Modul Idk 2 (new).docx

PENDAHULUAN Ilmu Dasar Keperawatan adalah Sebelum mempelajari Ilmu Dasar Keperawatn II secara keseluruhan, secara umum dijelaskan fokus ilmu dasar keperawatan meliputi berbagai aspek yang terkait dengan ilmu dasar keperawatan. Untuk memudahkan mempelajari ilmu dasar keperawatan II, maka sistem pembelajaran ini terbagi menjadi beberapa topik pembahasan, sebagai berikut : 1. Topik I

: Enzim dan Koenzim

2. Topik II

: Pencernaan dan Penyerapan

3. Topik III

: Bioenergetika

4. Topik IV

: Rantai Pernapasan

5. Topik V

: Immunoglobulin

6. Topik VI

: Darah

7. Topik VII

: Oksidasi Biologi

8. Topik VIII

: Metabolisme Porfirin

9. Topik IX

: Metabolisme Karbohidrat

10. Topik X

: Metabolisme Lipid

11. Topik XI

: Metabolisme Protein

12. Topik XII

: Metabolisme Purin dan Pirimidin

13. Topik XIII

: Dasar-Dasar Bakteriologi dan Mikologi

14. Topik XIV

: Klasifikasi, Toksonomi, Morfologi, dan Pewarnaan Kuman

15. Topik XV

: Fisiologi dan Metabolisme Kuman

16. Topik XVI

: Hubungan Kuman dengan Hospes dan Lingkungan

17. Topik XVII

:Virologi serta Pencegahan & Pengobatan Penyakit Virus

18. Topik XVIII

: Helmintologi serta Pencegahan & Pengobatan Penyakit Helmintologi

19. Topik XIX

: Protozoologi

20. Topik XX

: Entomologi

21. Topik XXI

: Interaksi Mikroorganisme

22. Topik XX II

: Riketsia

Setelah mempelajari Ilmu Dasar Keperawatan II, diharapkan anda dapat mengetahui dan memahami sub pokok bahasan, sebagai berikut :

i

1. Memahami, Mengetahui, Mengingat tentang Enzim dan Koenzim 2. Memahami dan Mengetahui proses pencernaan dan penyerapan 3. Memahami dan menjelaskan tentang bioenergetika 4. Rantai Pernapasan 5. Memahami dan menjelaskan tentang Immunoglobulin 6. Memahami tentang darah 7. Oksidasi Biologi 8. Memahami, menjabarkan metabolisme porfirin 9. Metabolisme Karbohidrat 10. Metabolisme Lipid 11. Metabolisme Protein 12. Metabolisme purin dan pirimidin 13. Dasar-dasar bakteriologi dan mikologi 14. Klasifikasi dan taksonomi kuman 15. Morfologi dan pewarnaan kuman 16. Fisiologi dan Metabolisme kuman 17. Hubungan kuman dengan hospes dan lingkungan 18. Virologi 19. Helmintologi 20. Protozoologi 21. Entomologi 22. Interaksi mikroorganisme 23. Riketsia

TOPIK I ENZIM DAN KOENZIM

A. Pengertian Enzim Enzim adalahbiomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis(senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimiaorganik.Molekul awal yang disebut substratakan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.

B. Sifat Umum Enzim Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energiaktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Enzim umumnya merupakan protein globular dan ukurannya berkisar dari hanya 62 asam amino pada monomer 4-oksalokrotonat tautomeras, sampai dengan lebih dari 2.500 residu pada asam lemak sintase. Terdapat pula sejumlah kecil katalis RNA , dengan yang paling umum merupakan ribosom; Jenis enzim ini dirujuk sebagai RNA-enzim ataupun ribozim. Aktivitas enzin ditentukan oleh struktur tiga dimensinya (struktur kuartener) . Walaupun struktur enzim menentukan fungsinya, prediksi aktivitas enzim baru yang hanya dilihat dari strukturnya adalah hal yang sangat sulit. Secara spesifik enzim memiliki beberapa sifat yaitu sebagai berikut. Sifat Umum Enzim : a. Merupakan protein b. Merupakan biokatalisator c. Mempercepat reaksi kimia dengan jalannya menurunkan energi aktivitas yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi kimia. d. Enzim bekerja spesifik artinya untuk mengubah atau mereaksikan suatu zat tertentu memerlukan zat tertentu pula. e. Bekerja sangat cepat f. Tidak ikut bereaksi (tidak mengalami perubahan).

g. Tidak mengubah keseimbangan reaksi h. Memliki sifat aktif atau sisi katalitik yaitu bagian enzim tempat substrat berkombinasi. i.

Substrat asing yang berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut activator.

Enzim memiliki beberapa sifat, yaitu: 1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat. 2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat. 3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi. 4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit. 5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik. 6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.

C. Manfaat Enzim Kebanyakan enzim berukuran lebih besar daripada substratnya, tetapi hanya sebagian kecil asam amino enzim (sekitar 3–4 asam amino) yang secara langsung terlibat dalam katalisis. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat substrat dan kemudian menjalani reaksi ini dikenal sebagai tapak aktif. Enzim juga dapat mengandung tapak yang mengikat kofaktor yang diperlukan untuk katalisis. Beberapa enzim juga memiliki tapak ikat untuk molekul kecil, yang sering kali merupakan produk langsung ataupun tak langsung dari reaksi yang dikatalisasi. Pengikatan ini dapat meningkatkan ataupun menurunkan aktivitas enzim. Dengan demikian ia berfungsi sebagai regulasi umpan balik. Sama seperti protein-protein lainnya, enzim merupakan rantai asam amino yang melipat. Tiap-tiap urutan asam amino menghasilkan struktur pelipatan dan sifat-sifat kimiawi yang khas. Rantai protein tunggal kadang-kadang dapat berkumpul bersama dan membentuk kompleks protein. Kebanyakan enzim dapat mengalami denaturasi (yakni terbuka dari lipatannya dan menjadi tidak aktif) oleh pemanasan ataupun denaturan kimiawi. Tergantung pada jenis-jenis enzim, denaturasi dapat bersifat reversibel maupun ireversibel.

D. Kegunaan Enzim Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat dan racun adalah inihibitor enzim.

E. MODEL SISI AKTIF ENZIM Dibagi menjadi 2 Model sisi supaktif Enzim : a. Model “ Kunci dan Gembok” Enzim sangatlah spesifik. Pada tahun 1894, Emil Fischer mengajukan bahwa hal ini dikarenakan baik enzim dan substrat memiliki bentuk geometri yang saling memenuhi. Hal ini sering dirujuk sebagai model "Kunci dan Gembok". Manakala model ini menjelaskan kespesifikan enzim, ia gagal dalam menjelaskan stabilisasi keadaan transisi yang dicapai oleh enzim. Model ini telah dibuktikan tidak akurat, dan model ketepatan induksilah yang sekarang paling banyak diterima. b. Model Ketepatan Induksi Diagram

yang

menggambarkan

hipotesis

ketepatan

induksi.

tapak

aktif. Tapak aktif akan terus berubah bentuknya sampai substrat terikat secara sepenuhnya, yang mana bentuk akhir dan muatan enzim ditentukan Pada tahun 1958, Daniel Koshland mengajukan modifikasi model kunci dan gembok: oleh karena enzim memiliki struktur yang fleksibel, tapak aktif secara terus menerus berubah bentuknya sesuai dengan interaksi antara enzim dan substrat. Akibatnya, substrat tidak berikatan dengan tapak aktif yang kaku. Orientasi rantai samping asam amino berubah sesuai dengan substrat dan mengijinkan enzim untuk menjalankan fungsi katalitiknya. Pada beberapa kasus, misalnya glikosidase, molekul substrat juga berubah sedikit ketika ia memasuki

Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuaannya menurunkan ΔG‡ Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.) 1. Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi. 2. Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara. 3. Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar,dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil. Beberapa enzim tidak memerlukan komponen tambahan untuk mencapai aktivitas penuhnya. Namun beberapa memerlukan pula molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk berikatan dengan enzim dan menjadi aktif. [38] Kofaktor dapat berupa zat anorganik organik (contohnya flavin dan heme). Kofaktor dapat berupa gugus prostetik yang mengikat dengan kuat, ataupun koenzim, yang akan melepaskan diri dari tapak aktif enzim semasa reaksi. (contohnya ion logam) ataupun zat Enzim yang memerlukan kofaktor namun tidak terdapat kofaktor yang terikat dengannya disebut sebagai apoenzim ataupun apoprotein. Apoenzim beserta dengan kofaktornya disebut holoenzim (bentuk aktif). Kebanyakan kofaktor tidak terikat secara kovalen dengan enzim, tetapi terikat dengan kuat. Namun, gugus prostetik organik dapat pula terikat secara kovalen (contohnya tiamina pirofosfat pada enzim piruvat dehidrogenase). Istilah holoenzim juga dapat digunakan untuk merujuk pada enzim yang mengandung subunit protein berganda, seperti DNA polimerase. Pada kasus ini, holoenzim adalah kompleks lengkap yang mengandung seluruh subunit yang diperlukan agar menjadi aktif. Contoh enzim yang mengandung kofaktor adalah karbonat anhidrase, dengan kofaktor seng terikat sebagai bagian dari tapak aktifnya. Hal- hal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan

tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian. Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator obat dan racun adalah inihibitor enzim. adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Ada tiga hal yang diperlukan untuk metabolisme dalam tubuh kita yaitu bahan makanan, enzim dan hormon. Antara ketiganya perlu suatu kerjasama yang sinergis. Ibarat pabrik, bahan makanan (vitamin, protein, mineral) adalah “materialnya”, enzim sebagai “pekerjanya”, sedangkan hormon sebagai “mandornya”. Itu sebabnya, meskipun kita cukup mengonsumsi vitamin, mineral dan protein tetapi bila bahan-bahan tersebut tidak dapat diserap oleh sel-sel tubuh kita karena kekurangan atau tiadanya enzim, kita tetap dengan mudah terkena penyakit. Disini, tugas enzim metabolisme khususnya, mengubah bahan-bahan makanan yang kita makan sehingga dapat dimanfaatkan oleh sel-sel tubuh. Dalam tubuh kita terdapat berbagai macam enzim yang jumlahnya ribuan. Kemampuan tubuh kita untuk memperbaiki diri ketika terluka dan menangkal penyakit, secara langsung berhubungan dengan kekuatan dan jumlah enzim dalam tubuh kita. Setiap jenis enzim mempunyai tugas spesifik dalam tubuh seperti mencerna makanan, memecah toksin, membersihkan darah, memperkuat sistem kekebalan tubuh, membentuk protein menjadi otot, menghilangkan karbondioksida dari paru-paru, dll. Semua organ tubuh kita seperti jantung, paru-paru, ginjal, organ-organ yang berhubungan dengan pencernaan, pembuluh darah dll, serta apapun tugas masing-masing organ tersebut, tidak akan dapat berfungsi tanpa adanya enzim. Bahkan, karena masing-masing organ tubuh kita memiliki fungsi beragam dan sel yang berbeda-beda, sehingga membutuh-kan enzim yang beragam pula. Pada

jantung misalnya, karena ada bermacam-macam sel, maka diperlukan pula bermacam-macam enzim dalam jantung. Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri atas komponen yang disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang berupa nonprotein. Gugus prostetik dibedakan menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Kofaktor berupa gugus anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, dan Fe2+. Beberapa jenis vitamin seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim. Jadi, enzim yang utuh tersusun atas bagian protein yang aktif yang disebut apoenzim dan koenzim, yang bersatu dan kemudian disebut holoenzim. Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory). Menurut teori kunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktif enzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok, menurut teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs aktif tidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel.

F. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM Ada empat factor yang mempengaruhi kerja enzim yaitu temperature, PH, konsentrasi dan inhibitor. a. Temperatur Karena enzim tersusun dari protein maka enzim sangat peka terhadap temperature. Temperature yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein. Temperature terlalu rendah dapat menghambat reaksi. Pada umumnya, temperature optimum enzim adalah 30 – 40 0C.Kebanyakan enzim tidak menunjukkan reaksi jika suhu turun sampai sekitar 0 0C, namun enzim tidak rusak. Jika suhu normal kembali, maka enzim akan aktif kembali. Enzim tahan pada suhu rendah, namun dapat rusak di atas suhu 50 0C. b. Perubahan PH Enzim juga sangat terpengaruh oleh pH. Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan subtratnya. pHoptimum yang diperlukan berbeda. c. Konsentrasi Enzim dan Substrat Agar reaksi berjalan optimum, maka perbandingan jumlah antara enzim dan substrat harus sesuai. Jika enzim terlalu sedikit dan substrat terlalu banyak, reaksi akan berjalan lambat dan bahkan ada substrat yang terkatalisasi. Semakain banyak enzim, reaksi akan semakin cepat. d. Inhibitor Enzim Seringkali kerja enzim dihambat oleh suatu zat yang disebut Inhibitor. Jika inhibitor ditambahkan ke dalam campuran enzim dan substrat, kecepatan reaksi akan turun. Cara kerja inhibitor ini adalah berikatan dengan enzim dan membentuk kompleks enzim – inhibitor yang masih mampu atau tidak mampu berikatan dengan substrat.

Ada dua jenis inhibitor yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. 1. Inhibitor kompetitif Pada penghambatan ini, zat – zat penghambatan mempunyai stuktur yang mirip dengan substrat. Dengan demikian baik substrat maupun zat penghambat berkompetisi atau bersaing untuk bergabung dengan sisi aktiv

enzim. Jika zat penghambat lebih dulu berikatan dengan sisi aktif enzim, maka substrat tidak dapat lagi berikatan dengan sisi aktif enzim. 2. Inhibitor Nonkompetitif Pada penghambatan ini, substrat sudah tidak dapat berikatan dengan kompleks enzim – inhibitor, karena sisi aktif enzim berubah.

TOPIK II PENCERNAAN DAN PENYERAPAN

A. MAKANAN DAN FUNGSINYA BAGI MANUSIA Banyak faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan manusia, diantaranya adalah makanan. Makanan mempunyai peranan yang sangat penting dalam pertumbuhan dan perkembangan manusia. Melalui mkanan, manusia dapat memperoleh nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuhnya Nutrisi tersebut berupa karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan garam 1. Karbohidrat Karbohidrat terdapat dalam beras, jagung, gandum, kentang, ubi- ubian, buahbuahan, dan madu. Karbohidrat digunakan sebagai sumber energi bagi tubuh kita. Setiap satu gram karbohidrat dapat menghasilkan energi sekitar 4 kilokalori. Kalau kita konversikan I kalori = 4,2 joule, maka 1 gram karbohidrat menghasilkan

energi

sebesar

16,8kilojoule.

Selama proses pencernaan, karbohidrat akan dipecah menjadi molekul gula sederhana seperti glukosa. Bentuk gula sederhana inilah yang diserap oleh tubuh. Jika manusia mengonsumsi karbohidrat melebihi kebutuhan energi, maka karbohidrat akan disimpan dalam bentuk glikogen dan lemak. Glikogen akan disimpan di hati dan otot. Lemak akan disimpan disekitar perut, ginjal, dan bawah kulit. Kekurangan karbohidrat akan menyebabkan badan lemah, kurus, semangat kerja atau belajar menurun, dan daya tahan terhadap penyakit berkurang.

9

2. Protein Sumber protein dapat berasal dari hewan dan disebut protein hewani, misalnya lemak, daging, susu, ikan, telur dan keju. Sumber protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati. Contohnya adalah kedelai, kacang tanah, dan kacang hijau. Protein berfungsi sebagai komponen struktural dan fungsional. Fungsi structural berhubungan dengan fungsi pembangun tubuh dan pengganti sel-sel yang rusak. Fungsi fungsional berkaitan dengan fungsinya sebagai komponen prosesproses biokimia sel seperti hormone dan enzim. Selama proses pencernaan, protein akan diubah menjadi pepton dengan bantuan enzim pepsin di dalam lambung. Kemudian pepton akan diubah menjadi asam amino dengan bantuan enzim tripsin di dalam usus halus. Asam amino inilah yang akan diserap oleh tubuh. Sama seperti karbohidrat, setiap 1 gram protein dapat menghasilkan energi sebesar 17 kilojoule. Kekurangan protein dapat menyebabkan busung lapar.

3. Lemak Sumber lemak dapat berasal dari hewan dan disebut dengan lemak hewani, misalnya lemak daging, mentega, susu, ikan basah, telur dan minyak ikan. Sumber lemak yang bersal dari tumbuhan disebut lemak nabati. Contohnya adalah kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan alpukat. Lemak berfungsi sebagai

cadangan

energi

dan

pelarut

vitamin

A,

D, E, dan K. Lemak disimpan dalam jaringan bawah kulit. Setiap satu gram lemak dapat menghasilkan energi sekitar 9 kilokalori atau 38 kilojoule.

4. Vitamin Vitamin berfungsi sebagai kompenen organic enzim yang disebut sebagai co-enzim. Terdapat dua kelompok vitamin yang larut dalam air dan lemak. Vitamin larut dalam lemak mempunyai sifat dapat disimpan lama. Bila jumlah yang tersedia lebih banyak dari yang diperlukan tubuh, akan disimpan di dalam lemak dalam waktu yang cukup lama. Berbeda halnya dengan vitamin yang larut dalam air, bila jumlahnya melebihi yang diperlukan oleh tubuh, kelebihan akan dibuang ke luar tubuh melalui urin. Kekurangan vitamin akan menyebabkan penyakit avitaminosis.

5. Garam mineral Garam mineral dibutruhkan secara sendiri-sendiri maupun kelompok. Masing-masing mempunyai peranan tertentu dalam tubuh. Sebagai contoh, kalsium, sumbernya berasal dari susu, keju, daging, sayur- sayuran. Berfungsi pembentukan darah, kontraksi otot, pembentukan tulang, dan gigi, dsb.

B. SISTEM PENCERNAAN MANUSIA Sistem pencernaan manusia terdiri atas saluran dan kelenjar pencernaan. Saluran pencernaan merupakan saluran yang dilalui bahan makanan. Kelenjar pencernaan adalah bagian yang mengeluarkan enzim untuk membantu mencerna makanan. Saluran pencernaan antara lain sebagai berikut.

1. Mulut Di dalam rongga mulut, terdapat gigi, lidah, dan kelenjar air liur (saliva). Gigi terbentuk dari tulang gigi yang disebut dentin. Struktur gigi terdiri atas mahkota gigi yang terletak diatas gusi, leher yang dikelilingi oleh gusi, dan akar gigi yang tertanam dalam kekuatan-kekuatan rahang. Mahkota gigi dilapisi email yang berwarna putih. Kalsium, fluoride, dan fosfat merupakan bagian penyusun email. Untuk perkembangan dan pemeliharaan gigi yang bai, zat-zat tersebut harus ada di dalam makanan dalam jumlah yang cukup. Akar dilapisi semen yang melekatkan akar pada Ada tiga macam gigi manusia, yaitu gigi seri (insisor) yang berguna untuk memotong makanan, gigi taring (caninus) untuk mengoyak makanan, dan gigi geraham (molar) untuk mengunyah makanan. Dan terdapat pula

tiga

buahkelenjar

saliva

pada

mulut,

yaitu

kelenjar

parotis,

sublingualis, dan submandibularis. Kelenjar saliva mengeluarkan air liur yang mengandung enzim ptialin atau amilase, berguna untuk mengubah amilum menjadi maltosa. Pencernaan yang dibantu oleh enzim disebut pencernaan kimiawi. Di dalam rongga mulut, lidah menempatkan makanan di antara gigi sehingga mudah dikunyah dan bercampur dengan air liur. Makanan ini kemudian dibentuk menjadi lembek dan bulat yang disebut bolus. Kemudian bolus dengan bantuan lidah, didorong menuju faring.

2. Faring dan esophagus

Setelah melalui rongga mulut, makanan yang berbentuk bolus akan masuk kedalam tekak (faring). Faring adalah saluran yang memanjang dari bagian belakang rongga mulut sampai ke permukaan kerongkongan (esophagus). Pada pangkal faring terdapat katup pernapasan yang disebut epiglottis. Epiglotis berfungsi untuk menutup ujung saluran pernapasan (laring) agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan. Setelah melalui faring, bolus menuju ke esophagus; suatu organ berbentuk tabung lurus, berotot lurik, dan berdidnding tebal. Otot kerongkongan berkontraksi sehingga menimbulkan gerakan meremas

yang

mendorong

bolus

ke

dalam

lambung.

Gerakan

otot

kerongkongan ini disebut gerakan peristaltik.

3. Lambung Otot lambung berkontraksi mengaduk-aduk bolus, memecahnya secara mekanis, dan mencampurnya dengan getah lambung. Getah lambung mengandung HCl, enzim pepsin, dan renin. HCl berfungsi untuk membunuh kuman-kuman yang masuk berasama bolus akan mengaktifkan enzim pepsin. Pepsin berfungsi untuk mengubah protein menjadi peptone. Renin berfungsi untuk menggumpalkan protein susu. Setelah melalui pencernaan kimiawi di dalam lambung, bolus menjadi bahan kekuningan yang disebut kimus (bubur usus). Kimus akan masuk sedikit demi sedikit ke dalam usus halus.

4. Usus halus Usus halus memiliki tiga bagian yaitu, usus dua belas jari (duodenum), usus tengah (jejunum), dan usus penyerapan (ileum). Suatu lubang pada dinding duodenum menghubungkan usus 12 jari dengan saluran getah pancreas dan saluran empedu. Pankreas menghasilkan enzim tripsin, amilase, dan lipase yang disalurkan menuju duodenum. Tripsin berfungsi merombak protein menjadi asam amino. Amilase mengubah amilum menjadi maltosa. Lipase mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Getah empedu dihasilkan oleh hati dan ditampung dalam kantung empedu. Getah empedu disalurkan ke duodenum. Getah empedu berfungsi untuk menguraikan lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya pencernaan makanan dilanjutkan di jejunum. Pada bagian ini terjadi pencernaan terakhir sebelum zat-zat makanan diserap. Zat-zat makanan setelah melalui jejunum menjadi bentuk yang siap diserap. Penyerapan

zat-zat makanan terjadi di ileum. Glukosa, vitamin yang larut dalam air, asam amino, dan mineral setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh darah dan diedarkan ke seluruh tubuh. Asam lemak, gliserol, dan vitamin yang larut dalam lemak setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh getah bening dan akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah.

5. Usus besar Bahan makanan yang sudah melalui usus halus akhirnya masuk ke dalam usus besar. Usus besar terdiri atas usus buntu (appendiks), bagian yang menaik (ascending colon), bagian yang mendatar (transverse colon), bagian yang menurun (descending colon), dan berakhir pada anus. Bahan makanan yang sampai pada usus besar dapat dikatakan sebagai bahan sisa. Sisa tersebut terdiri atas sejumlah besar air dan bahan makanan yang tidak dapat tercerna, misalnya selulosa. Usus besar berfungsi mengatur kadar air pada sisa makanan. Bil kadar iar pada sisa makanan terlalu banyak, maka dinding usus besar akan menyerap kelebihan air tersebut. Sebaliknya bila sisa makanan kekurangan air, maka dinding usus besar akan mengeluarkan air dan mengirimnya ke sisa makanan. Di dalam usus besar terdapat banyak sekali mikroorganisme yang membantu membusukkan sisa-sisa makanan tersebut. Sisa makanan yang tidak terpakai oleh tubuh beserta gas-gas yang berbau disebut tinja (feses) dan dikeluarkan melalui anus.

C. Diagram sistem pencernaan 1. Kelenjar Ludah 2. Parotis 3. Submandibularis (bawah rahang) 4. Sublingualis (bawah lidah) 5. Rongga Mulut 6. [[Faring] 7. Lidah 8. Esofagus 9. Pankreas 10. Lambung

11. Saluran pankreas 12. Hati 13. Kantung empedu 14. duodenum 15. Saluran empedu 16. Kolon 17. Kolon transversum 18. Kolon ascenden 19. Kolon descenden 20. Ileum 21. Sekum 22. Appendiks 23. Rektum 24. Anus D. KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM PENCERNAAN MANUSIA Beberapa kelainan dan penyakit yang dapat terjadi pada alat-alat sistem pencernaan antara lain: 1. Parotitis

Penyakit gondong yaitu penyakit yang disebabkan oleh virus yang menyerang kelenjar air ludah di bagian bawah telinga, akibatnya kelenjar ludah menjadi bengkak atau membesar.

2. Xerostomia Xerostomia adalah istilah bagi penyakit pada rongga mulut yang ditandai dengan rendahnya produksi air ludah. Kondisi mulut yang kering membuat makanan kurang tercerna dengan baik.

3. Tukak Lambung

Tukak lambung terjadi karena adanya luka pada dinding lambung bagian dalam. Maka secara teratur sangat dianjurkan untuk mengurangi resiko timbulnya tukak lambung.

4. Appendiksitis

Appendiksitis atau infeksi usus buntu, dapat merembet ke usus besar dan menyebabkan radang selaput rongga perut.

