Met. Fh I 2007

METABOLISME & ANGGARAN ENERGI Pendahuluan Semua Hewan  Mendapatkan Energi Yang Berguna Secara Biologis Dari Makanan Fungsi Tsb = Aktivitas Katalis Biologis  Enzim  Mengerjakan Urutan Reaksi Kimia  Adeno Trifosfat, Atp + Senyawa2 Energi Lainnya. 1

• •

•

Pencernaan = pakan kompleks  senyawa sederhana ( fisik; kimiawi).  diabsorpsi  didistribusikan ke sel-sel dalam tubuh. Suplai oksigen ke sel-sel  oksidasi molekul pakan  energi : bermanfaat bagi kehidupan hewan air seperti untuk kontraksi otot dan kerja syaraf, sintesis struktur tubuh, pemeliharaan tubuh dan homeostasis. Reaksi enzimatik yang mengkonversi energi dari senyawa pakan dalam sel ini disebut katabolisme yang menghasilkan energi. Sebaliknya anabolisme adalah sintesis molekul komplek seperti glikogen, lemak dan protein dari molekul sederhana dengan menggunakan ATP sebagai sumber energi. 2

Metabolisme : terdiri atas anabolisme dan katabolisme ini merupakan jumlah total proses biokimia yang terjadi dalam tubuh suatu organisme dan meliputi metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Protein ( dalam sistem pencernaan hewan)  asam-asam amino  diabsorpsi ( usus halus)  darah portal. Semua sel (kecuali eritrosit) akan menggunakan asam-asam amino tersebut untuk mensintesis protein dan sintesis berbagai molekul esensial seperti komponen membran, neurotransmitter, heme, dsb.3

metabolisme energi per unit waktu. Diukur dengan tiga macam metode (Schmidt-Nielsen, 1990), yaitu:  menghitung selisih energi ( makanan ) yang masuk dan ekskreta terutama urin dan feses.  menghitung produksi panas total pada organisme, metode ini sangat akurat dalam memberikan informasi tentang bahan bakar yang digunakan, organisme yang diukur dimasukkan dalam kalorimeter;  menghitung jumlah oksigen untuk proses oksidasi atau konsumsi oksigen, cara ini paling banyak digunakan dan mudah dilaksanakan. 

4

5

Results

Respiration (black) vs. activity (red). Increased activity at night. 6

Laju metabolisme  faktor : umur, jenis kelamin, status reproduksi, makanan dalam usus, stress fisiologis, aktivitas, musim, ukuran tubuh dan temperatur lingkungan. 



Laju metabolisme baku (standard metabolic rate) merupakan laju metabolisme hewan manakala hewan tersebut sedang beristirahat dan tidak terdapat makanan didalam ususnya. Manakala pengukuran laju metabolisme tengah dilakukan, jarang sekali hewan dalam keadaan diam  laju metabolisme rutin = diukur selama level aktivitas rutin  hasil pengukuran biasanya lebih tinggi 7

Efek ukuran tubuh 

Jika diperhitungkan konsumsi oksigen (ikan) per satuan bobot tubuh per satuan waktu, maka pada ikan yang berukuran lebih kecil laju metabolismenya lebih tinggi dibandingkan dengan ikan yang berukuran lebih besar. 8

Respiration vs. body mass

Results3

9

Shrew, ~ 1g

Rotifer

500 µm, ~ 10-4 g

Blue whale

~136,000 kg; 25 m 10

tubuh/ jam)

0.8 (miligram O2/gram bobot

oksigen

1

0.6 0.4 0.2

138 0

108

78

Bobot ikan gurami (gram)

11

Efek t e m p e r a t u r Temperatur juga mempengaruhi metabolisme hewan. Pada ikan gurami (Osphronemus gouramy) yang hidup di habitat perairan tawar daerah tropis, metabolismenya dipengaruhi oleh temperatur lingkungan, dan meningkatnya temperatur medium pemeliharaan meningkatkan konsumsi oksigen 12

Efek Temperatur 

Gambar. Konsumsi oksigen ikan gurami (Osphronemus gouramy) dalam medium dengan temperatur berbeda (Yusup, tidak dipublikasikan).

