkin peningkatan ini dalam batas tertentu
juga berasal dari mobilisasi lemak dari depot lemak, bagian gliserol lemak
diubah menjadi glukosa.
Alur penting dalam metabolisme
karbohidrat adalah piruvat dapat diubah menjadi laktat tanpa membutuhkan
oksigen, proses ini disebut glikolisis anaerob. Dengan demikian dibawah kondisi
khusus (oksigen debt), misalnya dalam aktivitas renang cepat, energi tetap
dapat diproduksi walaupun dalam jumlah kecil sambil menunggu sistem pernafasan
membawa oksigen tambahan. Reaksi anaerobik ini pada akhirnya menghasilkan
laktat sehingga laktat akan terakumulasi (khususnya dalam jaringan otot) sampai
oksigen dapat dimanfaatkan. Dengan proses oksidasi, laktat akan diubah menjadi
karbondioksida dan air.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1.
Metabolisme adalah
semua reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh mahluk hidup, terdiri atas
anabolisme dana katabolisme.
2.
Anabolisme adalah proses
sintesis senyawa kimia kecil menjadi molekul yang lebih besar, misalnya asam
amino menjadi protein. Selain itu
Anabolisme suatu proses yang membutuhkan energi.
3.
Katabolisme
adalah proses penguraikan molekul besar menjadi molekul kecil , misalnya glikogen
menjadi glukosa. Dalam prosesnya katabolisme
melepaskan energi.
4.
Ada 2 (dua)
faktor yang diduga mempengaruhi laju proses metabolisme yaitu : faktor Abiotik
(suhu, salinitas, oksigen, karbokdioksida, amoniak, pH, fotoperiode, musim dan
tekanan) dan faktor Biotik (aktivitas, berat, kelamin, umur, kelompok,
gelisah/stress, puasa, dan ratio makanan).
Daftar Pustaka
Yuwono E, dan Sukradi P., 2001. Fisiologi Hewan
Air.CV.Sagung Seto.Jakarta.
Tang.
U.M. dan R. Affandi. 2001. Fisiologi Hewan Air. Institut Pertanian Bogor.
Bogor.
Fujaya
Y., 2004. Fisiologi Ikan. PT. Rineka Cipta. Jakarta.
Praweda,
2007. Biologi. Diakses pada Tanggal 22
Maret 2013. Dari
http://ftp.ui.edu/bebas/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Biologi/Biologi%203.htm