TOPIK III BIOENERGETIKA A. DEFINISI Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan. B. Kaidah termodinamika dalam sistem biologik Kaidah pertama termodinamika: Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya. Kaidah kedua termodinamika: Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati. Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam persamaan: ΔG = ΔH – TΔS Keterangan: ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut. Di dalam kondisi reaksi biokimia, mengingat ΔH kurang lebih sama dengan ΔE, perubahan total energi internal di dalam reaksi, hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan: ΔG = ΔE – TΔS Jika ΔG bertanda negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi bebas (reaksi eksergonik). Jika ΔG sangat besar, reaksi benar-benar berlangsung sampai selesai dan tidak bisa membalik (irreversibel). 21

Jika ΔG bertanda positif, reaksi berlangsung hanya jika memperoleh energi bebas (reaksi endergonik). Bila ΔG sangat besar, sistem akan stabil tanpa kecenderungan untuk terjadi reaksi. Peran senyawa fosfat berenergi tinggi dalam penangkapan dan pengalihan energi Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe 2+ à Fe3+. Sebaliknya organisme heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks. Mg2+

Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat. Dalam reaksinya di dalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg2+ ATP dan ADP Energi bebas baku hasil hidrolisis senyawa-senyawa fosfat penting dalam biokimia tertera pada. Terlihat bahwa nilai hidrolisis gugus terminal fosfat pada ATP terbagi menjadi 2 kelompok. Pertama, fosfat berenergi rendah yang memiliki ΔG lebih rendah dari pada ΔG0 pada ATP. Kedua, fosfat berenergi tinggi yang memiliki nilai ΔG lebih tinggi daripada ΔG0 pada ATP, termasuk di dalamnya, ATP dan ADP, kreatin fosfat, fosfoenol piruvat dan sebagainya. Senyawa biologik penting lain yang berenergi tinggi adalah tiol ester yang mencakup koenzim A (misal asetil-KoA), protein pembawa asil, senyawa-senyawa ester asam amino yang terlibat dalam sintesis protein, S-adenosilmetionin (metionin aktif), uridin difosfat glukosa dan 5-fosforibosil-1-pirofosfat. organofosfat yang memiliki peran penting dalam biokimia

Senyawa

ΔG0 kJ/mol

kkal/mol

Fosfoenolpiruvat

-61,9

-14,8

Karbamoil fosfat

-51,4

-12,3

1,3-bifosfogliserat

-49,3

-11,8

Kreatin fosfat

-43,1

-10,3

ATP à ADP + Pi

-30,5

-7,3

ADP à AMP + Pi

-27,6

-6,6

Pirofosfat

-27,6

-6,6

Glukosa 1-fosfat

-20,9

-5,0

Fruktosa 6-fosfat

-15,9

-3,8

AMP

-14,2

-3,4

Glukosa 6-fosfat

-13,8

-3,3

Gliserol 3-fosfat

-9,2

-2,2

(sampai 3-fosfogliserat)

Gugus fosfat berenergi tinggi oleh Lipmann dilambangkan dengan ~℗. Simbol ini menunjukkan bahwa gugus yang melekat pada ikatan, pada saat peralihan pada suatu akseptor yang tepat, akan mengakibatkan pemindahan kuantitas energi bebas yang lebih besar. Oleh karena itulah sebagian ahli biokimia lebih menyukai istilah potensial pemindahan gugus daripada ikatan berenergi tinggi. Berdasarkan posisi ATP pada Tabel 3.1, maka ATP merupakan donor fosfat berenergi tinggi (donor energi bebas) bagi senyawa-senyawa di bawahnya. Di sisi lain, ADP dapat menerima fosfat berenergi tinggi untuk membentuk ATP dari senyawa yang berada di atas ATP dalam tabel. Akibatnya siklus ATP/ADP menghubungkan prosesproses yang menghasilkan dan proses-proses yang menggunakan ~℗. Dengan demikian ATP terus dikonsumsi dan terus diproduksi. Proses terjadi dengan kecepatan sangat tinggi, karena depot ATP/ADP sangat kecil dan hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dalam beberapa detik saja. Ada 3 sumber utama yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi : 1. Fosforilasi oksidatif Fosforilasi oksidatif adalah sumber ~℗ terbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen. 2. Glikolisis Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua ~℗ yang terjadi akibat pembentukan laktat 3. Siklus asam sitrat

Dalam siklus asam sitrat satu ~℗ dihasilkan langsung pada tahap suksinil tiokinase

TOPIK IV RANTAI PERNAFASAN

A. Hub. Rantai pernafasan dengan senyawa fosfat berenergi tinggi 1. Proses perubahan asetil ko-A → H + CO2 2. Proses ini terjadi didalam mitokondria 3. Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis 4. Oksaloasetat berasal dari asam piruvat 5. Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat

B. KETOSIS 1. Degradasi asam lemak → Asetil KoA terjadi di Hati, tetapi hati hanya mengunakan sedikit asetil KoA → akibatnya sisa asetil KoA berkondensasi membentuk Asam Asetoasetat 2. Asam asetoasetat merupakan senyawa labil yang mudah pecah menjadi: Asam β hidroksibutirat dan Aseton. 3. Ketiga senyawa diatas (asam asetoasetat, asam β hidroksibutirat dan aseton) disebut

C. BADAN KETON 1. Adanya badan keton dalam sirkulasi darah disebut: ketosis 2. Ketosis terjadi saat tubuh kekurangan karbohidrat dalam asupan makannya → kekurangan oksaloasetat. 3. Jika Oksaloasetat menurun → maka terjadi penumpukan Asetil KoA didalam aliran darah → jadi badan keton → keadaan ini disebut KETOSIS. 4. Badan keton merupakan racun bagi otak → mengakibatkan Coma, karena sering terjadi pada penderita DM → disebut Koma Diabetikum. 5. Ketosis terjadi pada keadaan : * Kelaparan * Diabetes Melitus

27

* Diet tinggi lemak, rendah karbohidrat

D. RANTAI RESPIRASI 1. H adalah hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH. 2. H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c →sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + Energi 3. Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi 4. Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase. Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + Energi

TOPIK V IMMUNOGLOBULIN

Manusia dan Vertebrata lainnya memiliki sistem pertahanan tubuh yang berperan untuk melindungi dirinya dari serangan agen-agen penyebab penyakit. Sistem pertahanan tersebut dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu: 1.

Pertahanan Nonspesifik yang memiliki sifat alami (innate) artinya sudah ada sejak organisme itu lahir dan berlaku bagi semua agen infeksi, dan

2.

Pertahanan Spesifik atau disebut juga pertahanan perolehan (acquired) karena pertahanan ini diperoleh setelah adanya rangsangan oleh benda asing (agen infeksi). Pertahanan spesifik merupakan tanggungjawab dari klone-klone sel limfosit B yang masing-masing spesifik terhadap antigen. Adanya interaksi antara antigen dengan klone limfosit B akan merangsang sel tersebut untuk berdiferensiasi dan berproliferasi sehingga didapatkan sel yang mempunyai ekspresi klonal untuk menghasilkan antibodi.

A. Struktur Immunoglobulin Imunoglobulin atau antibodi adalah sekelompok glikoprotein yang terdapat dalam serum atau cairan tubuh pada hampir semua mamalia. Imunoglobulin termasuk dalam famili glikoprotein yang mempunyai struktur dasar sama, terdiri dari 82-96% polipeptida dan 4-18% karbohidrat. Komponen polipeptida membawa sifat biologik molekul antibodi tersebut. Molekul antibodi mempunyai dua fungsi yaitu mengikat antigen secara spesifik dan memulai reaksi fiksasi komplemen serta pelepasan histamin dari sel mast. Pada manusia dikenal 5 kelas imunoglobulin. Tiap kelas mempunyai perbedaan sifat fisik, tetapi pada semua kelas terdapat tempat ikatan antigen spesifik dan aktivitas biologik berlainan. Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 macam rantai polipeptida yang tersusun dari rangkaian asam amino yang dikenal sebagai rantai H (rantai berat) dengan berat molekul 55.000 dan rantai L (rantai ringan) dengan berat molekul 22.000. Tiap rantai dasar imunoglobulin (satu unit) terdiri dari 2 rantai H dan 2 rantai L. Kedua rantai ini diikat oleh suatu ikatan disulfida sedemikian rupa sehingga membentuk struktur yang simetris. Yang menarik dari susunan imunoglobulin ini adalah penyusunan daerah simetris rangkaian asam amino yang dikenal sebagai daerah domain, yaitu bagian dari

rantai H atau rantai L, yang terdiri dari hampir 110 asam amino yang diapit oleh ikatan disulfid interchain, sedangkan ikatan antara 2 rantai dihubungkan oleh ikatan disulfid interchain.Rantai L mempunyai 2 tipe yaitu kappa dan lambda, sedangkan rantai H terdiri dari 5 kelas, yaitu rantai G (γ), rantai A (α), rantai M (μ), rantai E (ε) dan rantai D (δ). Setiap rantai mempunyai jumlah domain berbeda. Rantai pendek L mempunyai 2 domain; sedang rantai G, A dan D masing-masing 4 domain, dan rantai M dan E masing-masing 5 domain. Rantai dasar imunoglobulin dapat dipecah menjadi beberapa fragmen. Enzim papain memecah rantai dasar menjadi 3 bagian, yaitu 2 fragmen yang terdiri dari bagian H dan rantai L. Fragmen ini mempunyai susunan asam amino yang bervariasi sesuai dengan variabilitas antigen. Fab memiliki satu tempat tempat pengikatan

antigen

(antigen

binding

site)yang

menentukan

spesifisitas

imunoglobulin. Fragmen lain disebut Fc yang hanya mengandung bagian rantai H saja dan mempunyai susunan asam amino yang tetap. Fragmen Fc tidak dapat mengikat antigen tetapi memiliki sifat antigenik dan menentukan aktivitas imunoglobulin yang bersangkutan, misalnya kemampuan fiksasi dengan komplemen, terikat pada permukaan sel makrofag, dan yang menempel pada sel mast dan basofil mengakibatkan degranulasi sel mast dan basofil, dan kemampuan menembus plasenta. Enzim pepsin memecah unit dasar imunoglobulin tersebut pada gugusan karboksil terminal sampai bagian sebelum ikatan disulfida (interchain)dengan akibat kehilangan sebagian besar susunan asam amino yang menentukan sifat antigenik determinan, namun demikian masih tetap mempunyai sifat antigenik. Fragmen Fab yang tersisa menjadi satu rangkaian fragmen yang dikenal sebagai F(ab2) yang mempunyai 2 tempat pengikatan antigen.

B. Klasifikasi Imunoglobulin Klasifikasi imunoglobulin berdasarkan kelas rantai H. Tiap kelas mempunyai berat molekul, masa paruh, dan aktivitas biologik yang berbeda. Perbedaan antar subkelas lebih sedikit dari pada perbedaan antar kelas. 1. Imunoglobulin G IgG mempunyai struktur dasar imunoglobulin yang terdiri dari 2 rantai berat H dan 2 rantai ringan L. IgG manusia mempunyai koefisien sedimentasi 7 S

dengan berat molekul sekitar 150.000. Pada orang normal IgG merupakan 75% dari seluruh jumlah imunoglobulin. Imunoglobulin G terdiri dari 4 subkelas, masing-masing mempunyai perbedaan yang tidak banyak, dengan perbandingan jumlahnya sebagai berikut: IgG1 40-70%, IgG2 4-20%, IgG3 4-8%, dan IgG4 2-6%. Masa paruh IgG adalah 3 minggu, kecuali subkelas IgG3 yang hanya mempunyai masa paruh l minggu. Kemampuan mengikat komplemen setiap subkelas IgG juga tidak sama, seperti IgG3 > IgGl > IgG2 > IgG4. Sedangkan IgG4 tidak dapat mengikat komplemen dari jalur klasik (ikatan C1q) tetapi melalui jalur alternatif. Lokasi ikatan C1q pada molekul IgG adalah pada domain CH2. Sel makrofag mempunyai reseptor untuk IgG1 dan IgG3 pada fragmen Fc. Ikatan antibodi dan makrofag secara pasif akan memungkinkan makrofag memfagosit antigen yang telah dibungkus antibodi (opsonisasi). Ikatan ini terjadi pada subkelas IgG1 dan IgG3 pada lokasi domain CH3. Bagian Fc dari IgG mempunyai bermacam proses biologik dimulai dengan kompleks imun yang hasil akhirnya pemusnahan antigen asing. Kompleks imun yang terdiri dari ikatan sel dan antibodi dengan reseptor Fc pada sel killer memulai respons sitolitik (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity = ADCC) yang ditujukan pada antibodi yang diliputi sel. Kompleks imun yang berinteraksi

dengan

sel

limfosit

pada

reseptor

Fc

pada

trombosit

akanmenyebabkan reaksi dan agregasi trombosit. Reseptor Fc memegang peranan pada transport IgG melalui sel plasenta dari ibu ke sirkulasi janin. 2. Imunoglobulin M Imunoglobulin M merupakan 10% dari seluruh jumlah imunoglobulin, dengan koefisien sedimen 19 S dan berat molekul 850.000-l.000.000. Molekul ini mempunyai 12% dari beratnya adalah karbohidrat. Antibodi IgM adalah antibodi yang pertama kali timbul pada respon imun terhadap antigen dan antibodi yang utama pada golongan darah secara alami. Gabungan antigen dengan satu molekul IgM cukup untuk memulai reaksi kaskade komplemen. IgM terdiri dari pentamer unit monomerik dengan rantai μ dan C H. Molekul monomer dihubungkan satu dengan lainnya dengan ikatan disulfida pada domain CH4 menyerupai gelang dan tiap monomer dihubungkan satu dengan lain pada ujung permulaan dan akhirnya oleh protein J yang berfungsi sebagai kunci.

3. Imunoglobulin A (IgA) Adalah Imunoglobulin utama dalam sekresi selektif, misalnya pada susu, air liur, air mata dan dalam sekresi pernapasan, saluran genital serta saluran pencernaan atau usus (Corpo Antibodies). Imunoglobulin ini melindungi selaput mukosa dari serangan bakteri dan virus. Ditemukan pula sinergisme antara IgA dengan lisozim dan komplemen untuk mematikan kuman koliform. Juga kemampuan IgA melekat pada sel polimorf dan kemudian melancarkan reaksi komplemen melalui jalan metabolisme alternatif. Tiap molekul IgA sekretorik berbobot molekul 400.000 terdiri atas dua unit polipeptida dan satu molekul rantai-J serta komponen sekretorik. Sekurangkurangnya dalam serum terdapat dua subkelas IgA1 dan IgA2. Terdapat dalam serum terutama sebagai monomer 7S tetapi cenderung membentuk polimer dengan perantaraan polipeptida yang disintesis oleh sel epitel untuk memungkinkan IgA melewati permukaan epitel, disebut rantai-J. Pada sekresi ini IgA ditemukan dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu protein khusus, disebut Secretory Component yang disintesa oleh sel epitel lokal dan juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma. 4. Imunoglobulin D Konsentrasi IgD dalam serum sangat sedikit (0,03 mg/ml), sangat labil terhadap pemanasan dan sensitif terhadap proteolisis. Berat molekulnya adalah 180.000. Rantai δ mempunyai berat molekul 60.000 – 70.000 dan l2% terdiri dari karbohidrat. Fungsi utama IgD belum diketahui tetapi merupakan imunoglobulin permukaan sel limfosit B bersama IgM dan diduga berperan dalam diferensiasi sel ini. 5. ImunoglobulinE (IgE) Didalam serum ditemukan dalam konsentrasi sangat rendah. IgE apabila disuntikkan ke dalam kulit akan terikat pada Mast Cells dan Basofil. Kontak dengan antigen akan menyebabkan degranulasi dari Mast Cells dengan pengeluaran zat amin yang vasoaktif. IgE yang terikat ini berlaku sebagai reseptor yang merangsang produksinya dan kompleks antigen-antibodi yang dihasilkan memicu respon alergi Anafilaktik melalui pelepasan zat perantara. Pada

orang

dengan

hipersensitivitas

alergi

berperantara

antibodi,

konsentrasi IgE akan meningkat dan dapat muncul pada sekresi luar. IgE serum secara khas juga meningkat selama infeksi parasit cacing.

C. Fungsi Dan Sifat Antibodi 1. Imunoglobulin G ( Ig G) disebut juga rantai – γ (gamma) Tiap molekul IgG terdiri atas dua rantai L dan dua rantai H yang dihubungkan oleh ikatan disulfida (rumus molekul H2L2). Oleh karena itu imunoglobulin ini mempunyai dua tempat pengikatan antigen yang identik, meka disebut divalen. IgG merupakan antibodi dominan pada respon sekunder dan menyusun pertahanan yang penting melawan bakteti dan virus. Ini merupakan satu-satunya antibodi yang mampu melintasi plasenta,oleh karena itu merupakan imunoglobulin yang paling banyak ditemukan pada bayi yang baru lahir. Immunoglobulin ini yang paling banyak di dalam tubuh, dihasilkan dalam jumlah besar ketika tubuh terpajan ulang ke antigen yang sama. Ia memberikan proteksi utama pada bayi terhadap infeksi selama beberapa minggu setelah lahir karena IgG mampu menembus jaringan plasenta. IgG yang dikeluarkan melalui cairan kolostrum dapat menembus mukosa usus bayi dan menambah daya kekebalan. IgG lebih mudah menyebar ke dalam celah-celah ekstravaskuler dan mempunyai peranan utama menetralisis toksin kuman dan melekat pada kuman sebagai persiapan fagosistosis serta memicu kerja system komplemen. Dikenal 4 subklas yang disebut IgG1, IgG2, IgG3 dan IgG4. Perbedaannya terletak pada rantai berat (H) yang disebut 1, 2, 3 dan 4. 2. Imunoglobulin A ( Ig A) disebut juga rantai –α (alpha). Merupakan imunoglobulin utama pada hasil sekresi misalnya susu, saliva dan air mata serta sekresi traktus respiratorius, intestinal dan genital. Imunoglobulin ini melindungi membran mukosa dari serangan bakteri dan virus. Tiap molekul IgA terdiri atas dua unit H2L2 dan satu molekul terdidi atas rantai J dan komponen sekresi, molekul yang disebut terakhir merupakan protein yang diturunkan dari celah reseptor poli-Ig. Reseptor ini mengikat dimer IgA dan mempermudah transpornya melintasi epitel mukosa. Beberapa bakteri (misalnya neisseria) dapat merusak IgA1 dengan cara menghasilkan protase sehingga menghalangi imunitas yang diperantarai antibodi pada permukaan mukosa IgA dihasilkan paling banyak dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu zat protein khusus, disebut secretory component, oleh sel-sel dalam membrane mukosa. Imunoglobin

yang dikeluarkan secara selektif di dalam sekresi air ludah, keringat, air mata, lendir hidung, kolostrum, sekresi saluran pernapasan dan sekresi saluran pencernaan. IgA yang keluar dengan sekret juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma. Kehadirannya dalam kolostrum (air susu pertama keluar pada mamalia

yang

menyusui)

membantu

melindungi

bayi

dari

infeksi

gastrointestinal. Fungsi utama IgA adalah untuk mencegah perlautan virus dan bakteri ke permukaan epitel. Fungsi IgA setelah bergabung dengan antigen pada

mikroorganisme

mungkin

dalam

pencegahan

melekatnya

mikroorganisme pada sel mukosa. 3. Imunoglobulin M ( Ig M) disebut juga rantai –µ (mu) IgM adalah antibodi pertama yang bersirkulasi sebagai respons terhadap pemaparan awal ke suatu antigen. Konsentrasinya dalam darah menurun secara cepat. Hal ini secara diagnostik bermanfaat karena kehadiran IgM umumnya mengindikasikan adanya infeksi baru oleh pathogen yang menyebabkan pembentukannya. IgM terdiri dari lima monomer yang tersusun dalam struktur pentamer. IgM berfungsi sebagai reseptor permukaan sel B untuk tempat antigen melekat dan disekresikan dalam tahap-tahap awal respons sel plasma. IgM sangat efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, dan karena timbulnya cepat setelah infeksi dan tetap tinggal dalam darah maka IgM merupakan daya tahan tubuh penting pada bakterimia. Ini merupakan imunoglobulin yang efisien dalam proses aglutinasi fiksasikomplemen dan reaksi antigen-antibodi lainnya serta penting juga dalam menjadi pertahanan dalam melawan bakteri dan virus. Karena interaksi imunoglobulin ini dengan antigen dapat melibatkan semua tempat pengikatan antigen tersebut, maka imunonoglobulin ini mempunyai tingkat afinitas yang paling tinggi dibandingkan dengan semua imunoglobulin lainnya. 4. Imunoglobulin D ( Ig D) disebut juga rantai –δ (delta) Imunoglobulin ini tidak mengaktifkan system komplemen dan tidak dapat menembus plasenta. IgD terutama ditemukan pada permukaan sel B, yang kemungkinan berfungsi sebagai suatu reseptor antigen yang diperlukan untuk memulai diferensiasi sel-sel B menjadi plasma dan sel B memori. Ini juga terjadi pada beberapa sel leukemia limfatik. Di dalam serum immunoglobulin ini hanya terdapat dalam jumlah sedikit.

5. Imunoglobulin E ( Ig E) disebut juga rantai –ε (epsilon) Dihasilkan pada saat respon alergi seperti asma dan biduran. Peranan IgE belum terlalu jelas. Di dalam serum, konsentrasinya sangat rendah, tetapi kadarnya akan naik jika terkena infeksi parasit tertentu, terutama yang disebabkan oleh cacing. IgE berukuran sedikit lebih besar dibandingkan dengan molekul IgG dan hanya mewakili sebagian kecil dari total antibodi dalam darah. Daerah ekor berikatan dengan reseptor pada sel mast dan basofil dan, ketika dipicu oleh antigen, menyebabkan sel-sel itu membebaskan histamine dan zat kimia lain yang menyebabkan reaksi alergi. Regio Fc dari IgE terikat pada reseptor pada permukaan sel mast dan basofil. IgE yang terikat ini bertindak sebagai reseptor antigen yang menstimulasi produksinya sehingga terbentuk kompleks antigen-antibodi yang memicu terjadinya respon alergi tipe cepat (anafilaksis) melalui pelepasan mediator. Pada orang dengan hipersensivitas alergi yang diperantarai antibodi tersebut, IgE meningkat dengan cepat dan IgE dapat terdapat pada sekresi eksternal. IgE serum juga meningkat secara tipikal selama infeksi cacing. Struktur dan fungsi IgG dapat dipecah oleh enzim pepsin dan papain menjadi beberapa fragmen yang mempunyai sifat biologi yang khas. Perlakuan dengan pepsin dapat memisahkan Fab2 dari daerah persambungan hinge (engsel). Karena Fab2 adalah merupakan molekul bivalen sehingga ia dapat mempresipitasi antigen. Enzim papain dapat memutus daerah hinge diantara CH1 dan CH2 untuk membentuk dua fragmen yang identik dan dapat bertahan dengan reaksi antigen-antibodi dan juga satu non-antigen-antibodi fragmen yaitu daerah fragmen kristalisabel (Fc). Bagian Fc ini adalah glikosilat yang mempunyai banyak fungsi efektor (yaitu: binding komplemen, binding dengan sel reseptor pada makrofag dan monosit dan sebagainya) dan dapat digunakan untuk membedakan satu klas antibodi dengan lainnya.

TOPIK VI DARAH A. Definisi Darah adalah cairan yang ada pada manusia sebagai alat transportasi berfungsi untuk mengirimkan zat-zat dan oksigen yang dibutuhkan oleh jaringan tubuh, mengangkut bahan-bahan kimia hasil metabolisme, dan juga sebagai pertahanan tubuh terhadap virus atau bakteri. B. Komposisi Darah Darah terdiri dari 55% Plasma Darah (bagian cair darah) dan 45% Korpuskuler (bagian padat darah). C. Plasma Darah (Bagian Cair Darah) Plasma darah adalah salah satu penyusun darah yang berwujud cair serta mempengaruhi sekitar 5% dari berat badan manusia. Plasma darah memiliki warana kekuning-kuningan yang didalamnya terdiri dari 90% air, 8% protein, dan 0,9% mineral, oksigen, enzim, dan antigen. Sisanya berisi bahan organik, seperti lemak, kolestrol, urea, asam amino, dan glukosa. Plasma darah merupakan cairan darah yang berfungsi untuk mengangkut dan mengedarkan sari-sari makanan ke seluruh bagian tubuh manusia, dan mengangkut zat sisa metabolisme dari sel-sel tubuh atau dari seluruh jaringan tubuh ke organ pengeluaran. Di dalam plasma darah terdapat beberapa protein terlarut yaitu: 1. Albumin berfungsi untuk memelihara tekanan osmotik 2. Globulin berfungsi untuk membentuk zat antibodi 3. Fibrinogen adalah sumber fibrin yang berfungsi dalam proses pembekuan darah.