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

24

26 28 Temperatur air (0C)

13

Jumlah Panas Yang Dihasilkan Untuk Tiap Liter 02 Yang Digunakan Dalam Metabolisme Mendekati Konstan  Untuk Lipid, Karbohidrat Dan Protein Perbedaan Hanya 10 %. Jadi Rata-rata 4,8 Kcal Perliter O2 Sebagai Ukuran Laju Metabolisme.  Tiap Gram Bahan Makanan Akan Menghasilkan Jumlah Energi Yang Sangat Berbeda, Contoh :  1 Gram Lipid Akan Menghasilkan Energi Yang Jauh Lebih Tinggi Dari 1 Gram Karbohidrat Atau Protein. 

14

Oxygen Consumption Substrate

kcal/g l O2 / g

kcal/l O2 R.Q.

Carbohydrate 4.2

0.84

5.0

1.00

Fat

9.4

2.0

4.7

0.71

Protein

4.3

0.96

4.5

0.81

(Note that energy per unit O2 is almost constant (~5 kcal/l O2)

R.Q. (Respiratory Quotient) = CO2/O2.

15

• Nilai Energi Untuk Protein 4,3 kcal /gram, Berbeda Dari Nilai Pembakaran Yang Ditentukan Dalam Laboratorium Kimia Yang Biasanya Memberikan Nilai 5,3 Kcal /gram. • Rasio Antara Co2 Yang Dibentuk Dalam Metabolisme Dengan O2 Yang Digunakan  Respiratory Quotient (Rq) / Respiratory Exchane Ratio ( R ). • Rq, Memberikan Informasi Tentang Bahan Bakar Yg Digunakan Dalam Metabolisme. Biasanya Rq Antara 0,7 Dan 1,0. erarti B 7 , 0 i t a endek M q R kati a il e d B n e M Rq n a D , id Lip idrat. h o b r a K e olism

e Metabolism rti 1,0 Bera 16

Laju Metabolisme & Ukuran Tubuh • • • •

Kec.Konsumsi O2 Pada Hewan Kecil Lebih Tinggi Dari Pada Hewan Yang Lebih Besar Kec,kons. Oksigen Per Gram Menurun Secara Konsisten Dengan Meningkatnya Ukuran Tubuh 1 Gram Jaringan Shrew /Semacam Tikus  Mengkons. O2 Pada Kec. 100 Kali Lebih Besar Dari Pada 1 Gram Jar.Gajah. Kons.Oksigen Spesifik  Dalam Liter 02 Perkilogram Berat Badan Perjam (Liter 02 Kg-1 H-1) Dpt Dihitung Dari Persamaan Regresi:

VO2/Mb=0.676 Mb -0.25 •

ATAU LOG VO2/Mb=log 0.676-0.25 LOG Mb Total Kons.Oksigen Hewan Dihitung Dari :

Vo2=0.676 Mb 0.75 •

Atau Log Vo2=log 0.676+0.75 LOG Mb

17

Efek Konsentrasi Oksigen     

Kons.O2 (Laju Met.) Independen/Tidak Tergantung Dengan Konsentrasi Oksigen Ketidaktergantungan Dari Konsentrasi Oksigen Sifatnya Tidak Universal Avertebrata Merespon Pada Perubahan Konsentrasi Oksigen Contoh : Lobster Pada Tempat Tinggi Konsumsi O2 Lebih Tinggi Daripada Tempat Rendah, Tetapi Pada Tempat Tertentu Uptake Oksigen Berhubungan Dengan Oksigen Yang Tersedia.

18

Goldfish 

Pada Tensi/ Tekanan Oksigen Relatif Tinggi Uptake Oksigen Goldfish Tidak Tergantung Dari Oksigen Yang Tersedia, Tetapi Pada Tensi Oksigen Lebih Rendah Terdapat Bentuk Hub.Linier./ Berbanding Lurus (Menyesuaikan). 19

Aklimasi Pd. Level O2 Rendah     

Kebanyakan Ikan Aktif Cukup Sensitif Pada Oksigen Air Yang Rendah. Contoh : Ikan Trout Level Lethal O2 Dalam Air Tergantung Pada Pemaparan Sebelumnya Di Oksigen Rendah, Tetapi Level O2 Dapat Ditoleransi Kalau Ikan Ini Telah Dipelihara Dlm Air Yang Relatif Miskin O2, Akibatnya :Akan Menjadi Lebih Toleran Pada Level O2 Rendah.