Skema susunan darah manusia, disebutkan bahwa plasma darah terdiri atas serum dan fibrinogen. Seperti yang telah dijelaskan diatas, fibrinogen adalah sumber fibrin yang berfungsi dalam proses pembekuan darah, sedangkan serum adalah suatu cairan berwarna kuning. Serum berfungsi sebagai penghasil zat antibodi yang dapat membunuh bakteri atau benda asing yang masuk ke dalam tubuh kita.

30

D. Korpuskuler (Bagian Padat Darah) Korpuskuler terdiri dari tiga bagian: 1. Sel Darah Merah (Eritrosit) Sel darah merah atau yang juga disebut eritrosit berasal dari bahasa Yunani yaitu, erythos yang berarti merah dan kytos yang berarti selubung/sel. Eritrosit merupakan bagian sel darah yang mengandung hemoglobin (Hb). Hemoglobin adalah biomolekul yang mengikat oksigen. Sedangkan darah yang berwarna merah cerah dipengaruhi oleh oksigen yang diserap dari paru-paru. Pada saat darah mengalir ke seluruh tubuh, hemoglobin melepaskan oksigen ke sel dan mengikat karbondioksida. Jumlah hemoglobin pada orang dewasa kira-kira 11,5-15 gram dalam 100 cc darah. Normal Hb wanita 11,5 mg% dan laki-laki 13,0 mg%. Sel darah merah memerlukan protein karena strukturnya terdiri dari asam amino dan memerlukan pula zat besi, sehinnga diperlukan diet seimbang zat besi. Di dalam tubuh banyaknya sel darah merah ini bisa berkurang, demikian juga banyaknya hemoglobin dalam sel darah merah. Apabila kedua-duanya berkurang maka keadaan ini disebut animea, yang biasanya disebabkan oleh pendarahan hebat, penyakit yang melisis eritrosit, dan tempat pembuatan eritrosit terganggu. Bentuk sel darah merah pada manusia adalah bikonkaf atau berbentuk piringan pipih seperti donat. Kepingan eritrosit manusia memiliki diameter sekitar 6-8 µm dan tebalnya sekitar 2 µm, eritrosit termasuk sel paling kecil daripada sel-sel lainnya yang terdapat pada tubuh manusia. Jumlah sel darah merah adalah jumlah yang paling banyak dibandingkan jumlah sel darah lainnya. Secara normal, di dalam darah seorang laki-laki dewasa terdapat 25 trilliun sel darah merah atau setiap satu milimeter kubik (1 mm 3) darah trdapat 5 juta sel darah merah. Pada perempuan dewasa, jumlah sel darah merah per miliketer kubiknya sebanyak 4,5 juta. Sel darah merah hanya mampu bertahan selama 120 hari. Proses dimana eritrosit diproduksi dimaksud eritropoiesies. Sel darah merah yang rusak akhirnya akan pecah menjadi partikel-partikel kecil di dalam hati dan limpa. Sebagian besar sel yang rusak dihancurkan oleh limpa dan yang lolos akan dihancurkan oleh hati. Hati menyimpan kandungan zat besi dari hemoglobin yang kemudian diangkut oleh darah ke sumsum merah tulang untuk membentuk sel darah merah yang baru. Sumsum merah tulang

memproduksi eritrosit, dengan laju produksi sekitar 2 juta eritrosit per detik. Produksi dapat distimulasi oleh hormon eritoprotein (EPO) yang disintesa ginjal. Hormon ini sering digunakan para atlet dalam suatu pertandingan sebagai doping. Saat sebelum dan sesudah meninggalkan sumsum tulang belakang, sel yang berkembang ini dinamakan retikulosit dan jumlahnya sekitar 1% dari semua darah yang beredar. 2. Sel Darah Putih (Leukosit) Sel darah putih (leukosit) jauh lebih besar daripada sel darah merah. Namun jumlah sel darah putih jauh lebih sedikit daripada sel darah merah. Pada orang dewasa setiap 1 mm3 darah terdapat 6.000-9.000 sel darah putih. Tidak seperti sel darah merah, sel darah putih memiliki inti (nukleus). Sebagian besar sel darah putih bisa bergerak seperti Amoeba dan dapat menembus dinding kapiler. Sel darah putih dibuat di dalam sumsum merah, kelenjar limfa, dan limpa (kura). Sel darah putih memiliki ciri-ciri, antara lain tidak berwarna (bening), bentuk tidak tetap (ameboid), berinti, dan ukurannya lebih besar daripada sel darah merah. Berdasarkan ada tidaknya granula di dalam plasma, leukosit dibagi: a. Leukosit Bergranula (Granulosit) 1) Neutrofil adalah sel darah putih yang paling banyak yaitu sekitar 60%. Plasmanya bersifat netral, inti selnya banyak dengan bentuk yang bermacam-macam dan berwarna merah kebiruan. Neutrofil bertugas untuk memerangi bakteri pembawa penyakit yang memasuki tubuh. Mula mula bakteri dikepung, lalu butir-butir di dalam sel segera melepaskan zat kimia untuk mencegah bakteri berkembang biak serta menghancurkannya 2) Eosinofil adalah leukosit bergranula dan bersifat fagosit. Jumlahnya sekitar 5%. Eosinofil akan bertambah jumlahnya apabila terjadi infeksi yang disebabkan oleh cacing. Plasmanya bersifat asam. Itulah sebabnya eosinofil akan menjadi merah tua apabila ditetesi dengan eosin. Eosinofil memiliki granula kemerahan. Fungsi dari eosinofil adalah untuk memerangi bakteri, mengatur pelepasan zat kimia, dan membuang sisa-sisa sel yang rusak.

3) Basofil adalah leukosit bergranula yang berwarna kebiruan. Jumlahnya hanya sekitar 1%. Plasmanya bersikap basa, itulah sebabnya apabila basofil ditetesi dengan larutan basa, maka akan berwarna biru. Sel darah putih ini juga bersifat fagositosis. Selain itu, basofil mengandung zat kimia anti penggumpalan yang disebut heparin. b. Leukosit Tidak Bergranula (Agranulosit) 1) Limfosit adalah leukosit yang tidak memiliki bergranula. Intiselnya hampir bundar dan terdapat dua macam limfosit kecil dan limfosit besar. 20% sampai 30% penyusun sel darah putih adalah limfosit. Limfosit tidak dapat bergerak dan berinti satu. Berfungsi sebagai pembentuk antibodi. 2) Monosit adalah leukosit tidak bergranula. Inti selnya besar dan berbentuk bulat atau bulat panjang. Diproduksi oleh jaringan limfa dan bersifat fagosit. Antigen adalah apabila ada benda asing ataupun mikroba masuk ke dalam tubuh, maka tubuh akan menganggap benda yang masuk tersebut adalah benda asing. Akibatnya tubuh memproduksi zat antibodi melalu sel darah putih untuk menghancurkan antigen. Glikoprotein yang terdapat pada hati kita, dapat menjadi antigen bagi orang lain apabila glikoprotein tersebut disuntikkan kepada orang lain. Hal ini membuktikan bahwa suatu bahan dapat dianggap sebagai antigen untuk orang lain tetapi belum tentu sebagai antigen untuk diri kita sendiri. Hal tersebut juga berlaku sebaliknya. Leukosit yang berperan penting terhadap kekebalan tubuh ada dua macam: a. Sel Fagosit Sel fagosit akan menghancurkan benda asing dengan cara menelan (fagositosis). Fagosit terdiri dari dua macam: 1)

Neutrofil, terdapat dalam darah

2)

Makrofag, dapat meninggalkan peredaran darah untuk masuk kedalam jaringan atau rongga tubuh.

b. Sel Limfosit Limfosit terdiri dari: 1)

T Limfosit (T sel), yang bergerak ke kelenjar timus (kelenjar limfa di dasar leher)

2)

B Limfosit (B Sel)

Keduanya dihasilkan oleh sumsum tulang dan diedarkan ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah, menghasilkan antibodi yang disesuaikan dengan antigen yang masuk ke dalam tubuh. Seringkali virus memasuki tubuh tidak melalui pembuluh darah tetapi melalui kulit dan selaput lendir agar terhindar dari lukosit. Namun sel-sel tubuh tersebut tidak berdiam diri. Sel-sel tersebut akan menghasilkan interferon suatu protein yang dapat memproduksi zat penghalang terbentuknya virus baru (replikasi). Adanya kemampuan ini dapat mencengah terjadinya serangan virus.

3. Keping Darah (Trombosit) Dibandingkan dengan sel darah lainnya, keping darah memiliki ukuran yang paling kecil, bentuknya tidak teratur, dan tidak memiliki inti sel. Keping darah dibuat di dalam sumsum merah yang terdapat pada tulang pipih dan tulang pendek. Setiap 1 mm3 darah terdapat 200.000 – 300.000 butir keping darah. Trombosit yang lebih dari 300.000 disebut trombositosis, sedangkan apabila kurang dari 200.000 disebut trombositopenia. Trombosit hanya mampu bertahan 8 hari. Meskipun demikian trombosit mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses pembekuan darah. Pada saat kita mengalami luka, permukaan luka tersebut akan menjadi kasar. Jika trombosit menyentuh permukaan luka yang kasar, maka trombosit akan pecah. Pecahnya trombosit akan menyebabkan keluarnya enzim trombokinase yang terkandung di dalamnya. Enzim trombokinase dengan bantuan mineral kalsium (Ca) dan vitamin K yang terdapat di dalam tubuh dapat mengubah protombin menjadi trombin. Selanjutnya, trombin merangsang fibrinogen untuk membuat fibrin atau benang-benag. Benang-benang fibrin segera membentuk anyaman untuk menutup luka sehingga darah tidak keluar lagi.

E. Fungsi Darah Darah memiliki bagian yang cair (plasma darah) dan bagian yang padat (sel darah). Bagian – bagian tersebut memiliki fungsi tertentu dalam tubuh. Secara garis besar, fungsi utama darah adalah sebagai berikut: 1. Alat pengangkut zat-zat dalam tubuh, seperti sari-sari makanan, oksigen, zatzat sisa metabolisme, hormon, dan air. 2. Menjaga suhu tubuh dengan cara memindahkan panas dari organ tubuh yang aktif ke organ tubuh yang kurang aktif sehingga suhu tubuh tetap stabil, yaitu berkisar antara 36 – 37oC. 3. Membunuh bibit penyakit atau zat asing yang terdapat dalam tubuh oleh sel darah putih. 4. Pembekuan darah yang dilakukan oleh keping darah (trombosit).

F. Gangguan pada Sistem Peredaran Darah Banyak penyakit serta kelainan yang disebabkan oleh sistem peredaran darah manusia. Di bawah ini adalah beberapa penyakit ataupun kelainan yang disebabkan oleh sel – sel darah : 1.

Anemia Anemia menyebabkan berkurangnya jumlah sel darah merah atau jumlah hemoglobin sel darah merah hingga di bawah normal sehingga darah tidak dapat mengangkut oksigen dalam jumlah yang diperlukan tubuh. Penyakit tersebut dapat disebabkan dari pendarahan hebat, seperti akibat kecelakaan, berkurangnya

pembentukan

sel

darah

merah,

dan

meningkatnya

penghancuran sel darah merah. Anemia biasanya banyak diderita oleh kaum perempuan. Hal ini disebabkan karena setiap satu bulan sekali perempuan mengalami pendarahan yang lumayan banyak yaitu saat menstruasi. Anemia dapat menyebabkan kelelahan,

kelemahan,

kurang

tenaga,

dan

kepala

terasa

melayang.pengobatan yang diberikan pada pasien anemia berupa tranfusi darah.

Salah

satu

tindakan

pencegahannya

adalah

dengan

rajin

mengonsumsi makanan yang banyak mengandung zat besi, misalnya bayam, atau bisa juga dengan mengonsumsi suplemen penambah darah.

2.

Leukemia Leukemia adalah kanker dari sel-sel darah. Penyakit tersebut disebabkan oleh pertumbuhan sel-sel darah putih yang tak terkendali. Leukemia terjadi jika proses pematangan dari stem sel menjadi sel darah putih dalam sumsum tulang menghasilkan perubahan ke arah keganasan. Pengobatan yang bisa dilakukan adalah dengan melakukan kemoterapi, kemoterapi berguna untuk menghambat pertumbuhan sel-sel kanker. Selain kemoterapi, penderita leukimia bisa juga melakukan transplantasi sumsum tulang, namun transplantasi sumsum tulang adalah proses yang cukup rumit karena memerlukan pendonor sumsum tulang dengan tingkat kecocokan yang cukup tinggi.

3.

Hemofilia Hemofilia adalah penyakit yang bersifat menurun (genetik), maksudnya dapat diturunkan pada keturunannya. Penderita penyakit ini tidak dapat menghentikan pendarahan akibat luka karena darahnya sukar membeku. Untuk pengobatan penderita hemofilia sepertinya agak sulit dilakukan, karena penyakit ini adalah penyakit keturunan. Pada pendarahan yang cukup serius, misalnya saja mengalami kecelakaan, maka penderita hemofilia bisa saja mengalami kematian karena darahnya sukar membeku. Sebaiknya para penderita hemofilia berhati-hati dengan benda-benda tajam ataupun sesuatu yang bisa menyebabkan mereka mengeluarkan darah. Hemofilia hanya diderita oleh kaum laki-laki, tetapi gen ini dibawa oleh perempuan.

TOPIK VII OKSIDASI BIOLOGI

A. DEFINISI Secara kimiawi, oksidasi di definisikan sebagai pengeluaran electron dan reduksi sebagai penangkapan electron, sebagaimana di lukiskan oleh oksidasi ion fero menjadi feri e (elektron) Fe 2+ ¬ Fe3+ Dengan demikian, oksidasi selalu disertai reduksi aseptor electron. Prinsip ini osidasi – reduksi ini berlaku pada berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi pemahaman sifat oksidasi biologi. kita ketahui bahwa banyak oksidasi biologi dapat berlangsung tanpa peran serta molekul oksigen, misalnya : dehidrogenasi. Hukum termodinamika I dan II Kaidah pertama termodinamika: Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya. Kaidah kedua termodinamika: Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati. Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam persamaan: ΔG = ΔH – TΔS Keterangan: ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut. Di dalam kondisi reaksi biokimia, mengingat ΔH kurang lebih sama dengan ΔE, perubahan total energi internal di dalam reaksi, hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan: ΔG = ΔE – TΔS

43

Jika ΔG bertanda negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi bebas (reaksi eksergonik). Jika ΔG sangat besar, reaksi benar-benar berlangsung sampai selesai dan tidak bisa membalik (irreversibel). Jika ΔG bertanda positif, reaksi berlangsung hanya jika memperoleh energi bebas (reaksi endergonik). Bila ΔG sangat besar, sistem akan stabil tanpa kecenderungan untuk terjadi reaksi. Peran senyawa fosfat berenergi tinggi dalam penangkapan dan pengalihan energi Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya

Fe3+.

matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe2+ organismeSebaliknya heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks. Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat. Ada 3 sumber utama yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi. a. Fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah sumberterbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen. b. Glikolisis Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua yang terjadi akibat pembentukan laktat. c. Siklus asam sitrat Dalam siklus asam sitrat satu.

B. KEPENTINGAN OKSIDASI DALAM BIOMEDIS Pada kepentingan biomedis, fosforilasi oksidatif berguna untuk mempelajari proses obat/racun yg dpt menghambat fosfolirasi oksidatif dan mempelajari kelainan bawaan (miopati,encepalopati, dll). Pemanfaatan Enzim Sebagai Alat Diagnosis Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu. Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstrasel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstrasel. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar-besaran. Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya

aliran

darah

sehingga

lisosom

mengalami

lisis

dan

mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut: a.

Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah

b.

Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

c.

Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

2. Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis. Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

a. Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat. b. Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesteroloksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens. c.

Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lainlain.

3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia. Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut: a. Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama.

Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase. b. Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

Pemanfaatan Enzim Di Bidang Pengobatan Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. a. Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam

tubuh

manusia

untuk

mengkatalis

rekasi-reaksi

tertentu.

Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. [6] Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzimenzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida.[7] Adapun defisiensi enzim yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia.

Hemofilia adalah suatu keadaan di mana penderita mengalami kesulitan penggumpalan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX.[8] Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzimenzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah. b. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian

efek yang

merugikan

dapat

dihambat

dan

efek yang

menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran pengobatan, dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi di mana enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran. Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat bersaing. Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah: 1) Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa (acarbose), di mana akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan. 2) Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah. Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penumpukan cairan

bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan tubuh. 3) Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II, sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor). 4) Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II). Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit. 5) Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan sildenafil. Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma, pentoksifilin digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki relung kapiler, sedangkan sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat. 6) Penyakit kanker merupakan penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebarannya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6-aminomerkaptopurin juga dapat

menghambat adenilosuksinase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA). 7) Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim monoamina oksidase yang mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupakan enzim yang mengalami peningkatan jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.

Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekaligus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme sebagai sasaran kerja antara lain: 1) Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat. 2) Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang pecah.

3) Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat menghambat sintesis protein pada mikroorganisme.

c. Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor, di mana apabila mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor, sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain: 1) Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan βreseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menimbulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai β-blocker. 2) Penggunaan antihistamin untuk tujuan tertentu. Histamin merupakan turunan asam amino histidin yang berperan sangat luas, mulai dari neuromediator,

mediator

radang

pada

kapiler,

meningkatkan

pembentukan dan pengeluaran asam lambung HCl, kontraksi otot polos di bronkus, dan lain-lain. Tidak jarang ketika misalnya terjadi peradangan yang memicu pengeluaran histamin, terjadi efek-efek lain seperti sakit perut dan lain-lain. Untuk itu dikembangkan senyawa spesifik yang mampu bekerja sebagai pesaing histamin, yaitu antihistamin. Dengan adanya antihistamin ini, maka respon yang ditimbulkan akibat kerja histamin dapat ditekan.

C. ENZIM YANG TERLIBAT DALAM OKSIDASI BIOLOGIS Enzim yang terlibat dalam proses oksidasi dan reduksi dinamakan oksidoreduktase dalam uraian berikut, enzim oksidoreduktase dipilah menjadi 4 kelompok, yaitu:

1. Enzim Okidase Enzim Oksidase Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen Enzim oksidase mengatalisis pengeluaran hydrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya. Enzim-enzim tersebut membetuk air atau hydrogen peroksida sebagai produk reaksi. Sebagi Oksidase Mengandung Tembaga Sitokrom oksidase merupakan hemoprotein yang tersebar luas dalam banyak jaringan, dengan gugus prostetik heme yang secara khas ditemukan dalam mioglobin, hemoglobin, serta sitrokom lain. Enzim ini merupakan komponem terakhir pada rantai pembawa (carrier) respiratorik yang ditemukan dalam mitokondria dan dengan demikian bertanggung jawab atas reaksi pemindahan elektron yang dihasilkan dari oksidasi molekul substrat oleh dehidrogenase kepada akseptornya yang terakhir, yaitu oksigen. Gas karbon monoksida, sianida, dan hydrogen sulfide merupakan racun bagi enzim sitokrom oksidase. Sifat yang berlainan sehubungan dengan efek karbon monoksida serta sianida. Penelitian yang lebih mutakhir menunjukkan bahwa kedua sitokrom tersebut bergabung dengan sebuah protein tunggal, dan kompleks tersebut dikenal sebagai sitokrom. Oksidase Lain Merupakan Flavoprotein Enzim flavoprotein memiliki flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai gugus prostetiknya. FMN dan FAD biasanya terikat erat-tetapi tidak secara kovalen dengan masing-masing protein apoenzimnya.banyak enzim flavoprotein mengandung satu atau lebih logam sebagai kofaktoresensial dan dikenal dengan nama metaloflavoprotein. Enzim yang termasuk kedalam kelompok enzim oksidase ini mencakup oksidase asam L-amino, suatu enzim terikat – FMN yang ditemukan dalam ginjal dengan spesifisitas umum untuk deaminasi oksidatif asam L-amino yang terdapat dialam. Enzim xantin oksidase tersebar luas dan terdapat didalam susu,usus halus, ginjal, serta hati. Enzim ini mengandung molibdenum dan mempunyai peranan penting dalam konversi basa purin menjadi asam urat sebagai produk nitrogenosa akhir utama, bukan saja dari metabolisme purin, tetapi juga dari katabolisme protein dan asam amino.Aldehid dehidrogenase merupakan enzim terikat-FAD yang terdapat didalam hati mamalia. Enzim ini merupakan

metaloflavoprotein yang mengandung molibdenum serta besi nonheme dan bekerja pada senyawa aldehid serta substret N-heterosiklik. Mekanisme oksidase dan reduksi semua enzim ini bersifat sangat kompleks.meskipun demikian, bukti-bukti menunjukkan bahwa reduksi cincin isoaloksazin berlangsung dalam 2 yahap lewat intermediat. 2. Dehidrogenase Dehidrogenase Tidak Dapat Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen. Ada sejumlah besar enzim didalam kelompok ini. Enzim-enzim tersebut melaksanakan 2 fungsi utama: a.

pemindahan hidrogen dari substrat yang satu kepada substrat yang lain dalam reksi oksidasi-reduksi berpasangan . enzim dehidrogenase ini bersifat sangat spesifik untuk substratnya, tetapi sering memakai koenzim atau pembawa hidrogen yang sama seperti enzim dehidrogenase lain, misal, NAD. Karena reaksi berlangsung reversibel, sifat-sifat ini memudahkan senyawa ekuivalen preduksi dipindahkan secara bebas didalam sel.

b.

sebagai komponem dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

3. Hidroperoksidase Enzim

Hidroperoksidase

Menggunakan

Hidrogen

Peroksida

Atau

Peroksida Organik Sebagai Substrat. Ada dua tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini : peroksidase dan katalase. Kedua tipe enzim ini ditemukan baik pada hewan maupun tumbuhan. Enzim hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap

senyawa-senyawa

peroksida

yang

berbahaya.

Penumpukan

senyawa peroksida dapat menghasilkanradikal bebas yang selanjutnya akan merusak membran sel dan keungkinan menimbulkan penyakit kanker serta aterosklerosis. 4. Oksigenase Enzim Oksigenase Mengatalisis Pemindahan Langsung Dan Inkorporasi Oksigen Ke Dalam Molekul Substrat. Enzim oksigenase lebih berhubungan dengan sintesis atau penguraian berbagai tipe metabolit dibandingkan mengambil bagian dalam reaksi yang bertujuan memberikan enegi pada sel. Enzim-enzim dlam kelompok ini mengatalisis inkorporasi (penyatuan) oksigen kedalam molekul substrat.peristiwa ini berlangsung melalui 2 tahap :

a.

pengikatan oksigen dengan enzim pada tapak aktif.

b.

reaksi saat oksigen yang terikat direduksi atau dipindahkan kepada substrat.

Rantai Respirasi Dan Fosforilasi Oksidatif Mitokondria telah mendapatkan nama yang tepat sebagai “pusat tenaga”sel karena di dalam organel inilah berlangsung seagaian besar peristiwa penangkapan energy yang berasal dari oksidasi respiratorik, system daam mitokondria

yang memasangkan

respirasi

dengan

proses pembentukan

intermediate berenergi tinggi, ATP di sebut Fosforilasi Oksidatif. a. Sejumlah Enzim Spesifik bertindak sebagai penanda bagi kompartemen yang dipisahkan oleh membran Mitokondria Mitokondra mempunyai membran eksterna yang bersifat permeabel terhadap sebagian besar Metabolit, membran eksterna yang permeabilitas nya selektif serta tersusun dalam bentuk lipatan atau Krista, serta matriks di dalam membran interna tersebut. Membran eksterna dapat di hilangkan melalui reaksi dengan digitonin dan dikarakterisasi oleh keberadaan monoamine oksidase, asil – koA sintetase, gliserofosfat asiltransferase, serta fosfolipase A 2. Adenilkinase dan keratin kinase ditemukan dalam ruang antar membran. Fosfolipid kardiolipid teronsentrasi di dalam merman interna. b. Rantai Respirasi Mengumpul Dan mengoksidasi Sejumlah Zat Ekvalen Pereduksi. Semua energy bermanfaat yang di bebaskan selama oksidasi asam lemak serta asam amino, dan hampir seluruh energy yang di lepaskan dari oksidasi karbohidratterdapat di dalam mitokondria sebagai unsure ekivalen pereduksi (-H atau electron). Mitokondria mengandung seri katalisator yang dikenal sebagai rantai respirasi. Yang mengumpulkan, Mengangkut unsure ekivalen pereduksi dan mengarahkan kepada reaksi dengan oksigen untuk membentuk air. Yang juga terdapat dalam mitokondria adalah rangkaian mesin untuk menangkap energy bebas yang di lepas sebagai fosfat berenergi tinggi. Mitokondria juga mengandung berbagai system enzim yang memang pada dasarnya bertanggaung jawab memproduksi sebagian besar unsure ekuivalen pereduksi , yaitu enzim – enzim β – oksidasi dan siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat merupakan metabolism umum terakhir untuk oksidasi semua bahan mekanan utama. Rantai respirasi dalam mitokondria terdiri atas sejumlah

pembawa (carier) redoks yang berjalan dari system dehidrogenase spesifik NAD, lewat semua substrat berhubungan dengan rantai respirasi melalui dehidrogenase spesifik NAD; sebagian substrat karena potensial redoksnya lebih positif (missal, fumarat/suksinat) berhubungan langsungdengan protein flavoprotein dehidrogenase, yang pada giliranya akan berhubungan dengan enzim sitikrom pada rantai respirasi. Telah jelas bahwa terdapat sesuatu pembawa tambahan dalam rantai respirasi yang merangkaikan flavoprotein ke sitokrom b, anggota rantai sitokrom yang memiliki potensial redoks paling rendah. Zat ini yang di namakan ubikuinon atau Q (koenzim Q) terdapat di dalam mitokondria dalam bentuk kuinon teroksidasi pada keadaan aerob dan dalam bentuk kuinon tereduksi pada keadaan anaerob. Q merupakan konstituen lipid mitokondria: lipit lipit iterutama terdapat dalam bentuk fosfolipit yang menjadi bagian mitokondria. Di dalam kloroplas. Semua zat ini dicirikan oleh rantai sampai piliisoprenoid. Didalam mitokondria, Q terdapat dalam jumlah sitoikimetrik berlebihan jauh lebih besar disbanding anggota lain respirasi, hal ini sesuai dengan fungsi Q yang bekerja sebagai komponen mobil rantai respirasi yang mengumpulkan unsure ekivalen pereduksi kompleks flavoprotein yang lebih terfiksasi dan mengantarkan kepada sitokrom. Komponen tambahan yang ditemukan dalam sediaan rantai respirasi adalah protein besi – sulfur (FeS ; besi nonhem) Unsur ini berikatan dengan flavonprotein (metaloplavoprotein) dan dengan sitokrom b. sulfur dan za besi dianggap berperan dalam mekanisme oksidoreduksi antara flavin dengan Q yang melibatkan perubahan pada hanya satu e’ tunggal dengan atom besi menjalani oksidoreduksi antara Fe2+ dan Fe3+.enzim dehidrogenase menganalisis proses perpindahan electron dari substrat kepada NAD rantai tersebut. Terdapat beberapa perbedaan dalam menyelenggarakan proses ini asam α – ketopiruvat keteloglutara ,mempunyai system dehidrogenase kompleks yang melibatkan lipoat dan FAD, sebelum electron dipindah kepada NAD rantai respirasi. Pemindahan electron dari enzim dehidrogenase lain seperti L(+)-3-hidroksiasil-KoA. D(-)-3-hidrosibutirat, prolin, glutamat, malat dan isositrat dehidrogenase berPasangan langsung dengan NAD ‘pada rantai respirasi. NADH (reduksi) pada rantai respirasi selanjutnya diksidasidasikan oleh enzim metaloflavoprotein – NADH dehidrogenase. Enzim ini mengandung FeS dan FMN, terikat erat pada rantai respirasi dan menghantarkan unsure

ekivalen pereduksi kepada Q. Q juga merupakan titik pengumpulan dalam rantai respirasi bagi unsur – unsur ekivalen pereduksi yang berasal dari substrat lain yang berikatan langsung dengan rantai respirasi lewat enzim flavoprotein dehodrogenase. Substrat ini mencangkup suksinat, kolin, gliserol 3-fosfat, sarkosin, dimetiglisi, dan asil – KoA. Moietas (moiety) flavin semua enzim dehidrogenase ini adalah FAD. Elektron mengalir dari Q, melalui rangkaian sitokrom yang terlihat dalam ke molekul oksigen. Sitokrom tersusun dalam urutan poensial redoks yang meningkat. Gugus terminal sitokrom aa3 (sitokrom oksidase) bertanggung jawab atas penggabungan terakhir sejumlah unsu ekivalen pereduksi dengan molekul oksigen. System enzim ini ternyata mengandung tembaga, suatu komponen yang ditemukan dalam beberapa enzim oksidase. c. Rantai respirasi menyediakan sebagian besar energy yang di tangkap di dalam metabolisme ADP merupakan molekul yang ditangkap sebagian energy bebas dalam bentuk fosfat berenergi tinggi, yang di lepas oleh proses katabolisme. ATP yang dihasilkan akan menghanarkan energi. Jadi, ATP dapat disebut sebagai “penukar” energy pada sel. Pada reaksi glikolisis , terjadi pengambilan netto langsung dan gugus fosfat berenergi tinggi , yang setara dengan kurang lebih 103,2 kj/mol glukosa. (secara invivo, ΔG untuk sintesis ATP dari ADP telah dihitung sebesar kurang lebih 51,6 kj/mol sehingga memungkinkan terdapatnya reaktan dalam konsentrasi aktualdi dalam sel. Nilai ini lebih besar dari pada nilai ΔG0 untuk hidrolisis ATP yang diperoleh dibawah konsentrasi standart 1,0 mol/L). karena 1 mol glukosa menghasilkan kurang lebih 2870 kj pada pembakaran sempurna, energy kyang ditangkap fosforilasi dalam proses glikolisis hana sedikit. Berbagai reaksi pada asam simsus asam sitrat pada lintasan terakhir untuk oksidasi lengkap glukosa mencangkup satu tahap fosforilasi,

yaitu

perubahan

suksionil

Ko-A

menjadi

suksinat

kyang

memungkinkan penangkapan tambahan hanya dua fosfat berenergi tinggi permol glukosa. Semua reaksi fosforilasi yang di uraikan terjadi pada tngkat substrat. Pemeriksaan terhadap mitokondria utuh yang melakukan respirasi mengungkap bahwa kalau substrat teroksidasi lewat enzim dehidrogenase yang terikat NAD dan rantai respirasi, kurang lebih 3 mol fosfat anorganik dan akan diinkorporasikan ke dalam 3 mol ADP untuk membentuk 3 mol ATP per mol O₂ yang di komsusi, yaitu rasio P : Oksidasi = 3. Sebaliknya kalau substrat

dioksidasi melalui dehidrogenase yang terikat flavoprotein , hanya 2 mol ATP yang terbentuk , yaitu P : Oksidasi = 2. Kontrol Respiratorik Menjamn Pasokan ATP Yang Konstan Laju respiratorik mitokondria dapat dikontrol oleh konsentrasi ADP. Hal ini terjadi karena terjadi oksidasi dan fosforilasi berpasangan secara erat dengan kata lain, oksidasi tidak dapat berlangsung lewat ranotai respirasi bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi berlangsung lewat rantai respirasi bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi fosorilasi ADP. Chance dan wiliams menyebutkan 5 keadaan yang dapat mengontrol laju respirasi dalam mitokondria. Umumnya, kebanyakan sel dalam kondisi istirahat berada dalam status 4 dan respirasi di control oleh ketersediaan ADP. Jika kita menyelenggarakan

kerja,

ATP

di

ubah

menjadi

ADP.

Jika

kita

menylenggarakan kerja, ATP diubah menjadi ADP ehingga memungkinkan terjadinya lebih banyak resprasi yang pada gilirannya akan memperbaharui persimpanan ATP. Dalam kondisi terentu akan terlihat bahwa konsentrasi fsfat anorganik dapat pula mempengaruhi kecepatan kerja rantai respirasi. Dengan semakan meningkatnya respirasi (seperti terjadinya pada saat olahraga), sel akan mendekati status 3 atau 5 jika kapasitas antai respirasi menjadi jenuh atau jika PO₂ turun dibawah nilai Km untuk sitokrom a₃. terdapatpula kemungkinan bahwa pengangkut ADP/ATP yangmemudahkan pemasukan ADP sitosol ke dalam dan ATP ke luar mitokondria, menjadi suatu penentu kecepatan respirasi mitokondria. d. Banyak racun menghambat rantai respirasi Sebagian besar informasi tantang rantai respirasi diperoleh dari penggunaan inhibitor, dan sebaliknya, hal ini telah memberi pengetahan mengenai mekanisme kerja beberapa jenis racun . untuk tujuan deskriptif, inhibitor dapat dibagi menjadi inhibitor untuk rantai respirasi sendiri, inhibitor fosforilasi oksidatif, pemutus pasangan fosforilasi oksidatif. Inhibitor yang menghentikan respirasi dengan menyekat rantai respirasi berkerja pada tiga tempat. Tempat pertaa dihamba oleh olongan barbiturat seperti amobarbitual, anti biotic pirisidin A, dan intektisida serta racun ikan rotenon. Semua inhibitor ini mencegah oksidasi substrat yang berhubungan

langsung

dengan

rantai

respirasi

lewat

enzim

dehidrogenaseterikat NAD, dengan menyekat pemindahan dari FeS ke Q. dalam takaran yang cukup, pemberian inhibitor ini secara in vivo akan berakibat fatal. Dimerkaprol dan antimisi A menghambat rantai respirasi antara stokrom

b dan sitokrom c. racun klasik seperti H₂S, karbon monoksida serta sianida menghambat sitokrom oksidase dengan demikian dapat menghentikan respirasi secara total. Karboksin dan TCA secara spesifik menghambat dehidrogenase ke Q, sedangkan manolat merupakan inhibitor kompentitif enzim

suksinat

penyekatan

dehidrogenase.

(blockade)

Anti

seluruhproses

biotic

oligomisin

oksidasi

dan

menyebabkan

fosforilasi

dalam

mitokondria utuh. Pemutusan pasangan (uncoupler) bekerja memisahkan proses oksidasi dalam rantai respirasi dari proses fosforilasi, dan hal ini dapat menjelaskan kerja toksik senyawa – senyawa in vivo. Pemisah kedua proses tersebut akan membuat respirasi tidak terkontrol karena konsentrasi ADP atau P₁ tidak lagi membatasi laju respirasi. Preparat pemutus pasangan yang paling sering di gunakan adalah 2,4 dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa, yaitu dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa, yaitu dinitrokresol, petakklofenol dan CCCP (in – klorokarbonil sianida fenilhidrazon). Senyawa terakhir ini dimiliki keaktifan sekitar 100 kali lebih besar dari pada keaktifan dinitrofenol. e. Enzim ATP Sintase Yang Terletak Pada Membran Membentuk ATP Selisih potensial elektro kimia digunakan untuk menggerakkan enzim ATP sintase dimembran yang akan membentuk ATP pada adanya P1 + ADP dengan demikian tidak ada intermediate berenergi tinggi yang digunakan bersama, baik oleh proses oksidasi maupun fosforilasi seperti di syaratkan dalam hipotesis kimiawi. Tersebar pada permukaan membran interna adalah kompleks yang melaksanakan fosforilasi dan bertanggung jawab atas produksi ATP.

TOPIK VIII METABOLISME PORFIRIN A. DEFINISI Asam amino merupakan prekursor dari banyak senyawa komplek nitrogen yangpenting dalam fungsi fisiologis. Salah satu dari komplek nitrogen tersebut adalahporfirin. Porfirin adalah suatu senyawa organik yang mengandung empat cincinpirol, suatu cincin segi lima yang terdiri dari empat atom karbon dengan atomnitrogen pada satu sudut. Senyawa ini ditemukan pada sel hidup hewan dantumbuhan, dengan berbagai macam fungsi biologis. Empat atom nitrogen di tengahmolekul porfirin dapat mengikat ion logam seperti magnesium, besi, seng, nikel,kobal, tembaga, dan perak. Tiap-tiap logam yang diikat akan memberikan sifat yangberbeda-beda. Jika logam yang diikat di pusat adalah besi, maka kompleks porfirindisebut ferroporfirin atau heme. muncul pada sejumlah penyakit yang berkisar dari anemia hemolitik hingga hepatitis serta kelainan sekresi empedu (gangguan obstruksi). B. PORFIRIN Di alam semesta, metaloporfirin terkonjugasi dengan protein membentuksenyawasenyawa antara lain: (1) Haemoglobin (Hb) :merupakan porfirin besiyang terikat pada protein globin, berfungsi : mengangkut oksigen O2di darah. (2)Eritrokruorin : terdapat pada beberapa invertebrate, fungsi: hampir samadengan Hb (3) Mioglobin : pengangkut O2di jaringan otot (pigmen pernafasan)(4) Sitokrom : fungsi: pemindah elektron pada proses redoks. (5) Katalase :enzim yang merubah 2H2O2menjadi 2H2O + O2(6) Triptofan pirolase :mengkatalisa oksidasi triptofan menjadi formil kinurenin. 1. FUNGSI PORFIRIN Di dalam tubuh manusia, porfirin berfungsi untuk : a) Membentuk senyawa sebagai pengangkutan O2 b) Membentuk senyawa sebagai pengangkutan elektron c) Membentuk senyawa sebagai enzim enzim tertentu.

2. BIOSINTESA PORFIRIN & HEME Biosintesis heme dapat terjadi pada sebagian besar jaringan kecuali eritrositdewasa yang tidak mempunyai mitokondria. Sekitar 85% sintesis heme 55

terjadI muncul pada sejumlah penyakit yang berkisar dari anemia hemolitik hinggahepatitis serta kelainan sekresi empedu (gangguan obstruksi).

TOPIK IX METABOLISME KARBOHIDRAT A. Pengertian Metabolisme Metabolisme adalah keseluruhan proses kimiawi dalam tubuh organisme yang melibatkan energi dan enzim, diawali dengan substrat awal dan diakhiri produk akhir. Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua, yakni proses penyusunan yang disebut anabolisme dan proses pembongkaran yang disebut katabolisme. Karbohidrat merupakan hasil sintesis CO2 dan H2O dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil) melalui fotosintesis. Zat makanan ini merupakan sumber energi bagi organisme heterotrof(makhluk hidup yang memperoleh energi dari sumber senyawa organik di lingkungannya). Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis(penguraian dengan menggunakan molekul air). Proses pencernaan karbohidrat terjadi dengan menguraikan polisakarida menjadi monosakarida. B. Pembagian Karbohidrat Berdasarkan gugus gula penyusunnya, karbohidrat terbagi atas: 1. Monosakarida(C6H12O6) Monosakarida

adalah

karbohidrat

yang

terdiri

dari satu

gugus

gula.Monosakarida ini memiliki rasa manis dan sifatnya mudah larut dalam air. Contoh dari monosakarida adalah heksosa, glukosa, fruktosa, galaktosa, monosa, ribose (penyusun RNA) dan deoksiribosa(penyusun DNA). 2. Disakarida(C12H22O11) Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari dua gugus gula.Sama seperti monosakarrida,Disakarida juga memiliki rasa manis, dan sifatnyapun mudah larut dalam air.Contoh dari Disakarida adalah laktosa(gabungan antara glukosa dan

galaktosa),sukrosa(gabungan

antara

glukosa

dan

fruktosa)

dan

maltosa(gabungan antara dua glukosa). 3.

Polisakarida(C6H11O5),

Polisakarida

adalah

karbohidrat

yang

terdiri

dari banyak gugus gula,dan rata-rata terdiridari lebih 10 gugus gula.Pada umumnya polisakarida tidak berasa atau pahit,dan sifatnyasukar larut dalam 83

air. Contohnya dari polisakarida adalah amilum yang terdiri dari 60-300gugus gula berupa glukosa,glikogen atau gula otot yang tersusun dari 12-16 gugus gula,danselulosa,pektin,lignin,serta kitin yang tersusun dari ratusan bahkan ribuan gugus guladengan tambahan senyawa lainnya. C. Fungsi Karbohidrat : 1. Sebagai sumber energi utama. 2. Berperan penting dalam proses metabolisme,menjaga keseimbangan asam dan basa dalam tubuh, dan pembentuk struktur sel,jaringan,serta organ tubuh, 3. Membantu proses pencernaan makanan dalam prose pencernaan. Jadi, pengertian metabolisme karbohidrat adalah suatu proses reaksi secara mekanis dan kimiawi karbohidrat di dalam tubuh makhluk hidup.(Reece-Mitchell, 2002:90). D. Proses Glikolisis Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat di bagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob.Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, dan akan dibahas satu persatu.

1) Heksokinase Tahap pertama proses glikolisis adalah pengubahan glukosa menjadi glukosa -6-fosfat dengan reaksi fosforilasi. Gugus fosfat diterima dari ATP dalam reaksi sebagai berikut :Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut di bantu oleh ion Mg++ sebagai kofaktor. Heksokinase yang berasal dari ragi merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari ATP tidak hanya kepada glukosa tetapi juga kepada fruktosa, manosa dan glukosamina. 2) Fosfoheksoisomerase

Reaksi berikutnya ialah isomerisasi, yaitu pengubahan glukosa -6-fosfat menjadi fruktosa -6-fosfat, dengan enzim fosfoglukoisomerase. Enzim ini tidak memerlukan kofaktor dan telah diperoleh dari ragi dengan cara klistalisasi. Enzim fosfoheksoisomerase terdapat pada jaringan otot dan mempunyai berat molekul 130.000. 3) Fosfofruktokinase, Fruktosa-6-fosfat

diubah

menjadi

fruktosa-1,6-difosfat

oleh

enzim

fosfofruktokinase dibantu oleh ion Mg++ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini gugus fosfat dipindahkan dari ATP kepada fruktosa-6-fosfat dan ATP sendiri akan berubah menjadi ADP. Fosfofruktokinase dapat dihambat atau dirangsang oleh beberapa metabolit, yaitu senyawa yang terlibat dalam proses metabolisme ini. 4) Aldolase Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseral-dehida-3-fosfat. Dalam tahap ini enzim aldolase yang menjadi katalis, telah ditemukan dan dimurnikan oleh Warburg.

5) Triosafosfat Isomerase Dalam reaksi penguraian oleh enzim aldolase terbentuk dua macam senyawa, yaitu D-gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksiasetonfosfat. Yang mengalami reaksi lebih lanjut dalam proses glikolisis ialah D-gliseraldehida-3-fosfat. Andaikata sel tidak mampu mengubah dihidroksiasetonfosfat menjadi Dgliseraldehida-3-fosfat, tentulah dihidroksiasetonfosfat akan bertimbun dalam sel. Hal ini tidak berlangsung karena dalam sel enzim triosafosfat isomerase yang dapat mengubah dihidroksiasetonfosfat menjadi D-gliseraldehida-3fosfat. 6) Gliseraldehida-3-Fosfat Dehidrogenase Enzim ini bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi gliseraldehida-3-fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD +, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat.Reaksi oksidasi ini mengubah aldehida menjadi asam karboksilat. 7) Fosfogliseril Kinase

Reaksi yang menggunakan ini ialah reaksi pengubahan asam 1,3difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat.Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan ion Mg++ diperlukan sebagai kofaktor. Oleh karena ATP adalah senyawa fosfat berenergi tinggi, maka reaksi ini mempunyai fungsi untuk menyimpan energi yang dihasilkan oleh proses glikolisis dalam bentuk ATP. 8. Fosfogliseril Mutase Fosfogliseril mutase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengubahan asam 3fosfogliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. 9. Enolase Reaksi berikutnya ialah reaksi pembentukan asam fosfoenolpiruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalis enzim enolase dan ion Mg

++

sebagai

kofaktor.Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi. 10. Piruvat Kinase Enzim ini merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari asam fosfoenolpiruvat kepada ADP sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul piruvat. Piruvat kinase telah dapat diperoleh dari ragi dalam bentuk kristal. Enzim ini adalah suatu tetramer dengan berat molekul 165.000.dalam reaksi tersebut, di perlukan ion Mg++ dan K+ sebagai aktivator. D. Proses Glikogenesis dan Glikogenelisis 1. Proses Glikogenesis Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot. Pada proses ini, lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa menjadi glikogen akan diaktivasi di dalam hati,oleh hormon insulin sebagai respon terhadap rasio gula darah yang meningkat, misalnya karena kandungan karbohidrat setelah makan atau teraktivasi pada akhir siklus Cori. Pada hati, glikogenesis berfungsi untuk mempertahankan kadar gula darahsedangkan padaotot bertujuan untuk kepentingan otot sendiri dalam membutuhkan energi. Proses Glikogenesis terjadi apabila jumlah glukosa ( dari makanan ) yang masuk kedalam tubuh terlalu berlebih maka glukosa

tersebut akan disimpan di hati dalam bentuk glikogen. Proses terjadinya glikogenesis : a. 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. b. 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

c. 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

d. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi e. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4pada 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.

f. 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. (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). 2. Proses glikogenelisis Glikogenolisis merupakan reaksi pemecahan molekul glikogen menjadi molekul glukosa. Proses ini terjadi apabila tubuh membutuhkan glukosa, untuk digunakan lebih lanjut dalam proses glikolisis. Glikogenolisisjuga dapat berarti lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtomahipoglisemia. 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 + Pià (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. (Murray dkk. Biokimia Harper) Berikut tahap-tahap glikogenelisis : a. Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase. b. Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6fosfat. Berbeda dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat. c. Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energi, yang energi itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP Siklus Asam Sitrat Pada bagian sebelumnya telah dibahas mengenai jalur glikolisis yang mengubah glukosa menjadi piruvat. Pada keadaan aerob, langkah berikutnya pada pembentukkan energi dari glukosa adalah dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi asetil koenzim A (asetil koA). Unit asetil aktif ini

kemudian mengalami oksidasi sempurna menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat adalah serangkaian reaksi kimia dalam sel, yaitu pada mitokondria, yang berlangsung secara berurutan dan berulang, bertujuan mengubah asam piruvat menjadi CO2, H2O dan sejumlah energi. Proses ini adalah proses oksidasi dengan menggunakaan oksigen atau aerob (Poedjiani, A : 264). Siklus asam sitrat dikenal juga sebagai siklus asam trikarboksilat atau siklus krebs, menggunakan nama penemunya Hans Krebs seorang ahli biokimia yang banyak jasa atau sumbangannya dalam penelitian tentang metabolisme karbohidrat. Siklus asam sitrat merupakan jalur metabolisme bersama untuk oksidasi molekul bahan bakar seperti asam amino, asam lemak dan karbohidrat, juga berperan sebagai sumber bahan pembangun untuk proses-proses biosintesis.Sebagian besar molekul masuk siklus asam sitrat sebagai Asetil KoA.Dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi asetil koA merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus asam sitrat. Pada eukariot, reaksi ini dan reaksi dalam siklus berlangsung dalam mitokondria, sedangkan glikolisis berlangsung di sitosol (Stryer, L : 525).

Berikut adalah gambaran ringkas siklus asam sitrat: 

Senyawa C4 (oksaloasetat) berkondensasi dengan senyawa C2 membentuk senyawa C6 (asam trikarboksilat / sitrat). Reaksi dikatalisis oleh enzim sitrat sintase.



Sitrat mengalami isomerisasi menjadi isomer sitrat. Reaksi dikatalisis oleh enzim sitrat akotase.



Isomer sitrat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi senyawa C5 (α-ketoglutarat). Reaksi dikatalisis oleh enzim isositrat dehidrogenase dan menghasilkan NADH dan CO2.



Senyawa ini mengalami dekarboksilasi oksidatif lagi menjadi senyawa C4 (suksinil ko-A. Reaksi dikatalisis oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase dan menghasilkan NADH dan CO2.



Senyawa C4 (suksinil ko-A) lalu dipecah menjadi suksinat (C4). Reaksi dikatalisis oleh enzim suksinil koA sintase. Menghasilkan senyawa fosfat berenergi tinggi (GTP).



Suksinat (C4) dioksidasi menjadi fumarat (C4). Reaksi dikatalisis oleh enzim suksinat dehidrogenase dan menghasilkan FADH2.



Fumarat (C4) mengalami hidrasi menjadi malat (C4). Reaksi dikatalisis oleh enzim fumarase.



Akhirnya malat (C4) dioksidasi menghasilkan kembali oksaloasetat (C4). Reaksi dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan NADH.

Energi yang dihasilkan pada Metabolisme Karbohidrat Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks yang biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel, tanpa metabolisme makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup. Pada glikolisis aerob, energi ysng dihasilkan terinci sebagai berikut: 

Hasil tingkat substra

: +4P



Hasil oksidasi respirasi

: +6P



Jumlah

: 4P+6P = 10P



Dikurangi untuk aktivasi glukosa dan fruktosa 6P : -2



Hasil akhir

: 10P-2P = 8P

Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut: 

Hasil tingkat substrat



Hasil oksidasi respirasi

: +4P : +0P



Jumlah

: 4P+0P = 4P



Dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P

: -2P



Hasil akhir

: 4P-2P = 2P

Pada siklus asam sitrat, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut: 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 krebs akan menghasilkan energi 3P+3P+1P+2P+3P = 2P

Apabila dihubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat, dan siklus krebs akan dapat kita itung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut: 1. Glikolisis

: 8P

2. Oksidasi piruvat (2X3P)

: 6P

3. Siklus krebs (2X12P)

: 24P

Jumlah

: 38P

TOPIK X METABOLISME LIPID A. Definisi Metabolisme Lipid Metabolisme lipid adalah suatu proses pencernaan, penyerapan, transportasi, penggunaan dan ekskresi lipid di dalam tubuh mahkluk hidup. Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu trigliserid (ester antara gliserol dengan 3 asam lemak). Secara ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati.Asam-asam lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini. Secara ringkas, hasil akhir dari pemecahan lipid dari makanan adalah asam lemak dan gliserol. Jika sumber energi dari karbohidrat telah mencukupi, maka asam lemak mengalami esterifikasi yaitu membentuk ester dengan gliserol menjadi trigliserida sebagai cadangan energi jangka panjang. Jika sewaktu-waktu tak tersedia sumber energi dari karbohidrat barulah asam lemak dioksidasi, baik asam lemak dari diet maupun jika harus memecah cadangan trigliserida jaringan. Proses pemecahan trigliserida ini dinamakan lipolisis.