20

Asam Laktat,glikolisis 

 



 

Proses Umum Untuk Memperoleh Energi Dalam Kondisi Anaerob Adalah Pemecahan Kh  As.Laktat (Glikolisis) 1mol Glukosa  2 Mol As.Laktat C6 H12 O6  2 C3 H6 03 Glikolisis Umumnya Terjadi Pada Otot Vertebrata Dimana Kebutuhan Energi Pada Latihan Yang Berat Melebihi Oksigen Yang Tersedia. Kebanyakan Glikolisis Tergantung Pada Glikogen, Bukan Glukosa, Sebagai Substrat. Satu Unit Glukosa Dalam Glikogen/ Polimer Disebut Unit Glikosil 1 Mol Glikosil -> 2 Mol Asam Laktat + 3 Mol Atp.

21

Waktu Fisiologis Hewan Kecil Hidup Dengan Langkah Lebih Cepat Daripada Hewan Besar ; Langkah Kaki, Bernafas& Denyut Jantung.  Exp. Jantung Tikus Berdenyut 1000 Kali/Min.  Gajah Jantungnya Berdenyut 30 Kali/Min. Waktu Dan Frekuensi  Frek. Tinggi Dari Jantung Hewan Kecil Bermakna Bahwa Lamanya Tiap Denyut Lebih Pendek/ Singkat.  Frek.Dan Waktu -> Hub.Terbalik  Frek = 1__ Waktu  Frek. Jantung Mamalia :  Heart Rate (Min –1) = 241 Mb-0.25  Lamanya Tiap Denyut/ Detak Jantung :  Duration (Min) = 1 Mb 0.25  241  Makna Persamaan Tersebut Adalah Bahwa Lamanya Detak Jantung Mamalia Meningkat Secara Proporsional Dengan Kenaikan Berat Badan Pada Kekuatan 0.25. 

22

Waktu Metabolisme   



 

Laju Metabolisme Menurun Dengan Meningkatnya Ukuran Tubuh Waktu Metabolisme α Mb 0.25 Masa Hidup Mamalia Meningkat Mengikuti Ukuran Tubuh Dengan Proporsi Yang Sama Seperti Lamanya Detak Jantung. Hewan Kecil & Besar Kira-kira Mempunyai Jumlah Detak Jantung Yang Sama Selama Masa Hidup Yang Normal. Mencit Mempunyaai Detak Jantung 600 X/Menit  Masa Hidup 2-3 Tahun Gajah Mempunyai Detak Jantung 30 X/Menit  Masa Hidup 50 – 60 Tahun Atau 20 X Masa Hidup Mencit.

23

Anggaran E n e r g I energy budget 





adalah suatu perhitungan mengenai pemanfaatan energi yang diperoleh dari pakan didalam tubuh hewan. Jadi masukan yang didapatkan dari pakan setelah melaui proses metabolisme diperhitungkan pemanfaatannya dalam bentuk energi. Energi tersebut oleh hewan, misalnya pada ikan dan udang yang telah banyak dipelajari, pada dasarnya dipergunakan sebagian untuk aktivitas metabolik, sebagian lagi untuk pertumbuhan dan sebagian lainnya hilang dalam bentuk feses dan sampah metabolik yang diekskresikan. 24

Penaeus monodon protozoea s/d PL1 yang diberi pakan algae kemudian artemia (Kurmaly et al., 1989) adalah sebagai berikut:

I

=

G

18,78 = 1,69

+

Ev

+ 0,403

+ +

M

+

E

0,962 + 15,72 Joules

I : energi intake G: laju pertumbuhan  Ev: kandungan energi exuviae M: laju metabolisme  E: ekskresi dan egesti Konsumsi pakan = Metabolisme total + Limbah Perolehan 



100%

= (44 ± 7) + (27 ± 3) + (29 ± 6)

+

Karnivora

Nampaknya

ikan karnivora lebih baik dalam perolehan energi yang  dialokasikan 100% = pertumbuhan 37 + 43 + pada 20 ikan herbivora.Herbivora untuk ketimbang Ikan herbivora mengkonsumsi bahan yang sulit dicerna seperti selulosa  total limbah lebih besar dari ikan karnivora. karnivora mengkonsumsi pakan yang mudah dicerna, sehingga limbahnya sedikit. 25

SEKIAN ……… … TERIMA KASIH.

26