B. Proses Transport Lipid dalam Plasma Pencernaan lemak terjadi didalam usus halus dengan bantuan enzim hidrolitik, yaitu lipase yang mencerna triasilgliserol dan fosforilase yang mencerna fosfolipid. Triasilgliserol diperoleh dari makanan, kerja enzim lipase yang dihasilkan pankreas pada triasilgliserol akan menghasilkan 2-monoasilgliserol dan 2 macam asam lemak (Philip et all., 2006). Kadar lemak dalam darah akan kembali normal setelah 2,5 hingga 3 jam setelah mengkonsumsi makanan yang banyak mengandung lemak. Dalam darah lemak diangkut melalui tiga bentuk yaitu kilomikron, partikel lipoprotein yang sangat kecil dan bentuk asam lemak yang terikat dalam albumin. Kilomikron yang menyebabkan darah tampak keruh, terdiri atas 81-82% lemak, 2% protein, 7% fosfolipid dan 9% kolesterol. Kekeruhan akan hilang dan darah akan kembali jernih kembali apabila darah telah mengalir melalui beberapa organ tubuh atau jaringan-jaringan karena terjadinya proses hidrolisis lemak oleh enzim lipoprotein lipase(Poedjiadi, 2007). Kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan 85

bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa. Di dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa, kilomikron segera dipecah menjadi asam-asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam-asam lemak dan gliserol tersebut, dibentuk kembali menjadi simpanan trigliserida. Trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Asam lemak tersebut ditransportasikan oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas (free fatty acid/FFA). Kilomikron yang telah melewati pembuluh limfe di dada selanjutnya akan masuk kedalam darah dan membantu pengangkutan bahan bakar lipid keberbagai jaringan tubuh(Philip et all., 2006).

C. Biosentisit Lipid Tubuh dapat mensintesis berbagai jenis lipid, kecuali beberapa lipid tertentu misalnya asam lemak esensial. Tubuh dapat membentuk asam lemak melalui beberapa cara : 1. Sintesis de novo yaitu pembentukan asam lemak baru dari senyawa bukan lipid. Banyak terdapat dalam jaringan tubuh, termasuk jaringan hati, ginjal, otak, paru,kelenjar payudara dan adiposa. 2. Sepanjangan rantai yaitu penambahan satuan-satuan dwi karbon untuk mengubah asam lemak yang telah ada menjadi asam lemak yang lebih panjang. 3. Desanturasi yaitu pengadaan ikatan rapat pada gugus radikal hidrokarbon ( gugus alkil) asam lemak. Biosintesis asam lemak sangat penting, khususnya dalam jaringan hewan, karena mempunyai kemampuan terbatas untuk menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat. Proses ini dikatalisis oleh asam lemak synthase, suatu multienzim yang berlokasi di sitoplasma. a. Biosintesis Asam Lemak Jenuh Biosintesis asam lemak jenuh dimulai dari acetyl-CoA sebagai starter.Acetyl-CoA ini dapat berasal dari oksidasi asam lemak maupun dari piruvate hasil glikolisis atau degradasi asam amino melalui reaksi pyruvate dehydrogenase.Acetyl-CoA tersebut kemudian ditransport dari mitokondria ke sitoplasma melalui sistem citrate shuttle untuk disintesis menjadi asam

lemak.Reduktan NADPH + H+ disuplai dari jalur hexose monophosphate (fosfoglukonat). Pyruvate hasil katabolisme asam amino atau dari glikolisis glukosa diubah menjadi aecetyl-CoA oleh sistem pyruvate dehydogenase.Gugus acetyl tersebut keluar matriks mitokondria sebagai citrate, masuk ke sitosol untuk sintesis asam lemak.Oxaloacetate direduksi menjadi malate kembali ke matriks mitokondrion dan diubah kembali menjadi malate.Malat di sitosol dioksidasi oleh enzim malat menghasilkan NADPH dan pyruvate.NADPH digunakan untuk reaksi reduksi dalam biosintesis asam lemak sedangkan pyrivate kembali ke matriks mitokondrion. Keuntungan tersebut antara lain: 1. Reaksi-reaksi kompetitif dapat dicegah, 2. Reaksi terjadi dalam satu garis koordinasi, dan 3. Lebih efisien karena konsentrasi substrat lokal yang tinggi, kehilangan karena difusi rendah. Enzim kompleks asam lemak synthase bekerja dalam bentuk dimer. Tiap monomernya secara kovalen dapat mengikat substrat sebagai tioester pada bagian gugus –SH. b. Biosintesis Asam Lemak Tak Jenuh (Asam monoenoat) Biosintesis asam lemak tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap tunggal (asam monoenoat) dalam jaringan hewan dan tumbuhan berbeda. Dalam jaringan hewan asam palmitat dan asam stearat digunakan sebagau precursor untuk biosintesis asam lemak tak jenuh terutama, asam palmitoleat.

D. Metabolisme dan Mobilisasi Lemak dan Jaringan Lemak Mobilisasi lemak dari jaringan adiposa dikontrol oleh katekolamin dan insulin. Katekolamin menstimulasi penguraian lemak melalui jalur B-adrenergik dan menghambat penguraian lemak melalui jalur a2- adrenergik. Insulin bersifat menghambat penguraian lemak dari jaringan adiposa. Meningkatnya jumlah hormon pertumbuhan (GH) menginduksi kenaikan konsentrasi asam lemak bebas dan gliserol. Mobilisasi lemak dipengaruhi kinerja 2 enzim pokok: hormon sensitif lipase (HSL) dan lipoprotein lipase( LPL).

E. Lemak Sebagai Sumber Energi untuk Proses Hidup Tubuh mendapatkan sumber energi dari makanan yang di konsumsi setiap hari.Kalori yang dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan makan dalam tubuh, tidak langsung digunakan tetapi disimpan dalam bentuk senyawa kimia yang kaya energi seperti ATP. Cadangan energi utama dalam tubuh adalah Glikogen dan lemak ( Trigliserida). Lemak merupakan bentuk cadangan energi yang tergolong Lipid, lemak tersimpan dalam jaringan Adiposa dan jaringan lain(otot). Lemak memiliki kerapatan energi lebih besar dari Glikogen.Jumlah energi yang dapat disimpan dalam bentuk lemak setiap unit sebesar 2,5x > dari dalam bentuk glikogen.Asam lemak dioksidasi menghasilkan ATP lebih besar daripada Glukosa.

F.

Fungsi Lemak Tak Jenuh Jumlah kolesterol baik dalam darah merupakan penandaan penting soal gangguan jantung, tanpa peduli berapa banyak kolesterol jahat yang di kurangi. Fungsi lemak tak jenuh ialah : 1. Mengusir lemak jenuh yang menempel pada arteri sehingga aliran darah kembali lancar . 2. Mencegah penyakit kardiovaskuler. 3. Kekakuannya dapat mencegah terjadinya pengumpulan molekul lemak dekat menjadi padat. 4. Bahan baku hormon. 5. Membantu transport vit.larut lemak. 6. Sebagai bahan insulasi perubahan suhu. 7. Pelindung organ-organ tubuh bagian dalam. Cara kerja lemak tak jenuh yaitu lemak jenuh (kolesterol jahat) LDL yang berasal dari hasil disalurkan ke bagian tubuh lain dan lama-lama menumpuk dan berkontribusi membentuk plak. Timbunan lemak (LDL) pada dinding arteri membentuk plak (kotoran menempel). Lemak tak jenuh kolesterol baik (HDL) sifatnya stabil dan membawa sifat lemak jenuh menjauh arteri dan membawa kembali ke hati.

G. Metabolisme Lipoprotein Plasma Ekstraksi senyawa lipid plasma dengan pelarut lipid menjadi berbagai kelompok lipid akan memperlihatkan keberadaan triasigliserol, fosfolipid kolestrol dan ester kolestrol. Di samping itu terlihat pula adanya fraksi asam lemak rantai panjang.Fraksi ini yaitu asam lemak bebas (FFA) dan dikenal sebagai lipid plasma. Ada 4 kelompok utama lipoprotein plasma yang sudah dikenal diantaranya: kilomikron mengangkut lipid yang terbentuk dari pencernaan dan penyerapan, lipoprotein dengan densitas yang sangat rendah (VLDL: very low density lipoprotein) mengangkut trigliserol dari hati. Lipoprotein densitas-rendah ( LDL : low density lipoprotein) juga merupakan lipoprotein yang kaya akan kolesterol serta terbentuk dari metabolisme VLDL dan lipoprotein densitas-tinggi (HDL: hight density lipoprotein ) juga merupakan lipoprotein yang kaya akan kolesterol tetapi terlibat di dalam pengeluaran dari jaringan serta pada metabolisme jenis lipoprotein lainnya. Kilomikron dan VLDL pertama-tama di metabolisasi melalui hidrolisis dengan enzim lipoprotein lipase di dalam jaringan ekstrahepatik. Sebagian besar triasilgliserol dikeluarkan dan lipoprotein-sisa tertinggal di dalam sirkulasi. Sisa ini akan diambil ke dalam hati oleh endositosis yang diperantai sebagai reseptor, tetapi sebagian sisa lainnya yang terbentuk dari VLDL menjadi LDL dan akhirnya diambil oleh hati serta jaringan lain lewat reseptor LDL.

H. Peranan Hati pada Metabolisme Lipid Metabolisme lipid di dalam tubuh merupakan perkiraan hak istimewa hati. Jaringan mempunyai kemampuan untuk mengoksidasi asam lemak sampai tuntas. Jaringan adiposa memiliki sifat metabolisme yang aktif untuk memodifikasi terhadap peranan hati yang bersifat sentral dan unit di dalam metabolisme lipid merupakan konsep yang penting. Fungsi Utama Peran Hati Pada Metabolisme Lipid: Hati melaksanakan sejumlah fungsi utama berikut ini pada metabolisme lipid: 1. Hati memfasilitasi pencernaan dan penyerapan lipid melalui produksi empedu yang mengandung kolesterol serta garam-garam empedu yang disintesis didalam hati secara de novo atau ambilan kolesterol lipid.

2. Hati mempunyai sistem enzim yang aktif untuk sintesis serta oksidas asam lemak dan untk sintesis triasilgliserol serta fosfilipid. 3. Hati mengonversi asam lemak menjadi badan keton (ketogenesis) 4. Hati memainkan peranan integral dadalam sintesis serta metabolism lipoprotein plasma.

I.

Proses Xetogenesis dan Terjadinya Ketosis 1. Proses Ketogenesis Ketogenesis diatur pada 3 tahap yang menentukan : a. Pengontrolan dilaksanakan di jaringan adiposa. b. Asam lemak dialami oleh hati dan sesudah di aktifkan menjadi asli – KoA,yaitu asam lemak tersebut akan mengalami oksidasi menjadi CO2 atau esterifikasi menjadi triasilgliserol dan fosfolipid. c. Asetil KoA yang terbentuk pada oksidasi akan teroksidasi di dalam siklus asam sitrat akan memasuki lintasan ketogenesis untuk membentuk badan keton. Ketogenesis terjadi akibat Ketosis yang memanjang : Terdapat badan keton dengan jumlah tinggi menunjukkan Ketonemia. Sementara peningkatan kadar badan dinamakan Ketonuria. Bentuk ketosin yang sederhana terjadi pada kelaparan. Tidak ada keadaan lain secara kualitatif. Bentuk ketosis nonpatologis dijumpai pada keadaan dengan diet tinggi lemak.

2. Terjadinya Ketosis Ketosis adalah kondisi yang disebabkan oleh ketidakseimbangan metabolik. Dalam istilah ilmiah itu didefinisikan sebagai akumulasi berlebihan dari badan keton dalam jaringan tubuh dan cairan. 'Tubuh Keton' adalah zat metabolisme asam acetoacetic dan beta-hidroksibutirat. Aseton, yang menempatkan off bau tertentu yang terkait dengan Ketosis, muncul dari asam acetoacetic, menjadi gejala ketika hewan tersebut dalam keadaan ketotik. Semua zat ini adalah produk metabolisme normal 'lemak' dalam hati. Ketika mereka menjadi sangat tidak seimbang akibat ketosis, hasil akhirnya adalah kegagalan hati.

3. Contoh Ketosis: a. Ketosis pada Sapi Sejak 1990 ketosis muncul sebagai penyakit metabolik yang paling penting pada kelompok ternak sapi di US. Ketosis diderita oleh sapi yang berproduksi tinggi dan atau kekurangan pakan secara serius. Ketosis pada sapi diawali dengan gangguan metabolisme lemak, hingga terjadi hipoglikemia dan hiperketonuria. Ketosis terjadi pada sapi yang mengalami penurunan oksidasi karbohidrat dan diikuti oksidasi lemak. Selain itu, ketosis juga terjadi pada sapi yang bunting karena kurangnya ketersediaan energi yang sangat dibutuhkan pada bulan terakhir masa kebuntingan. Untuk dapat menghentikan ketosis maka sering dianjurkan untuk menghentikan

pemerahan

dan

bahkan

dianjurkan

pula

untuk

memompakan udara ke dalam kelenjar susu (under insufflation). Selain itu juga anjuran untuk memuasakan selama 3 hari pada penderita yang tidak gemuk. Sapi yang gemuk jangan dipuasakan karena akan menyebabkan timbulnya ketosis karena lapar namun diberikan saja senyawa lipotropik dan pemberian glukosa terus menerus sampai gejalanya benar-benar hilang. Dan yang perlu diingat bahwa penderita mungkin dapat mengalami kesembuhan secara spontan. (Subronto, 2004) b. Ketosis pada Babi Ketosis merupakan penyakit yang sering terjadi pada peternakan babi komersil. Ketosis dapat terjadi karena kelaparan (defisiensi insulin relative), diabetes melitus (defisiensi insulin absolute), atau terkadang disebabkan oleh diet yang banyak mengandung hampir seluruhnya terdiri dari lemak. Ketosis juga dapat terjadi ketika babi banyak mengkonsumsi makanan yang mengandung banyak lemak atau sedikit karbohidrat. Pada kondisi ini terjadi perubahan dari metabolisme karbohidrat menjadi metabolisme lemak. Gejala ketosis yang tampak pada babi tidak jauh berbeda dengan kejadian ketosis pada sapi. Umumnya babi akan mengalami penurunan nafsu makan (anorexia) yang mengakibatkan penurunan berat badan dalam jangka panjang. Terjadi pula kelesuan, dehidrasi, kulit tampak kusam dan kurang elastis pada babi penderita serta kurang tanggap terhadap rangsang mekanis maupun suara. Namun, gejala yang paling khas adalah

adanya bau aseton yang tercium dari nafas, susu (ketolaktia), dan urine (ketonuria). Gejala ketosis yang lain yaitu rendahnya produksi susu. Apabila dilakukan uji kandungan air susu, maka akan terlihat menurunnya kandungan lemak, lactosa dan casein dalam susu. Selain itu, terjadi peningkatan kadar enzim hati dan adanya kerusakan jaringan hati serta kelenjar endokrin. c. Ketosis pada Manusia Ketosis merupakan suatu kondisi yang ditandai oleh abnormalitas peningkatan konsentrasi benda-benda keton yaitu asam asetoasetat (Acetoactic acid/AcAc), aseton (AcetonAc), dan asam β-hidroxibutirat (BHB) dalam jaringan dan cairan tubuh (Smith, 2002). Benda keton dapat tertimbun di dalam kemih (ketonuria), darah (ketonemia), dan air susu (ketolaksia) (Subronto, 2007).

J. Penyakit Akibat Gangguan Metabolisme Lipid 1. Wolman Penyakit Wolman adalah gangguan yang dihasilkan ketika jenis spesifik pada kolesterol dan gliserida menumpuk di jaringan, gangguan ini disebabkan pembesaran limpa dan hati. Penyimpanan kalsium pada kelenjar adrenalin membuat mereka lebih keras, dan diare lemak (steatorrhea) juga terjadi. Bayi dengan penyakit Wolman biasanya meninggal dalam usia 6 bulan. 2. Cerebrotendinous xanthomatosis Cerebrotendinous xanthomatosis terjadi ketika cholestanol, produk pada metabolisme kolesterol, menumpuk pada jaringan. 3. Sitosterolemia Pada sitosterolemia, lemak dari buah-buahan dan sayuran menumpuk di darah dan jaringan. Pembentukan lemak menyebabkan atherosclerosis, sel darah merah yang tidak normal, dan penyimpanan lemak pada tendon (xanthom). 4. Gaucher’s Pada penyakit gaucher, glucocerebroside, yang menghasilkan metabolisme lemak, menumpuk di jaringan. Penyakit gaucher adalah lipidosis yang paling sering terjadi. Penyakit tersebut paling umum pada orang-orang yahudi Ashkenazi (eropa timur). Penyakit gaucher menyebabkan pembesaran hati dan limpa dan pewarnaan coklat pada kulit. Penumpukan glucocerebroside pada

mata menyebabkan bercak kuning yang disebut pingueculae akan terlihat. Penumpukan pada tulang rawan bisa menyebabkan nyeri dan menghancurkan tulang. 5. Refsun Pada penyakit Refsun, asam phytanic, yang menghasilkan metabolisme lemak, menumpuk di jaringan. Pembentukan asam phytanic menyebabkan kerusakan syaraf dan retina, gerakan kejang, dan perubahan pada tulang dan kulit. Pengobatan meliputi menghindari makan buah-buahan hijau dan sayuran yang mengandung klorofil. Plasmapheresis, dimana asam phytanic diangkat dari darah, kemungkinan sangat membantu. 6. Tay-Sachs Pada penyakit tay-sach, ganglioside, yang menghasilkan metabolisme lemak, menumpuk pada jaringan. Penyakit tersebut paling sering terjadi pada yahudi di eropa timur. Pada usiayang sangat dini, anak dengan penyakit ini menjadi semakin lambat dan tampak mengalami sifat otot yang terkulai. Terbentuk kejang diikuti kelumpuhan, dementia, dan kebutaan. 7. Niemann-Pick 8. Pada penyakit Niemann-Pick, kekurangan enzim khusus mengakibatkan penumpukan sphingomyelin (produk metabolisme lemak) atau kolesterol. Penyakit Niemann-Pick mempunyai beberapa bentuk, tergantung pada beratnya enzim yang berkurang dan dengan demikian penumpukan sphingomyelin atau kolesterol. Bentuk yang paling berat cenderung terjadi pada orang yahudi. Bentuk yang lebih ringan terjadi pada semua kelompok etnis. 9. Fabry Pada penyakit Fabry, glycolipid, yang merupakan hasil metabolisme lemak, menumpuk pada jaringan. Karena gen tidak sempurna untuk gangguan langka ini dibawa pada kromosom X, penyakit full-blown terjadi hanya pada pria. Penumpukan glycolipid menyebabkan pertumbuhan pada kulit yang tidak bersifat kanker (angiokeratomas) untuk terbentuk di sepanjang bagian bawah tubuh.

TOPIK XI METABOLISME PROTEIN A. Protein Protein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Sumber Protein makanan yang mengandung protein atau merupakan sumber protein antara lain sebagai berikut : a. Daging b. Ikan c. Telur d. Susu, dan produk sejenis Quark e. Tumbuhan berbji f. Suku polong-polongan g. Kentang Keuntungan Protein; protein memiliki peran yang penting bagi tubuh manusia antara lain sebagai berikut : a. Sumber energi b. Pembentukan dan perbaikan sel dan jaringan c. Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibody pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel. Protein menyusun ¾ zat padat tubuh yaitu otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon. Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide. Banyak protein terdiri ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa. Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin. Macam protein yaitu : 142

a. Peptide: 2 – 10 asam amino b. Polipeptide: 10 – 100 asam amino c. Protein: > 100 asam amino d. Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide e. Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein f. Lipoprotein: gabungan lipid dan protein. Rantai polipeptida melipat sedemikian rupa memben-tuk suatu struktur yang khas (konformasi) di dalam protein. Konformasi tersebut merupakan bentuk tiga dimensi suatu protein yang membentuk struktur protein. Terdapat empat struktur pada protein: struktur pri-mer, sekunder, tersier, dan ada yang berbentuk quarterner. Struktur protein primer adalah suatu urutan linier asam amino yang bergabung melalui ikatan peptida. Struktur sekunder dari suatu protein meliputi suatu pelipatan pada rantai polipeptida. Secara umum ada dua bentuk umum dari struktur sekunder yaitu α-helix dan β-pleated sheet (konformasi β). Bentuk α-helix adalah silindris, terjadi karena adanya ikatan hidrogen yang parallel sepanjang sumbu helixnya. Pada tipe konformasi β, ikatan hidrogen terbentuk diantara rantai polipeptida yang berdekatan atau berdampingan secara parallel atau anti parallel. Struktur tersier protein adalah bentuk atau susunan tiga dimensi dari semua asam amino di dalam polipeptida. Bentuk protein secara alamiah atau bentuk protein aktif berada dalam bentuk struktur tersier yang ditentukan oleh banyak ikatan non kovalen. Jika suatu protein terdiri dari dua atau lebih polipeptida dinamakan struktur quarterner. Hemoglobin pada sel darah merah manusia terdiri atas 4 rantai polipeptida maka dinama-kan sebagai struktur quarterner. Masing-masing subunit poli-peptida dapat dihubungkan dengan ikatan kovalen (misalnya ikatan disulfide) atau ikatan non kovalen (interaksi elektro-statik, ikatan hidrogen, atau interaksi hidrofobik). Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Suatu protein merupakan untaian dari asam amino yang saling berikatan melalui suatu ikatan peptida. Ikatan peptida merupakan suatu ikatan kovalen antara gugus α-amino dari suatu asam amino dengan gugus α-karboksilat dari asam amino lainnya. Ketika dua asam amino bergabung dengan satu ikatan peptida maka dinamakan dipeptida. Penambahan sejumlah asam amino menghasilkan rantai yang panjang dari gabungan asam-asam amino yang dinamakan oligopeptida (mengandung

sampai 25 residu asam amino) dan polipeptida (mengandung > 25 residu asam amino). B. Asam Amino Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Berdasarkan biosintesis Asam amino tebagi dua jenis Asam amino yaitu : a. Essential : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lysin, Metionin, Fenilalanin, Treonin, Triftofan, Valin. b. Nonessential : Alanin, Arginin, Asparagin, Asam aspartat, Cysteine, Asam glutamat, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine, Hydroxylysine, Hydroxyproline.

Asam amino essential adalah asam amino yang tidak dapat di sintesis oleh tubuh dan berasal dari makanan yang kita makan. Sedangkan asam amino non essential adalah asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh dan yang berasal dari tubuh. Sumber asam amino : a. Protein dalam makanan b. Proses synthesa asam amino nonessential (transaminasi terhadap metabolite) c. Degradasi protein tubuh. Kegunaan asam amino : a. Membentuk protein yang dibutuhkan b. Membentuk glukosa c. Membentuk badan-badan keton, dll d. Menghasilkan energy e. Membentuk molekul nonprotein (derivat asam amino). C. Pengertian Metabolisme Matabolisme adalah segala proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Proses metabolisme terbagi menjadi dua yaitu Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah proses sintesis molekul kimia kecil menjadi besar yang mebutuhkan energi (ATP), katabolisme adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil yang melepaskan energi (ATP).

D. Proses Metabolisme Protein dan Asam amino Proses metabolisme protein dimulai dari proses pencernaan di mulut sampai di usus halus, dilanjutkan dengan proses metabolisme asam amino. Yaitu sebagian besar zat makanan yang mengandung protein dipecahkan menjadi molekulmolekul yang lebih kecil terlebih dahulu sebelum diabsorpsi dari saluran pencernaan. Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah. Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan. Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim). Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein Perubahan kimia dalam proses pencernaan dilakukan dengan bantuan enzim-enzim saluran pencernaan yangmengkatalisis hidrolisis protein menjadi asam amino. Protein dalam makanan dicerna dalam lambung dan usus di katabolisme menjadi asam amino yang diabsorbsi dan dibawa oleh darah. Asam amino dalam darah di bawa ke hati menjadi asam amino dalam hati (ekstra sel), kemudian asam amino tersebut ada yang di simpan dalam hati (intra sel) dan sebagian dibawa oleh darah ke jaringan-jaringan tubuh. Asam amino yang dibawa ke hati dikatakan ekstra sel karena sebagian asam amino dalam hati ini kemudian akan dibawa sebagian keluar dari sel atau menuju ke seluruh jaringan tubuh yang membutuhkan. Setelah masuk ke jaringan-jaringan tubuh asam amino ini akan masuk ke sel-sel tubuh (asam amino dalam sel). Dan sebagiannya lagi tetap didalam hati (intra sel) sebagai cadangan protein dalam tubuh, bila tubuh kekurangan protein maka asam amino ini diubah menjadi protein dan sebaliknya jika tubuh membutuhkan asam amino dari dalam tubuh maka protein di rombak kembali menjadi asam amino. Asam amino ini juga berfungsi membentuk senyawa N lain yang berfungsi untuk pembentukan sel-sel tubuh, senyawa nitrogen ini merupakan bagian utama dari semu protein, enzim, dan proses metabolik yang disertakan pada sintesa dan perpindahan

energi.

Keseimbangan nitrogen tubuh dikatakan positif bila n masuk tubuh > n yg keluar dari tubuh berarti sintesis protein > katabolismenya, terjadi misalnya pada masa penyembuhan, masa pertumbuhan, masa hamil keseimbangan nitrogen yg negatif berarti katabolisme protein > sintesisnya, terjadi misalnya pada waktu kelaparan, sakit keseimbangan nitrogen yg setimbang terdapat pada orang dewasa normal dan sehat. Bila ada kelebihan asam amino dari jumlah yang digunakan maka asam amino diubah menjadi asam keto. Proses perubahan tersebut terjadi dalam siklus

asam sitrat. Atau diubah mejadi urea. Berikut proses perubahan asam amino menjadi asam keto dalam siklus sitrat. Asam amino yang dibuat dalam hati atau dihasilkan dari proses katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk digunakan. Proses anabolisme dan katabolisme terjadi dalam hati dan jaringan. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu: a. Absorbsi melalui dinding usus b. Hasil katabolisme protein dalam sel c. Hasil anabolisme asam amino dalam sel. E. Penguraian Protein dalam Tubuh Manusia melakukan pergantian protein tubuh sebanyak 1-2 % dari total protein tubuh, khususnya protein otot. Dari total asam amino yang dihasilkan melalui proses tersebut sebanyak 75-80% digunakan kembali untuk sintesis protein baru, sedangkan 20-25% sisanya akan membentuk Urea. Jika jumlah protein terus meningkat maka protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak. Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses; deaminasi atau transaminasi. Deaminasi; proses pembuangan gugus amino dari asam amino dalam bentuk urea. Transaminasi; proses perubahan asam amino menjadi asam keto. Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs. Pemecahan protein dalam tubuh yaitu sebagai berikut : a. Transaminasi; alanin + alfa-ketoglutarat → piruvat + glutamate b. Diaminasi; asam amino + NAD+ → asam keto + NH3. Amonia (NH3) merupakan racun bagi tubuh yang dapat meracuni otak sehingga menjadi coma, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal, sehingga harus diubah dahulu jadi urea (di hati), agar dapat dibuang oleh ginjal. Namun jika hati ada kelainan (sakit) maka proses perubahan NH3 menjadi urea terganggu dan akan menimbulkan penumpukan NH3 dalam darah yang disebut uremia. Berikut siklus

urea

untuk

pengeluaran

NH3

dari

dalam

tubuh.

Asam amino yang berlebih akan diuraikan dan tidak disimpan. Untuk mempertahankan kesehatan, seorang dewasa membutuhkan 30-60 gram protein setiap hari. Mutu protein ditentukan dari kelengkapan asam aminonya, jika ada asam amino yang terserap melalui proses pencernaan dan penyerapan namun

asam amino tersebut tidak dibutuhkan di dalam tubuh maka asam amino yang bersangkutan akan segera diuraikan menjadi urea. Karena itu kelebihan konsumsi protein (asam amino) yang berlebih tidak akan memberikan manfaat apapun. Dalam tubuh protein mengalami perubahan tertentu dengan kecepatan yang berbeda untuk tiap protein karene untuk tiap protein memiliki panjang dan urutan asam amino yang berbeda. Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu : a. Sel mati, komponennya mengalami proses katabolisme dan dibentuk sel baru. b. Masing-masing protein mengalami proses katabolisme dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel mati. c. Protein dikeluarkan dari dalam sel, kemudian diganti dengan sintesis protein baru. Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa Nitrogen yang lain, untuk mengganti N yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Adapun enzim yang berperan dalam penguraian protein adalah : Enzim Protease intrasel berperan dalam menghidrolisis ikatan peptida internal protein sehingga terjadi pelepasan peptida yang kemudian akan diuraikan menjadi asam amino bebas oleh enzim peptidase. Enzim-enzim lain yang bertugas menguraikan asam amino menjadi unit-unit asam amino adalah enzim endopeptidase, aminopeptidase dan karboksipeptidase F. Asam Amino dalam Darah Banyaknya asam amino dalam darah tergantung pada keseimbangan antara pembentukan asam amino dan pengunaannya. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim tersebut adalah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase, amino peptidase, dipeptidase, dan tripeptidase. Dalam keadaan puasa (asam amino) dalam darah biasanya sekitar 3,5 – 5 mg / 100 ml darah. Dan akan meningkat segera setelah buka puasa sekitar 5-10 mg/ 100 ml darah. Kemudian turun kembali setelah 4-6 jam. Jumlah (asam amino) dalam jaringan kira-kira 5-10 kali lebih besar daripada dalam darah.

G. Kelainan Metabolisme Protein Metabolisme adalah proses pengolahan (pembentukan dan penguraian) zat zat yang diperlukan oleh tubuh agar tubuh dapat menjalankan fungsinya. Gangguan metabolisme protein menyebabkan ketidakseimbangan zat-zat dalam tubuh. Protein merupakan sumber energi bagi tubuh. Salah satu penyakit akibat gangguan metabolisme protein dijelaskan dengan ditemukannya penyakit yang terjadi karena kekurangan protein. Kekurangan protein hampir selalu disertai dengan kekurangan energi. Hubungan antara kekurangan protein dan energi dapat tejadi karena protein merupakan salah satu sumber utama pengahasil energi. Jika dalam makanan yang kita makan kurang mengandung kurang mengandung energi maka tubuh akanmengambil protein lebih banyak untuk menjadi energi. Ini berarti protein dalam tubuh akan semakin berkurang. Penyakit yang terjadi karena kekurangan energy dan protein ini biasa disebut dengan penyakit Kurang Energi Protein (KEP). Penyakit ini ditemukan pada anak-anak atau ibu hamil. Penyakit KEP ini juga dapat menyerang rang dewasa. Misalnya pada orang yang mengalami kelaparan dalam waktu yang lama atau menderita penyakit kronis. Namun pada umumnya penyakit terjadi pada anak-anak antara usia 2-5 tahun, ketika mereka berhenti minum ASI dan menerima makanan tambahan. Yang kurang mengandung protein atau tidak sama sekali. Ketika penyakit KEP ini menyerang seorang anak, maka akan mucul gejala-gejala seperti kekurangan energi (Marasmus ) dan kekurangan protein (Kwashiorkor). Pada penderita Marasmus pertumbuhan penderita/anak yaitu berat badan dan tinggi badan terganggu, penderita sangat kurus, adanya perbesaran hati, kulit tampak keriput, pada bagian muka terdapat kulit yang berlipat-lipat sehingga muka anak seperti muka orang tua yang sudah keriput, mudah terserang diare, infeksi saluran pernapasan dan batuk rejan. Pada penderita Kwashiorkor ciri-ciri yang terjadi adalah adanya gangguan pada pertumbuhan berat badan dan tinggi badan, lemah, kurus, apatis, kulit tampak kering, rambut tipis atau jarang, kehilangan nafsu

makan,

diare,

adanya

perbesaran

pada

hati,

dan

anemia.

Defisiensi protein terjadi pada pemasukan protein kurang → kekurangan kalori, asam amino, mineral, dan faktor lipotropik. Akibatnya : a. Pertumbuhan tubuh b. Pemeliharaan jaringan tubuh

c. Pembentukkan zat anti dan serum protein akan terganggu. d. Penderita mudah terserang penyakit infeksi, perjalanan infeksi berat, luka sukar sembuh dan mudah terserang penyakit hati akibat kekurangan faktor lipotropik. Ada lagi 2 penyakit akibat gangguan metabolism protein yaitu: 1. Hipoproteinemia. Disebabkan karena beberapa hal tersebut : a. Exkresi protein darah berlebihan melalui air kemih b. Pembentukan albumin terganggu spt pada penyakit hati c. Absorpsi albumin berkurang akibat kelaparan atau penyakit usus, juga pada penyakit ginjal.

2. Hipo dan Agammaglubulinemia Ada 3 jenis : a. Hipoagammaglobulinemia kongenital b. Penyakit herediter, terutama anak laki-laki antara 9 – 12 thn c. Mudah terserang infeksi. Kematian sering terjadi akibat infeksi d. Plasma darah tidak mengandung gamma protein e. Dapat terjadi penyakit hipersensitivas (ex: penyakit artritis) karena tubuh tidak dapat membentuk Ig. 3. Hipo (a) gammaglobulinemia didapat Pada pria dan wanita pada semua usia ditandai dengan: a. Penderita mudah terkena infeksi b. Terjadi

hiperplasi

konpensatorik

sel

retikulum

→

mengakibatkan

limfadenopathi dan splenomegaly c. Hipoagammaglobulinemia sementara d. Hanya ditemukan pada bayi e. Merupakan peralihan pada waktu gamma globulin yang didapat dari ibu habis dan anak harus membentuk gamma globulin sendiri.Penyakit karena kelebihan metabolisme protein tidak ditemukan secara langsung tapi kelbihan produksi protein dapat disebabkan karena gangguan kerja insulin. Seperti misalnya diabetes mellitus, dan diabetes insipidus.

TOPIK XII METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN A. Pengertian Nukleosida dan Nukleotida 1. Nukleosida Nukleosida adalah suatu basa (purin atau pirimidin) yang berikatan dengan gula pentosa (gula D-ribosaatau2deoksiD-ribosa). 2. Nukleotida Nukleotida adalah senyawa mengandung nitrogen yang berperanan penting pada peranan biologik dan merupakan basa heterosiklik aromatik. Terdiri dari basa purin atau pirimidin yang dihubungkan oleh glikosidik ke gula pentosa selanjutnya mengalami esterifikasi pada satu gugus fosfatnya atau lebih. Adalah nukleosida yang mengalami fosforilasi. Peran Nukleosida dan Nukleotida yaitu : 1. Sebagai karier metabolisme energi (ATP) 2. Sebagai subtrat untuk sintesis asam nukleat RNA dan DNA 3. Sebagai komponen enzim-enzim (NAD,NADP,FAD) koenzimA 4. Sebagai pengatur alosterik aktivitas enzim.

Nukleotida purin dan pirimidin merupakan unsur non esensial secara dieretik. Asam nukleat dalam makanan akan diurai menjadi nuklesida purin dan pirimidin didalam usus. Manusia dapat mensintesis nukleotida purin dan pirimidin secara de novo (dari intermediat amfibolik). Vitamin asam folat dan B12 (kobalamin) memegang peranan penting metabolisme nukloetida, bila tidak ada biosintesis nukloetida akan terhambat.

B. Metabolisme Nukleotida Pembentukan secara de novo dengan senyawa amfibolik. Penyelamatan nukloetida yang dikeluarkan pada saat degradasi asam nukleat. Ada 3 proses yang berperan dalam biosintesis nukleotida purin yaitu: 1. sintesis dari zat antara amfibolik (sintesis de novo), 2. fosforibosilasi, 3. fosforilasi nukleosida purin.

C. Biosintesis Nukleotida Pirimidin Katalis reaksi awalnya adalah karbamoil fosfat sintase II sitosilik, suatu enzim yang berbeda dari karbamoil fosfat sintase II mitokondria yang berperan dalam sintesis urea. Karena itu perbedaan letak mini menghasilkan dua kompartemen karbamoil fosfat yang independent. PRPP salah satu zat yang berperan pada awal sintesis nukleotida purin akan ikut serta pada tahap yang jauh lebih.

D. Katalis Multifungsi Ikut Serta dalam Biositesis Nukleotida purin Pada prokariot, setiap reaksi dikatalis oleh polipeptida yang berlainan. Sebaliknya, pada eukariot enzim-enzim nya adalah polipepetida yang mempunyai aktivitas katalitik multiple dan tempat-tempat katalitik nya saling berdekatan sehingga zatzat antara mudah disalurkan diantara tempat-tempat tersebut.

E. Metabolisme purin dan pirimidin Purin dan pirimidin merupakan inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Purin : Adenin, guanin, hipoxantin, xantin. Di metabolisme menjadi asam urat. Contoh Pirimidin : Sitosin, urasil, timin. Dimetabolisme menjadi CO2 dan NH3.

F. Struktur Purin dan pirimidin 1. Reaksi

Penyelamatan

Mengubah

Purin

dan

Nukleosidanya

menjadi

Mononukleotida Perubahan purin, ribonukleosida dan deoksiribonukleosida nya menjadi mononukleotida memerlukan apa yang disebut sebagai reaksi penyelamatan. Reaksi ini jauh lebih sedikit memerlukan energi dibanding sintesis de novo. Mekanisme yang lebih penting melibatkan fosforibolisasi oleh PRPP purin bebas (Pu) untuk membentuk purin 5’-mononukleotida (Pu-RP). Pu + PR-PP → PRP + PP Dua fosforibosil transferase kemudian mengubah adenine menjadi AMP serta mengubah hipoxantin dan guanin menjadi IMP atau GMP. Mekanisme penyelamatan kedua melibatkan transfer fosforil dari ATP ke ribonukleosida purin (PuR):

PuR + ATP → PuR – P + ADP Adenosin kinase mengatalisis fosforilasi adenosin dan deoksiadenosin menjadi AMP dan dAMP, dan deoksisitidin kinase memfosforilasi deoksisitidin dan 2’-deoksiguanosin menjadi dCMP dan dGMP. Hepar sebagai tempat utama biosintesis nukleotida purin menyediakan purin dan nukleotida purin untuk “diselamatkan” dan digunakan oleh jaringanjaringan yang tidak mampu membentuk kedua zat tersebut. Contohnya, otak manusia memiliki PRPP glutamil amidotransferase dalam kadar yang rendah sehingga bergantung pada purin eksogen. 2. Umpan balik AMP dan GMP Meregulasi PRPP Glutamil Amidotransferase Karena membutuhkan glisin, glutamine, turunn tetrahidrofolat, aspartat, serta ATP, biosintesis IMP bermanfaat dalam regulasi biosintesis purin. Hal yang paling menentukan laju biosintesis nukleotida purin de novo adalah konsentrasi PRPP, laju sintesis, pemakaian, dan penguraiannya. Laju sintesis PRPP bergantung pada ketersedian ribose 5’-fosfat dan pada aktivitas PRPP sitase, suatu enzim yang peka terhadap inhibisi umpan balik AMP, ADP, GMP, dan GDP. 3. Reduksi ribonukleosida Difosfat Membentuk Deoksiribonukleosida Difosfat Reduksi 2’-hidroksil ribonukleosida purin dan pirimidin yang dikatalis oleh kompleks ribonukleotida reduktase membentuk deoksiribonukleotida difosfat (dNDP). Kompleks enzim ini aktif hanya jika sel sedang aktif menyintesis DNA. Reduksi memerlukan tioredoksin, reduktase, dan NADPH. Reduktan yang terbentuk yaitu tioredoksin terekdusi, dihasilkan oleh NADPH tioredoksin redutase. Reduksi ribonukleosida difosfat (NDP) menjadi deoksiribonukleosida difosft (dNDP) berada dibawah kontrol regulatorik yang rumit agar tercapai produksi deoksiribonukleotida yang seimbang untuk sintesis DNA.

G. Biosintesis Purin dan Pirimidin 1. Purin Hasil penelitian dengan menggunakan radioisotop, ternyata setiap komponen yang dijumpai dalam kerangka inti purin berasal dari bermacam-macam sumber diantara lain : a. Atom C (6) inti purin berasal dari atom karbon molekul CO2 udara pernafasan.

b. Atom N (1) inti purin bersal dari atom nitrogen gugus amino (-NH2) molekul aspartat. c. Atom C (2) dan atom C (8) inti purin adalah produk reaksi transformilasi yang berasal dari senyawa donor gugus formil yang mengakibatkn koenzim FH4 (tetra hidro folat). d. Atom N (3) dan atom N (9) berasal dari nitrogen gugus amida molekul glutamin. e. Atom C (4) atom C (5) dan atom N (7) merupakan molekul glisin.

2. Pirimidin Umumnya biosintesis pirimidin dan purin memerlukan bahan pembentukan yang sama misalnya PRPP, glutamin, CO2, asam aspartat, koenzim tetrahidrofolat (FH4). Tetapi ada satu perbedaan yang jelas sekali yaitu pada saat terjadinya penambahan gugus ribosa-P (pada biosintesis purin), penambahan gugus ribosa-P tersebut sudah berlangsung ditahap awal. Sedangkan pada biosintesis pirimidin berlangsung setelah perjalanan beberapa tahap lebih jauh.

H. Tahapan biosintesis purin dan pirimidin 1. Tahapan biosintesis Purin a. Sintesis purin diawali oleh reaksi pembentukan molekul PRPP (5-phospho ribosil pyro phosphate) yang berasal dari ribosa-5P yang mengkaitkan ATP dan ion Mg²+ sebagai aktivator. b. Selanjutnya pembentukan senyawa 5-Phosphoribosilamin dari hasil reaksi PRPP dengan glutamin. Reaksi ini menghasilkan pula asam amino glutamat + Ppi. c. Berikutnya pembentukan senyawa GAR (glycin amid ribosil-5P) dari hasil reaksi ribosilamin-5P dengan glisin yang mengaktipkan ATP dan Mg²+ sebagai aktivator dan yang dikatalisis oleh enzim GAR syn-thetase. d. Kemudian GAR melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilase dengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dan senyawa donor gugus formil, membentuk senyawa formil glisin amid ribosil-5P nya. Atom karbon gugus formil tersebut menempati posisi atom C-8 inti purin.

e. Kemudian senyawa formil glisin amid ribosil 5P melakukn reaksi aminasi (pada atom karbon ke-4 nya) dengan senyawa donor amino (berupa glutamin) dan terbentuknya senyawa formil- glisinamidin- ribosil-5P.atom N gugus amino yang baru menempati posisi N-3 inti purin. f. Selanjutnya terjadi reaksi penutupan rantai dan terbentuknya senyawa amino-

imidazole-

ribosil-5P,

selanjutnya

senyawa-senyawa

amino-

imidazole- ribosil-5P melakukan fiksasi CO2 dengan biotin sebagai koenzim dan atom karbon yang difiksasi tersebut menempati atom C (6) inti purin. Dilanjutkan reaksinya dengan aspartat membentuk senyawa 5-amino- 4imidazole- N- suksinil karboksamid ribosil-5P. g. Senyawa 5-amino- 4- amidazole- karboksamid- ribosil- 5P, melakukan reaksi formilasi yang dikatalisis oleh enzim transformilase dengan koenzim FH4 (tetrahidrofolat) dansenyawa donor gugus formil, maka terbentuknya senyawa 5- formamido- 4- imidazole karboksamide- ribosil-5P. h. Akhirnya terjadilah reaksi penutupan cincin yang ke-2 kalinya terbentuklah derivat purin yang pertama berupa IMP (inosin monophosphate= inosinic acid) yaitu derivat hiposantin atau 6- oksipurin. Sedangkan AMP dan GMP diturunkan dari IMP. 2. Tahapan biosintesis pirimidin a. Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan karbamoil-P yang dihasilkan dari reaksi antara glutamin, ATP dan CO2 yang dikatalisis oleh enzim karbamoil-P sintetase yang berlangsung didalam sitosol. b. Berbeda dengan enzim karbamoil-P sinthase yang bekerjapada reaksi pembentukan urea, dimana reaksi nya berlangsung bukan didalam sitosol melainkan didalam mitokondria. c. Berikutnya karbamoil-P berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-asparta. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase. d. Berikutnya terjadi reaksi penutupan rantai sambil membebaskan H2O dari molekul karbamoil-aspartat sehingga dihasilkan asam dehidro orotat (DHOA= dihidroorotic acid). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim dihidroorotase. e. Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid).

f. Selanjutnya terjadi reaksi penambahan gugus ribosa-P pada asam orotat. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim orotat fosforibosil transferase dan dihasilkan orotidilat OMP (orotidin mono posphate). g. Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.

I. Kelainan metabolime purin dan pirimidin 1. Metabolisme purin Asam urat adalah produk akhir katabolisme purin pada manusia, guanin yang berasal dari guanosin dan hiposantin. Yang berasal dari andenosin melalui pembentukan santin keduanya dikonversi menjadi asam urat, reaksinya berturut-turut dikatalisis oleh enzim guanase dan santin oksidase. 2. Masalah klinik metabolisme purin a. Gout adalah suatu penyakit dimana terjadi penumpukan asam urat dalam tubuh

secara

berlebihan,

baik

akibat

produksi

yang

meningkat,

pembuangan melalui ginjal yang menurun atau peningkatan asupan makanan kaya purin 1)

Gout terjadi ketika cairan tubuh sangat jenuh akan asam urat. Karna kadar nya yang tinggi.

2)

Gout ditandai dengan: Serangan

berulang

dari

athritis

yang

akut,

kadang

disertai

pembentukan kristal natrium urat yang besar dinamakan tophus deformitas (kerusakan) sendi secara kronis, dan cedera pada ginjal. b. Sindrom Lesch-nyhan adalah suatu hiperurisemia over produksi yang sering disertai litiasis asam urat serta sindrom self-mutilation terjadi karena tidak berfungsinya enzim hipoxantin-guanin fosforibosil transferase yang merupakan enzim pada penyelamatan pada reaksi purin. c. Penyakit von gierke adalah defisiensi glukosa fosfatase yang terjadi karena sekunder akibat peningkatan atau pembentukan prekursor PRPP, ribosa 5fosfat, disamping it asidosis laktat yang menyertai akan menikan ambang ginjal untuk urat sehingga terjadi peningkatan total kadar urat dalam tubuh. 3. Metabolisme pirimidin

a. Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, betalanin dan propionat sangat mudah larut dalam air bila overproduksi dan jarang didapati kelainan. b. Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP akan terjadi peningkatan nukleotida dan peningkatan ekskresi dari betalanin. c. Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan defisiensi TMP.

4. Masalah klinik metabolisme pirimidin a. Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. b. Kelainan autosomal resesif 1) Hereditary orotic aciduria a) Tipe I:tipe yang lebih sering def. orotat fosforibosil transferase & orotidilat dekarboksilase, terjadi anemia megaloblastik, tdp kristal jingga dalam urine. b) Tipe II :krn defisiensi orotidilat dekarboksilase 2) Gangguan pada mitokondria hati Orotikasiduria sekunder karena ketidakmampuan mitokondri memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi ornitin trankarbamoilase) overproduksi asam orotat.

TOPIK XIII DASAR-DASAR BAKTERIOLOGI & MIKOLOGI

Struktur bakteri menjelaskan tentang tindakan antibiotik tertentu, tetapi juga menjelaskan tentang kapasitas bakteri dalam mempertahankan diri. A. Dinding Sel Semua bakteri memiliki dinding sel kecuali bakteri berbentuk mikoplasma dan bakteri berbentuk L (bakteri yang terdegradasi). Dinding sel adalah suatu struktur berbentuk kaku yang diberikan untuk pembentukan bakteri, suatu struktur penting pada dunia bakteri, terdiri dari peptidoglikan (murein). Komposisinya berbeda tergantung apakah bakteri tersebut adalah bakteri berkomposisi GRAM(+) atau GRAM(-).

B. Peptidoglikan Merupakan struktur heteropolimer dengan rantai polisakarida yang berkait satu sama lain ; alternasi N asetilglukosamin dan asam N asetilmuramat (senyawa khusus pada dunia bakteri): turunan senyawa kimia N asetilglukosamin.Rantai polisakarida berhubungan satu sama lain dengan peptida, hubungan langsung dari satu rantai ke rantai lainnya atau hubungan tidak langsung melalui peptida lainnya.Rantai tersebut adalah tetrapeptida, terhubung di satu sisi dengan asam muramik melalui jembatan interpeptida. Komposisi rantai tetrapeptida adalah variabel dengan asam amino rantai tingkat ke-3, terdiri dari jembatan yang umum terbentuk dengan tipe asam aminonya sendiri (Staphylococus Aureus : glisin).Peptidoglikan memiliki fungsi yang berbeda: 

Peptidoglikan memungkinkan bakteri mempertahankan bentuknya.



Peptidoglikan memungkinkan menahan tekanan osmotik perlawanan sampai 20 atmosfir.



Merupakan antigen, memungkinkan pembentukan Ig pada manusia.



Karena sensitif, peptidoglikan hanya untuk disinfektan berbasis fenol.



Stimulator imunitas/daya tahan tubuh berperan sebagai adjuvan.



Merupakan substrat dari imunitas yang tidak spesifik, dihancurkan oleh enzim bakteriofaga dan lisozim tertentu.

C. Bakteri dengan komposisi GRAM(+) Bakteri dengan GRAM(+) memiliki dinding sel yang tebal, dengan ukuran dari 30 sampai 50 nm. Bergantung pada peptidoglikan asam teikoat, yaitu polimer dari ribitol fosfat dan dihubungkan dengan N asetilglukosamin.Juga terdiri dari asam lipo-teikoat yang dibentuk oleh gliserol fosfat yang imunogenik, meningkatkan adhesi dan memiliki aksi toksisitas yang rendah.Polisakarida memberikan spesifisitas antigen (polisakarida

C pneumokokus,

atau

polisakarida

C

streptokokus).Polisakarida C dapat membedakan jumlah tertentu streptokokus pada kelompok serologi. Yang paling penting adalah streptokokus ada pada kelompok AA: Aayang merupakan patogenisitas.Protein yang berkaitan langsung dengan peptidoglikan, atau dengan asam teikoat. Ion-ion Ca2+ mendominasi pada ikatan tersebut. D. Bakteri dengan komposisi GRAM (-) Dinding sel bakteri dengan GRAM(-) terdiri dari peptidoglikan dengan ukuran 3 sampai 5 nm (atau sampai 10 nm) sehingga dinding selnya lebih tipis. Bakteri ini dikelilingi oleh membran luar yang terpisah dari tubuh bakteri dengan suatu ruang periplasmik, kurang lebihnya hal itu penting.Membran tersebut mempunyai komposisi kimia kompleks. Terdiri dari bagian dalam fosfolipid dan bagian luar lipopolisakarida.Lipopolisakarida termasuk protein yang disebut porin, karena keberadaannya memungkinkan adanya pori-pori yang berhubungan dengan bagian

luar

sitoplasma

bakteri.Melalui

pori-pori

memungkinkan

adanya

pergerakan elemen nutrisi dan antibiotik.Permeabilitas pori-pori merupakan variabel yang selektif. Bagian tertentu yang lebih permeabel dari yang lainnya, adalah yang menjelaskan reaksi bakteri terhadap antibiotik. E. Sifat-sifat dinding sel Dinding sel dapat memberikan pewarnaan pada GRAM.Dinding sel dapat mendukung

antigenisitas.Dinding

sel

dapat

memberikan

bentuk

pada

bakteri.Dinding sel sensitif terhadap enzim-enzim tertentu.Merupakan reseptor bakteriofaga.Sensifitasnya

pada

beberapa

antibiotik

dapat

mengganggu

perkembangbiakan bakteri. Perkembangbiakan bakteri sangat cepat. Bakteri E.coli dapat menghasilkan dua sel anak dalam 20 menit. Sebelum membelah, bakteri harus menaikkan volume selama multiplikasi ganda massa nya. Pada

proses ini, bakteri tersebut menghancurkan dinding sel yang kaku, mengeluarkan autolisin, bertindak pada tingkatan beberapa ikatan kimia dari peptidoglikan. Pada saat bersamaan pada proses penghancuran, bakteri tersebut merekonstruksi dirinya sendiri berkat peptida yang memungkinkan fusi peptida.Beta laktam bertindak di jembatan interpeptida pada dinding sel, mengikat protein, menciptakan dinding sel tipis, kemudian meledak, sehingga dapat membunuh bakteri. Dapat kita sebut PLP, protein yang terhubung dengan beta laktam. F. Membran sitoplasma Adalah membran trilaminar, dengan dua lapisan fosfolipid yang kutub hidrofob-nya saling berhadapan. Diantara lipid, terdapat protein. Tidak ada kolesterol, kecuali pada mikoplasma. Untuk meningkatkan tindakannya, membran sitoplasma mengirimkan sitoplasma bakteri dalam ekspansi membran nya sendiri yang disebut mesosom sehingga dapat meningkatkan fungsi dari membran. Mesosom adalah hal umum pada bakteri. GRAM(+), dimana dapat menemukan sampai tiga mesosom. Pada kondisi umum, dua mesosom untuk GRAM (-).Adalah suatu penghalang osmotik, dapat memungkinkan transfer pasif tetapi dimana ada perembesan, memungkinkan adanya tekanan aktif dari asam amino atau ion-ion mineral.Banyaknya enzim pada membran yang digunakan dalam metabolisme energetik, mempunyai peran identik dengan mitokondria dalam sel-sel eukariotik (sering pada tingkatan atau lokasi sitokrom dan sitokrom oksidasi). Adalah suatu dampak utama pada substansi antimikroba seperti fenol.Membran mempunyai suatu peran dalam pembelahan sel. Berkat mesosom yang dapat membentuk hubungan geografis antara membran dengan bahan inti, memungkinkan induksi pembelahan bakteri menjadi bahan inti, melalui membran lalu ke dinding sel. Ini merupakan pembagian dengan fisi. Dengan mikroskop elektron dimulai dengan invaginasi membran (pembelahan mesosom). Pada membran yang membelah kemudian menjadi menempel pada dinding

sel.

Mesosom

dan

dinding

sel

membentuk

suatu

septum

pembelahan.Pada saat septum selesai, seperti bahan inti, membelah menjadi 2 anak sel yang identik dengan ibu bakteri. Pembelahan seperti pada bahan inti, tetapi sulit untuk diamati.

G. Sitoplasma Terdiri dari hidrogen koloid.Terdiri dari protein, glusida, lipid, ion mineral seperti Ca2+, Mg2+, P.Terdiri dari beberapa pigmen warna yang berbeda :.Merah pada serratia. Biru pada pyocianin.Pigmen-pigmen tersebut larut dan menyebar pada organisme. Sitoplasma bekteri mengandung vakuola cadangan yang memberikan nutrisi pada bakteri pada saat bakteri berpuasa.RNA : ada 15000 ribosom/bakteri yang mewakili 40% berat badan bakteri dari 90% total RNA.Ribosom terdiri dari dua sub unit, 50 dan 30S.Terkadang sitoplasma terdiri dari granulasi/butiran tertentu yang dapat megidentifikasi bakteri seperti pada kasus basil difteri. H. Bahan inti Pada bakteri yang beristirahat, ada bagian massa yang kecil bulat terletak di tengah. Pada basil, bentuknya memanjang. Bahan inti tidak memiliki membran, bahan mitosis, nukleolus. Berbentuk fibril, mempunyai DNA dan protein dasar. Fibril mempunyai diameter 2 sampai 8 nm. DNA double-stranded, telanjang, berukuran panjang 1 mm pada bakteri E. coli. DNA bakteri mempunyai suatu bagian pusat dengan lingkaran penuh : kaki-kaki yang dibentuk RNA.DNA superkoil, dan pada DNA-nya terdapat banyak protein. Adalah pendukung apa saja yang dimiliki bakteri, dan juga pendukung mutasi; pada tingkatannya yang melakukan kombinasi ulang genetik. Dan juga merupakan tempat beraksinya beberapa antibiotik tertentu, khususnya quinolon, rifamycin.

I. Plasmid Adalah DNA sirkular, di bagian luar bahan inti. Yang terkadang mengatur ketahanan terhadap antibiotik. Juga merupakan sumber dari resistansi antibakteri, berkat sekresi bakteriosin. Terdiri dari plasmid-plasmid yang tahan terhadap antiseptik.

J. Kapsul bakteri Ada pada bakteri patogen, bisa mempunyai lapisan lendir tipis ataupun tebal. Strukturnya terdiri dari polisakarida dengan satu atau dua jenis dari gula.Untuk membedakan spesies bakteri, bakteri mengeluarkan bentuk kapsul tertentu yang bertanggung jawab terhadap keberadaan berbagai serotipe yang berbeda

(pneumokokus,

hemophilus

influenzae).Vaksin

terhadap

penyakit

harus

memberikan serotipe yang berbeda pada masing-masing negara.Kapsul dapat berarti polipeptida seperti pada bacillus anthracis.Kapsul tidak berada pada produksi patogen, dan menghilang pada saat pembudidayaan-nya di laboratorium. Menempatkan koloni bakteri pada bentuk halus, mempunyai bentuk kasar (Smooth->Rough). S sebagai pathogen, R tidak.Sifat kapsul :



Melindungi bakteri dari lingkungan-nya sendiri dan mencegah masuknya zat antibakteri.



Memungkinkan klasifikasi, dengan memberikan warna pada latar belakang bakteri dengan tinta cina.



Mempunyai peran pada patogenesis dan perlindungan terhadap PN.



Mempunyai peran imunologi dalam penggunaan nya pada vaksinasi tetapi mempunyai peran lemah dalam imunogenik sehingga harus menambahkan elemen pada vaksin adjuvan.

Selama masa infeksi, kapsul diletakkan bebas pada media organik dan dapat diberikan antigen di dalamnya.

K. Flagelum Adalah elemen lokomotor, flagelum hanya terdapat pada spesies basil, vibrio atau spiroseta. Adalah elemen berbentuk tabung cambuk dan berliku-liku dengan diameter dari 10 sampai 20 nm dan dengan panjang 20µ. Hal ini hanya dipunyai oleh sebuah (vibrio), dan juga berada di keseluruhan sekeliling (basil e. coli).Flagelum dikomposisikan dari suatu protein flagelin yang berukuran 40000 dalton.Flagelum melekat di tubuh bakteri pada sebuah granula.Peran: Digunakan dalam mobilitas bakteri, pada klasifikasi, dan berperan pada imunologi: AG H pada gerakan bakteri tertentu GRAM (-) seperti (Salmonella).Pada kasus demam tifoid, kita dapat mencari AC H yang terbentuk.

L. Pilus Bentuk umum: berbentuk pendek, kaku. Terbentuk dari protein dan mempunyai peran dalam fiksasi bakteri dan kolonisasi. Memungkinkan bakteri untuk mengikat

pada reseptor tertentu. Seksual: dari 1 sampai 4, pilus berbentuk lebih besar, dan disebut dengan faktor F.

M. Spora Hanya ada pada beberapa golongan bakteri berbentuk basil.Dapat berada pada kondisi yang tidak menguntungkan: kondisi dingin, kondisi panas, dapat bertahan pada temperatur sampai 120°C selama 45 menit, kondisi ini sangat menentukan pentingnya

daya

sterilisasi

autoklaf.

Dapat sebagai pusat dalam bakteri Bacillus anthracis, di salah satu ujung (Clostridium), atau terminal (Clostridium tetani).Peran:Spora yang mengarah pada resistensi bakteri, adalah suatu elemen klasifikasi bakteri. Berfungsi sebagai kontrol sterilisasi.

TOPIK XIV KLASIFIKASI,TAKSONOMI, MORFOLOGI, DAN PEWARNAAN KUMAN

A. Klasifikasi dan taksonomi kuman Untuk klasifikasi dan determinasi kuman, dipakai buku Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (ed. 8. 1974) yang menggambarkan sifat-sifat kuman yang terperinci. Bakteri dan bakteri hijau diklasifikasikan sebagai tanaman primitif karena 1.

Mempunyai dinding sel seperti tanaman

2.

Beberapa jenis bakteri dan semua bakteri hijau bersifat fotosintetik. Dalam Bergey, bakteri dan bakteri hijau dimasukkan dalam satu golongan

tersendiri yang disebut procaryotae (prokariota). Prokariota mempunyai inti primitif dan berkembang biak secara amitosis menjadi dua bagian. Inti terdiri dari DNA yang terbuka dan tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membrane. Eubacteria (bakteri sejati) dan Archaebacteria (bakteri purba) termasuk procariota. Yang pathogen terhadap manusia termasuk dalam Eubacteria, sedangkan eukariota mempunyai inti yang sebenarnya dan mengalami mitosis. Prokariota bersel tunggal (uniselular) dan klasifikasinya adalah sebagai berikut: Kingdom : Procaryoatae Divisio

: Cyanobacteria

Divisio II : Bacteria Bacteria dibagi dalam tiga kelas dan selanjutnya adalah 1.

Ordo yang berakhiran –ales

2.

Familia yang berakhiran –aceae

3.

Tribus yang berakhiran –eiae

4.

Genus

5.

Spesies

Contoh : Ordo

: Actinomycetales

Familia

: Mycobacteriaceae

Genus

: Mycobacterium

Spesies : Mycobacterium tybercolosis 151

B.

Nomenklatur ( pemberian nama) Seperti halnya tanaman, kuman juga menggunakan 2 nama, yaitu nama binomial (binomial name), yang diajukan oleh Linnaeus untuk tanaman dalam tahun 1753. Jadi nama kuman selalu terdiri dari nama genus dan epitheton specificum. Nama genus dimulai dengan huruf besar dan epitheton specificum ditulis dengan huruf kecil. Misalnya Staphylococcus aureus. Nama genus sedapatnya memberikan keterangan mengenai genus tersebut. Nama kuman dapat berasal dari kata baru yang disesuaikan dalam bahasa latin atau nama seorang penyelidik yang dilatinkan. Contoh: Bacillus

: Batang

Clostridium

: Spindle, pintalan

Micrococcus

: Butir kecil

Erwinia

: Dari nama Erwin

Pasteurella

: Dari nama Pasteur

Salmonella

: Dari nama salmon

Salmonella typhi

: Typhi merupakan penyebab tipoid

Salmonella pullorum

: Di temukan pada ayam

Brucella

: Penyebab abortus pada ternak .

Hemophilus influenza

: Pertama kali di asingkan dari penderita influenza dan sebagai penyebab influenza

Clostridium welchii

:

Ditemukan oleh Welch

Nama-nama diatas adalah nama ilmiah. Sedangkan sehari-hari yang lebih banyak dipakai adalah : Gonococcus-go

: Neisseria gonorrhoeae

Sifilis

: Treponema pallidum

Hansen

: Mycobacterium leprae

Koch, tbc

: Mycobacterium tuberculosis

Pneumococcus

: Stretococcus pneumonia

Spesies adalah suatu jenis mikroorganisme yang sudah tertentu. Spesies bakteri ditentukan oleh : a.

Sifat structural : yang terdiri dari bentuk, besar, cara pergerakan, reaksi terhadap pewarnaan Gram, pertumbuhan makroskopik (siat-siat koloni).

b.

Sifat biokimia dan kebutuhan akan nutrisi, produk-produk akhir metabolisme, susunan biokimiawi komponen sel dan metabolit-metabolitnya.

c.

Sifat fisiologisnya terhadap O2, temperatur, pH dan respon terhadap zat-zat antibakteri.

d.

Sifat ekologi.

e.

Komposisi basa DNA, homologi dan sifat genetik.

Strain adalah biakan murni kuman yang tersusun dari kelomok kuman yang merupakan keturunan kuman dari satu isolate. Misalnya Staphylococcus aureus strain Oxford, merupakan kuman standar untuk macam-macam keperluan di laboratorium. Spesies bakteri mengandung strain-strain (galur-galur) mikroorganisme yang sifatnya secara garis besar sama tetapi memiliki perbedaan. Biovar (biotip) tidak dapat memperlihatkan semua strain-strain dalam suatu spesies, sehingga untuk menentukan bentuk-bentuk tertentu pada variasi strain digunakan penggunaan subspecies seperti serotip (serovar), pathotip (pathovar), morphotip (morphovar), fagatip (phagovar).

C.

Klasifikasi bakteri pathogen Berbeda dengan nomenklatur, tidak ada klasifikasi bakteri yang resmi. Bergey’s Systematic Bacteriology edisi ke-8 tidak menggunakan lagi taksa yang lebih tinggi karena ketidak jelasan hubungan genetika. Bergey’s Manual yang terakhir membagi prokariota dalam divisi utama: a.

Gracilicutes

: Bakteri gram negatif

b.

Firmicutes

: Bakteri gram negative

c.

Tenericutes

:bacteri tanpa dinding sel

d.

Archaebacteria Dan 1, 2, 3 termasuk dalam Eubacteria

D.

Taksonomi Numerik

Menggambarkan persamaan , kemiripan, dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coefficient (SJ) menyatakan sifat-sifat positif dan negative. Koefisien –koefisien tersebut menggambarkan presentase sifat-sifat yang sama diantara organism-organisme. SJ = SSM = a = jumlah sifat-sifat pada kedua strain b = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain pertama saja c = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain kedua saja d = jumlah sifat- sifat yang tidak ada pada kedua strain

E.

Klasifikasi berdasarkan genetika Perkembangan- perkembangan dalam biologi molekuler memungkinkan diperolehnya informasi mengenai kekerabatan organisme-organisme pada tingkat genetic berdasarkan a.

Komposisi DNA

b.

Homologi sekuens DNA dan RNA ( RNA ribosomal)

c.

Pola-pola metabolism stabil yang dikontrol oleh gen

d.

Polimer-polimer pada sel

e.

Struktur organel pada pola regulasinya Kekerabatan berdasarkan homologi asam nukleat (homologi sekuens DNA) :

%G+C = G = guanin C = sitosin A = adenin T = timin

TOPIK XV FISIOLOGI DAN METABOLISM KUMAN

A. Pertumbuhan bakteri Pertumbuhan peningkatan jumlah secara teratur komponen semua komponen organisme B. Kebutuhan pertumbuhan bakteri 1. Sumber energi metabolik 2. Nutrisi 3. Faktor lingkungan C. Sumber energi metabolik Dilakukan dengan proses oksidasi reduksi, meliputi: 1. Fermentasi 2. Repirasi 3. Fotosintesis Sumber bahan makanan bakteri: 1. Substrat anorganik 2. Substratorganic Substansi yang diperlukan : 1. Air 2. Sumber karbon 3. Sumber nitrogen 4. Garam anorganik 5. Mineral 6. Faktor pertumbuhan Faktor lingkungan 1. Nutrisi 2. Temperatur 3. Ph 4. Tekanan osmotik 5. Aerasi Air 1. Bagian terbesar dari protoplasma 2. Penghantar semua 3. bahan gizi 4. Membuang zat sisaMelancarkan reaksi metabolik Sumber karbon: proses sintesa sel 1. Kuman autotrof: Kuman yang memerlukan C dalam bentuk senyawa anorganik dan CO 2(gas)

158

2. Kuman heterotrof Kuman yang memerlukan C dalam bentuk senyawa organik, karbohidrat untuk pertumbuhannya, misalnya naphtalen dan glukosa 3. Sumber Nitrogen Komponen utama protein dan asam nukleat 4. Sumber utama: a. Nitrit (NO3-) b. Nitrat (NO2-) c. Ammoniak (NH4-) 5. Mineral a. Belerang » H2S, SO4 b. Fosfor fosfat: membentuk asam nukleat, koenzim c. Mg, Fe, K, Ca: aktifator enzim 6. Garam anorganik a. Mempertahankan keadaan koloidal dan tekanan osmotik b. Keseimbangan asam basa c. Enzim dan aktivator enzim 7. Faktor pertumbuhan Ekstrak ragi, darah, ragi, vit B, asam amino, purin dan pirimidin 8. Aerasi : O2(gas) Berdasar keperluan oksigen, kuman dibagi 5 golongan a. Anaerob obligat : hidup tanpa O2, O2 toksis bagi kuman. b. Anaerob autotoleran: tidak mati dengan adanya O2 c. Anaerob fakultatif: mampu tumbuh baik dalam suasana dengan atau tanpa O2 d. Aerob obligat: tumbuh tergantung O2 e. Mikroaerofilik: tumbuh baik dalam tekanan O2 rendah

D. Tipe – tipe nutrisi bakteri

E. Kelompok bakteri berdasarkan suhu 1. Psikrofil → 0 – 30 ºC 2. Mesofil → 25 – 40 ºC 3. Termofil fakultatif → 25 – 55 ºC 4. Termofil obligat → 45 – 75 ºC F. Pertumbuhan bakteri 1. pH Kuman patogen mempunyai pH optimum 7,2- 7,6 2. Kekuatan ion dan tekanan osmotik a. Halofilik: bakteri yang memerlukan kadar garam tinggi b. Osmofilik: bakteri yang memerlukan tekanan osmotik yang tinggi G. Reproduksi bakteri 1. Reproduksi aseksual: sifat bakteri sama seperti induknya 2. Reproduksi seksual: sifat bakteri berasal dari kedua induknya H. Reproduksi aseksual 1. Pembelahan biner bakteri membelah amitotik menjadi 2 bagian (binary division) waktu diantara pembelahan disebut generation time 2. Produksi Spora 3. Pembentukan tunas/ cabang 4. Fragmentasi I. Reproduksi seksual 1. Transformasi 2. Konjugasi 3. Transduksi

J. Fase pertumbuhan bakteri 1. 2. 3. 4.

Fase lamban (lag) Fase logaritma (eksponensial) Fase Statis Fase penurunan (kematian)

TOPIK XVI HUBUNGAN KUMAN DENGAN HOSPES DAN LINGKUNGAN A. Hubungan Kuman dan Hospes Adanya kuman dalam tubuh manusia tidak selalu diikuti dengan keadaan sakit. Bahkan kebanyaakan interaksi hospes dan kuman tidak terwujud dalam bentuk penyakit.

Wujud

hubungan

hospes

dan

kuman

tersebut

ditentukan

oleh

keseimbangan antara virulensi kuman dan daya tahan hospes. Virulensi kuman adalah derajat patogenitas yang dinyatakan dengan jumlah mikroorganisme atau mikrogram toxin yang dibutuhkan untuk membunuh binatang percobaan dengan syarat-syarat tertentu patogenesis adalah kemampuan suatu mikroorganisme untuk menyebabkan penyakit.

Virulensi kuman dipengaruhi oleh: 1. Daya invasi Daya invasi adalah kemampuan untuk berpenetrasi ke jaringan, mengatasi pertahanan tubuh hospes, berkembang biak dan menyebar. Daya invasi dipengaruhi oleh komponen permukaan enzim-enzim kuman tertentu yang membantu penyebaran kuman serta membuatnya resisten terhadap fagositosis. Komponen permukaan tersebut antara lain dapat berupa kapsul polisakarida yang dihasilkan oleh Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, dan Klebsiella pneumoniae, M-protein dari streptococcus pyogenes, dan kapsul polipeptida pada Bacillus anthracis. Enzim-enzim yang dihasilkan kuman yang membantu penyebarannya antara lain koagulase, fibrinolisin (strepto kinase), heyaluronidase, kolagenase, lesetinase dan deogsiribonuklease. 2. Toksigenitas Ada 2 jenis toksin yang dihasilkan kuman, yaitu: 1) Eksotoksin: Eksotoksin dihasilkan oleh bakteri positif Gram antara lain: Corynebacterium diphteriae, Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Staphylococcus serta beberapa bakteri Gram negatif termasuk Shigella dysentriae, Vibrio Cholerae, dan beberapa strain Escherichia Coli. 2) Endotoksin: 189

Bakteri yang menghasilkan endotoksin antara lain: Salmonella, Shigella, Brucella, Neisseria, Vibrio cholerae, Escherichia

. coli, dan Pseudomonas

Aerugenosa. Daya tahan tubuh dapat berupa kekebalan yang non spesifik dan kekebalan spesifik. Bila daya tahan tubuh Hospes menurun, organisme yang dalam keadaan tidak biasa dapat menimbulkan penyakit. Keadaan tersebut dinamakan oportunisme dan organismenya disebut oportunis. Tabel dibawah menunjukkan kedua jenis toksin tersebut. Perbedaan Eksotoksin dan Endotoksin yaitu: No.

Eksotoksin

Endotoksin

Nama 1.

Tempat

-

produksi

Dikeluarkan oleh

-

kuman

Sebagai bagian integral

hidup,

dari dinding sel

konsentrasinya

kuman

dalam medium

negatif

cair

gram

sangat

tinggi 2.

Struktur

-

Polipeptida

-

Kimia 3.

4.

Sifat Fisik

Sifat

Kompleks lipopolisakarida

-

Relatif tidak

aktivitas toksin

pemanasan

menetap

aktivitas toksin

walaupun

menurun

dipanaaskan

Sangat

-

Tidak

antigenik,

menginduksi

menghasilkan

terbentuknya

antitoksin

antitoksin

dalam

jumlah

banyak -

Relatif stabil,

stabil, dengan

-

Imunologis

-

Dapat dibuat toksoid

-

Tidak dapat dibuat toksoid

5.

Toksisitas

-

Sangat toksik,

-

Kurang toksik,

menimbulkan

dalam

dosis

kematian

besar

baru

meskipun

menimbulkan

dalam

dosis

kematian

kecil 6.

Reaksi Badan

-

Badan tidak memberi

-

Ada

reaksi

demam

reaksi panas/demam

B. Hubungan Kuman dan Lingkungan

Didalam alam bebas mikroorganisme hidup berkumpul di dalam suatu medium misalnya, didalam tanah, air, udara, kotoran hewan, sampah, tumbuhan, hewan, dan manusia. Mikroorganisme mempunyai peranan penting dalam prosesproses alami yang diperlukan untuk survive-nya binatang, tumbuh-tumbuhan, serta mikroba itu sendiri. Untuk hidup mikroorganisme akan melakukan interaksi atau hubungan dengaan lingkungannya. Mikroorganisme dapat ditemukan di semua tempat yang memungkinkan terjadunya kehidupan. Disuatu lokasi mikroorganisme tersebut dapat bersifat transient, yaitu bertempat tinggal sementara, atau indigenous, yaitu sudah menetap beberapa turunan. Organisme yang terakhir tersbut umumnya dapat lebih bertahan pada kondisi buruk lingkungannya tersebut. Bentuk hubungan mikroorganisme dengan lingkungan dapat dibagi menjadi dua yaitu hubungan lingkungan Biotik/lingkungan hidup meliputi manusia, binatang, dan mikroba lain. Sedangkan hubungan lingkungan Abiotik/lingkungan tak hidup/faktor alam meliputi temperatur, tekanan hidrostatik, tekanan osmotik, pH, cahaya, substansi anorganik seperti air, CO2, O2, mineral serta substansi organik.

C. Habitat alam mikroorganisme a.

Tanah Merupakan sumber yang kaya akan mikroorganisme. Kebanyakan mikroorganisme

disini

bersifat

apatogen

bagi

manusia.

Beberapa

mikroorganisme dapat bertahan melalui adanya ekskreta atau kadaver. Bakteri patogen yang terdapat di tanah antara lain: Clostridium botulinium, Bacilus anthracis. b. Air Kebanyakan air tawar dan laut mengandung mikroorganisme. Namun, bakteri patogen umumnya tidak terdapat, kecuali di air yang secara langsung tercemar oleh urin dan feses manusia binatang. Mikroorganisme patogen di air antara lain: Salmonella dan Shigella species, Vibrio cholerae, Legionella, virus hepatitis, virus polio, virus enterik, Entamoeba histolytica. Esherichia coli yang ditemukan di air digunakan sebagai indeks pencemaran oleh feses karena ia bertahan hidup di air yang relatif lebih lama. c.

Udara Walaupun mikroorganisme sering ditemukan di udara, mereka sebenarnya tidak berkembang biak di sana. Udara luar jarang mengandung kuman patogen, mungkin karena efek pengeringan, ozon, dan radiasi ultraviolet. Udara dalam ruangan mungkin mengandung bakteri dan virus patogen yang berasal dari kulit, tangan, pakaian dan terutama dari saluran nafas atas manusia.

d. Makanan (Susu) Susu dari sapi normal yang diperah secara asepsis masih mengandung 100-1000 mikroorganisme non-patogen per ml. Kadang-kadang terdapat miroorganisme patogen yang mungkin berasal dari sapi yang sakit atau dari proses pemerahan, yaitu antara lain: Mycrobacterium tuberculosis, Salmonella Streptococcus, Corynebacterium diptheriae, Shigella, Brucella, dan Staphylococcus penyebab keracunan makanan. Pasteurisasi susu dan pemusnahan hewan yang sakit telah menurunkan insidens penyakit yang berasal dari susu.

D. Interaksi Mikroba Yang dimaksud dengan interaksi mikroba disini adalah hubungan timbal balik antara mikroba dengan mikroba yang lainnya maupun dengan organisme yang lebih tinggi. Hubungan kuman dan lingkungan Biotik meliputi: a.

Bebas Hama Keadaan dimana kelompok mikroorganisme bebas dari segala macam hubungan dengan mikroorganisme lainnya.

b. Sintrofisme Disini organisme tidak terlalu dekat berhubungan tetapi keduannya memberi keuntungan secara timbal balik. c.

Kompetisi Kompetisi adalah ineraksi antara mikroorganisme yang merupakan persaingan akibat keterbatasan zat makanan serta energi yang tersedia. Ada pula organisme yang menghasilkan berbagai substandi yang menghambat mikroorganisme lain. Hubungan antara mikroorganisme yang bersaing untuk hidup dalam tingkatan yang sama akibat terbatasnya zat makanan serta

energi yang

tersedia dalam medium tersebut. Spesies mikroorganisme yang dapat menyesuaikan diri dengan persaingan tersebut akan tumbuh dengan subur. d. Netrafisme Hubungan antara mikroorganisme yang berbeda spesiesnya, tetapi dalam interaksi kehidupan mereka tidak saling menggangu/ merugikan dan tidak saling menguntungkan. Mereka hidup sendiri-sendiri, walaupun hidup dalam tingkatan yang sama. e.

Antagonisme Hubungan

antara

mikroorganisme

yang

saling

berlawanan.

Mikroorganisme yang satu dapat mengeluarkan zat atau hasil metabolismenya yang

dapat

meracuni

atau

membunuh

mikroorganisme

lainnya.

Mikroorganisme ini seering di sebut juga sebagai hubungan antibiosis atau amensalisme (dasar penemuan zat bioaktif atau antibiotika terhadap mikroorganisme). f.

Simbiosis Hubungan yang dekat antara dua bentuk kehidupan, berlangsung lama atau sebentar dan memerlukan kontak fisik. Pada endosimbiosis suatu

orgamisme berada di dalam organisme yang lain, sedangkan pada ektosimbiosis organisme berada di permukaan lain. Terdapat tiga jenis simbiosis, yaitu: 1. Mutualisme Mutualisme adalah bentuk hubungan yang saling menguntungkan kedua belah pihak. Sebagai contoh adanya kerjasama antara Rhizobium leguminosarum dengan tanaman Leguminosa. Rhizobium mendapat tempat hidup dalam akar Leguminosa, sedangkan Leguminosa mendapat persenyawaan

Nitrogen

yang

diberikan

Rhizobium.Bakteri

diatas

menggantungkan hidupnya pada tanaman Leguminosa dan sebagai gantinya mengikat Nitrogen udara menjadi senyawa Nitrogen yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman tersebut. 2. Komensalisme Pada bentuk interaksi ini suatu mikroorganisme mendapat keuntungan, sedangkan yang lain tidak dirugikan ataupun mendapat keuntungan. Sebagai contoh adalah Staphylococcus epidermidis yang hidup sebagai komensal pada kulit manusia. 3. Parasitisme Suatu interaksi dikatakan sebagai parasitisme bila salah satu pihak mendapat keuntungan sedangkan pihak lain dirugikan. Orgaanisme yang mengandung parasit disebut hospes. Interaksi tersebut dapat terjadi dalam bentuk gejala-gejala penyakit. Bila gejala mereda tapi parasit masih ada, ini berarti telah tercapai keseimbangan biologik antara parasit dan hospes. Dalam hal ini hospes bertindak sebagai Carrier. Sebagai contoh yaitu bakteri, parasit, virus patogen yang hidup di dalam tubuh manusia. g. Predatorisme Hubungan yang ada antara dua kelompok mikroorganisme yang hidup dengan memangsa salah satu mikroorganisme tersebut. Kelompok yang memangsa kelompok lainnya disebut predator (pemangsa). Contohnya Amoeba dalam bakteri. Amoeba untuk hidup perlu makanan, makanan ini diperoleh dengan memangsa bakteri tersebut. Ada juga hubungan kuman dan lingkungan Abiotik biasanya berkaitan dengan lingkungan alam yang sangat mempengaruhi dalam pertumbuhan

mikroorganisme tersebut. Beberapa hubungan kuman dan lingkungan Abiotik dijelaskan berikut ini: 1. Suhu Masing-masing mikroorganisme mempunyai suhu optimum, minimum, dan maksimum untuk pertumbuhannya. Hal ini disebabkan dibawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terdenaturasinya menimbulkan

enzim

kematian

mikroorganisme pada

tersebut

mikroorganisme.

yang

akibatnya

Berdasarkan

atas

kemampuan hidup mikroorganisme dalam kisaran suhu tertentu, maka mikroorganisme dibagi tiga grup, yaitu: 1) Psikrofil Mikroorganisme yang termasuk dalam grup ini bisa tumbuh dalam suhu dingin. Dimana kisaran suhu minimum untuk pertumbuhannya 0 - 5, suhu optimum 5 - 15, dan suhu maksimum 15 - 20. 2) Mesofil Mikroorganisme yang dalam grup ini bisa tumbuh suhu kamar atau sedikit dingin. Dimana kisaran suhu minimum untuk pertumbuhannya 10 - 20, suhu optimum 20 - 40, dan suhu maksimum 40 - 45. 3) Termofil Mikroorganisme yang termasuk dalam grup ini bisa tumbuh dalam suhu hangat sampai panas. Dimana kisaran suhu minimum pertumbuhannya 25 - 40, suhu optimum 45 - 60, dan suhu maksimum 60 - 80. Ada bebrapa ketentuan mengenai pengaruh suhu terhadap pertumbuhan sel, yaitu: a) Pertumbuhan mikroorganisme renik terjadi pada suhu dengan kisaran (antara suhu minimum adan suhu maksimum) kira-kira 30. b) Kecepatan mikroorganisme meningkat lambat dengan kenaikan suhu sampai-sampai mencapai pertumbuhan maksimum. c)

Di atas suhu maksimum, kecepatan pertumbuhan menurun dengan cepat sesuai dengan naiknya suhu.

2. pH (konsentrasi ion nitrogen) Sebagian besar mikroorganisme memiliki jarak pH optimal yang cukup sempit untuk pertumbuhannya. Nilai pH medium sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Pada umumnya mikroorganisme dapat tumbuh pada kisaran pH 3– 6, dan kebanyakan bakteri memiliki pH optimum yaitu pH dimana bakteri tersebut dapat tumbuh baik atau maksimum pada kisaran pH 6,5-7,5. Kisaran pH dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme tergantung pula dengan spesies mikroorganismenya. Berdasarkan

atas

kemampuan

mikroorganisme

terhadap

pH,

maka

mikroorganisme dibagi menjadi tiga grup, yaitu: 1) Neutrofilik Mikroorganisme yang terdapat pada kisaran pH 6,0-8,0 dan tumbuh optimum atau maksimum pada pH netral adalah 7,0-7,5. 2) Asidofilik Mikroorganisme yang dapat hidup pada kisaran Ph 1,0-1,5 dan tumbuh optimal pada pH 5,0. 3) Alkalofilik Mikroorganisme yang hidup pada kisaran pH 9,0-11,0 dan tumbuh optimal pada pH 9,5. 3. Tersedianya air dan kelembaban udara relatif (RH) Mikroorganisme memerlukan air untuk hidup dan berkembang biak. Oleh karena itu pertumbuhan jasad renik pada makanan sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang tersedia. Tidak semua air yang terdapat dalam bahan pangan dapat digunakan pada jasad renik, yaitu pada kondisi: a.

Adanya solut dan ion dapat mengikat air dalam larutan. Misalnya, gula dan garam dalam konsentrasi tinggi akan mengikat air dari bahan pangan, bahkan dapat mengikat air dari dalam sel mikroorganisme jika konsentrasi larutan diluar sel lebih tinggi dari pada didalam sel.

b. Koloid Hidrofilik (gel) dapat mengikat air, sebanyak 3-4 agar dapat menghambat pertumbuhan bakteri didalam medium. c.

Air dalam bentuk kristal es atau hidrasi tidak dapat digunakan oleh jasad renik. Tersedianya air didalam suatu bahan pangan/ medium dinyatakan dalam istilah aw (aktivitas air). Nilai aw suatu bahan pangan akan mencapai keseimbangan dengan kelembaban udara relatif (RH) dari ruangan disekitar bahan pangan

tersebut. Jika RH ruangan lebih ruangaan lebih rendah dari pada aw-nya, maka bahan pangan akan mengalami penguapan air dan jika RH ruangan lebih tinggi dari pada aw-nya, maka akan terjadi penyerapan air. Hal ini akan mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, mikroorganisme membutuhkan aw berbeda-beda pada pertumbuhannya. Contoh nilai aw bakteri E. Coli 0,95, Pseudomonas 0,96, Enterobacter aerogenes 0,93, Kapang seperti Rhizopus 0,995-0,98, Penicillium 0,9935, dan Apergillus 0,98. Pada aw dibawah 0,62 baik bakteri dan kapang pertumbuhannya akan terlambat. 4. Oksigen Konsentrasi oksigen didalam bahan pangan dan lingkungan mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen untuk pertumbuhannya maka mikroorganisme dibedakan menjadi tiga grup, yaitu: a.

Aerob Bakteri yang dapat tumbuh baik bila ada oksigen atau mutlak memerlukan oksigen. Bakteri ini mempunyai enzim superoksidase dismutase yang memecah oksigen bebas dan enzim katalase yang memecah hidrogen peroksida sehingga menghasilkan senyawa akhir berupa air dan oksigen yang tidak beracun bagi bakteri yang bersifat aerob. Dalam kelompok bakteri aerob terdapat kelompok bakteri yang membutuhkan konsentrasi oksigen yang sangat rendah yaitu sekitar 5 % bakteri ini bersifat Mikroaerofilik dan mempunyai enzim hidrogenase yang tidak aktif bila konsentrasi oksigen disekitarnya tinggi.

b. Anaerob fakultatif Bakteri yang dapat hidup dalam keadaan dengan oksigen atau tanpa oksigen, walaupun pertumbuhannya jauh lebih cepat bila ada oksigen. Bakteri ini mempunyai enzim Superoksida dismutase dan enzim peroksidase yang mengkatalis

reaksi

hidrogen

peroksida

dengan

senyawa

organik

yang

menghasilkan senyawa organik teroksidasi dengan air, produk akhir ini tidak bersifat racun bagi bakteri fakultatif anaerob. c.

Anaerobik Bakteri yang mutlak dapat tumbuh bila tidak ada oksigen. Adanya oksigen bagi bakteri ini dapat menimbulkan kematian karena bakteri ini tidak mempunyai enzim superoksida dismutase, katalase maupun peroksidase yang akan menguraikan hasil metabolisme yang bersifat toksik seperti Hidrogen peroksida dan radikal bebas lainnya.

TOPIK XVII VIROLOGI, PENCEGAHAN & PENGOBATAN PENYAKIT VIRUS

Berbagai penyakit yang di alami manusia khususnya infeksi saluran napas dan infeksi saluran diakibatkan sebagian besar oleh virus. Tetapi yang mengherankan justru sebagian besar penyakit tersebut diberi pengobatan antibiotika. Hal ini menunjukkan bahwa ternyata masih banyak yang melakukan kesalahan pengobatan berlebihan dengan antibiotika bahkan bukan orang awam tetapi juga oleh dokter. A. Virus Virus adalah parasit berukuran mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Virus Hanya dapat bereproduksi di dalam material hidup dengan menginvasi dan memanfaatkan sel makhluk hidup karena virus tidak memiliki perlengkapan selular untuk bereproduksi sendiri. Dalam sel inang, virus merupakan parasit obligat dan di luar inangnya menjadi tak berdaya. Biasanya virus mengandung sejumlah kecil asam nukleat (DNA atau RNA, tetapi tidak kombinasi keduanya) yang diselubungi semacam bahan pelindung yang terdiri atas protein, lipid, glikoprotein, atau kombinasi ketiganya. Genom virus menyandi baik protein yang digunakan untuk memuat bahan genetik maupun protein yang dibutuhkan dalam daur hidupnya. Istilah virus biasanya merujuk pada partikel-partikel yang menginfeksi sel-sel eukariota (organisme multisel dan banyak jenis organisme sel tunggal), sementara istilah bakteriofag atau fag digunakan untuk jenis yang menyerang jenis-jenis sel prokariota (bakteri dan organisme lain yang tidak berinti sel). Virus sering diperdebatkan statusnya sebagai makhluk hidup karena ia tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya secara bebas. Karena karakteristik khasnya ini virus selalu terasosiasi dengan penyakit tertentu, baik pada manusia (misalnya virus influenza dan HIV), hewan (misalnya virus flu burung), atau tanaman (misalnya virus mosaik tembakau/TMV).

B. Klasifikasi virus Virus dapat diklasifikasi menurut kandungan jenis asam nukleatnya. Pada virus RNA, dapat berunting tunggal (umpamanya pikornavirus yang menyebabkan polio dan influenza) atau berunting ganda (misalnya revirus penyebab diare); demikian pula virus DNA (misalnya berunting tunggal oada fase φ × 174 dan parvorirus berunting ganda pada adenovirus, herpesvirus dan pokvirus). Virus RNA terdiri atas tiga jenis utama: virus RNA berunting positif (+), yang genomnya bertindak sebagai mRNA dalam sel inang dan bertindak sebagai cetakan untuk intermediat RNA unting minus (-); virus RNA berunting negatif (-) yang tidak dapat secara langsung bertindak sebagai mRNA, tetapi sebagai cetakan untuk sintesis mRNA melalui virion transkriptase; dan retrovirus, yang berunting + dan dapat bertindak sebagai mRNA, tetapi pada waktu infeksi segera bertindak sebagai cetakan sintesis DNA berunting ganda (segera berintegrasi ke dalam kromosom inang ) melalui suatu transkriptase balik yang terkandung atau tersandi. Setiap virus imunodefisiensi manusia (HIV) merupakan bagian dari subkelompok lentivirus dari kelompok retrovirus RNA. Virus ini merupakan penyebab AIDS pada manusia, menginfeksi setiap sel yang mengekspresikan tanda permukaan sel CD4, seperti pembentuk T-sel yang matang. C. Penyakit manusia akibat virus Contoh paling umum dari penyakit yang disebabkan oleh virus adalah pilek (yang bisa saja disebabkan oleh satu atau beberapa virus sekaligus), cacar, AIDS (yang disebabkan virus HIV), dan demam herpes (yang disebabkan virus herpes simpleks). Kanker leher rahim juga diduga disebabkan sebagian oleh papilomavirus (yang menyebabkan papiloma, atau kutil), yang memperlihatkan contoh kasus pada manusia yang memperlihatkan hubungan antara kanker dan agen-agen infektan. Juga ada beberapa kontroversi mengenai apakah virus borna, yang sebelumnya diduga sebagai penyebab penyakit saraf pada kuda, juga bertanggung jawab kepada penyakit psikiatris pada manusia. Potensi virus untuk menyebabkan wabah pada manusia menimbulkan kekhawatiran penggunaan virus sebagai senjata biologis. Kecurigaan meningkat seiring dengan ditemukannya cara penciptaan varian virus baru di laboratorium.

Kekhawatiran juga terjadi terhadap penyebaran kembali virus sejenis cacar, yang telah menyebabkan wabah terbesar dalam sejarah manusia, dan mampu menyebabkan kepunahan suatu bangsa. Beberapa suku bangsa Indian telah punah akibat wabah, terutama penyakit cacar, yang dibawa oleh kolonis Eropa. Meskipun sebenarnya diragukan dalam jumlah pastinya, diyakini kematian telah terjadi dalam jumlah besar. Penyakit ini secara tidak langsung telah membantu dominasi bangsa Eropa di dunia baru Amerika. Salah satu virus yang dianggap paling berbahaya adalah filovirus. Grup Filovirus terdiri atas Marburg, pertama kali ditemukan tahun 1967 di Marburg, Jerman, dan ebola. Filovirus adalah virus berbentuk panjang seperti cacing, yang dalam jumlah besar tampak seperti sepiring mi. Pada April 2005, virus Marburg menarik perhatian pers dengan terjadinya penyebaran di Angola. Sejak Oktober 2004 hingga 2005, kejadian ini menjadi epidemi terburuk di dalam kehidupan manusia. D. Contoh-contoh virus 1. HIV (Human Immunodeficiency Virus) Termasuk salah satu retrovirus yang secara khusus menyerang sel darah putih (sel T). Retrovirus adalah virus ARN hewan yang mempunyai tahap ADN. Virus tersebut mempunyai suatu enzim, yaitu enzim transkriptase balik yang mengubah rantai tunggal ARN (sebagai cetakan) menjadi rantai ganda kopian ADN (cADN). Selanjutnya, cADN bergabung dengan ADN inang mengikuti replikasi ADN inang. Pada saat ADN inang mengalami replikasi, secara langsung ADN virus ikut mengalami replikasi. 2. Virus herpes Virus herpes merupakan virus ADN dengan rantai ganda yang kemudian disalin menjadi mARN. 3. Virus influenza Siklus replikasi virus influenza hampir sama dengan siklus replikasi virus herpes. Hanya saja, pada virus influenza materi genetiknya berupa rantai tunggal ARN yang kemudian mengalami replikasi menjadi mARN. 4. Paramyxovirus

Paramyxovirus adalah semacam virus ARN yang selanjutnya mengalami replikasi menjadi mARN. Paramyxovirus merupakan penyebab penyakit campak dan gondong. E. Peranan Virus dalam Kehidupan Beberapa virus ada yang dapat dimanfaatkan dalam rekombinasi genetika. Melalui terapi gen, gen jahat (penyebab infeksi) yang terdapat dalam virus diubah menjadi gen baik (penyembuh). Baru-baru ini David Sanders, seorang profesor biologi pada Purdue’s School of Science telah menemukan cara pemanfaatan virus dalam dunia kesehatan. Dalam temuannva yang dipublikasikan dalam Jurnal Virology, Edisi 15 Desember 2002, David Sanders berhasil menjinakkan cangkang luar virus Ebola sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pembawa gen kepada sel yang sakit (paru-paru). Meskipun demikian, kebanyakan virus bersifat merugikan terhadap kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan. Virus sangat dikenal sebagai penyebab penyakit infeksi pada manusia, hewan, dan tumbuhan. Sejauh ini tidak ada makhluk hidup yang tahan terhadap virus. Tiap virus secara khusus menyerang sel-sel tertentu dari inangnya. Virus yang menyebabkan

selesma

menyerang

saluran

pernapasan,

virus

campak

menginfeksi kulit, virus hepatitis menginfeksi hati, dan virus rabies menyerang selsel saraf. Begitu juga yang terjadi pada penyakit AIDS (acquired immune deficiency syndrome), yaitu suatu penyakit yang mengakibatkan menurunnya daya tahan tubuh penderita penyakit tersebut disebabkan oleh virus HIV yang secara khusus menyerang sel darah putih. Tabel berikut ini memuat beberapa macam penyakit yang disebabkan oleh virus. Selain manusia, virus juga menyebabkan kesengsaraan bagi hewan dan tumbuhan. Tidak sedikit pula kerugian yang diderita peternak atau petani akibat ternaknya yang sakit atau hasil panennya yang berkurang. F. Penyakit hewan akibat virus Penyakit tetelo, yakni jenis penyakit yang menyerang bangsa unggas, terutama ayam. Penyebabnya adalah new castle disease virus (NCDV). Penyakit kuku dan mulut, yakni jenis penyakit yang menyerang ternak sapi dan kerbau. Penyakit kanker pada ayam oleh rous sarcoma virus (RSV). Penyakit rabies, yakni jenis

penyakit yang menyerang anjing, kucing, dan monyet. Penyebabnya adalah virus rabies. G. Penyakit tumbuhan akibat virus Penyakit mosaik, yakni jenis penyakit yang menyerang tanaman tembakau. Penyebabnya adalah tobacco mosaic virus (TMV) Penyakit tungro, yakni jenis penyakit yang menyerang tanaman padi. Penyebabnya adalah virus Tungro. Penyakit degenerasi pembuluh tapis pada jeruk. Penyebabnya adalah virus citrus vein phloem degeneration (CVPD). H. Pencegahan dan pengobatan 1. Pencegahan terbaik adalah dengan meningkatkan daya tahan tubuh. Pada penderita alergi, asthma dan gangguan saluran cerna. Pada kasus tertentu juga mempunyai daya tahan tubuh yang buruk seperti penderita HIV AIDS. Malnutrisi, penderita leukemia, kelainan jantung bawaan biru, gagal ginjal dan gangguan lainnya 2. Pencegaha lainnya yang dilakukan adalah menghindari penularan dengan memakai masker, cuci tangan yang bersih di air mengalir pakai sabun dan higiena sanitasi lainnya. 3. Karena biasanya memanipulasi mekanisme sel induknya untuk bereproduksi, virus sangat sulit untuk dibunuh. Metode pengobatan sejauh ini yang dianggap paling efektif adalah vaksinasi, untuk merangsang kekebalan alami tubuh terhadap proses infeksi, dan obat-obatan yang mengatasi gejala akibat infeksi virus. 4. Penyembuhan penyakit akibat infeksi virus terjadi dengan penggunaan antibiotik yang tidak pada tempatnya, yang sama sekali tidak mempunyai pengaruh terhadap kehidupan virus. Efek samping penggunaan antibiotik adalah resistansi bakteri terhadap antibiotik. Karena itulah diperlukan pemeriksaan lebih lanjut untuk memastikan apakah suatu penyakit disebabkan oleh bakteri atau virus

TOPIK XVIII HELMINTOLOGI SERTA PENCEGAHAN DAN PENGOBATAN PENYAKIT HELMINTOLOGI Helmintologi adalah ilmu cabang dari parasitologi. Helmintologi, diadopsi dari kata helmintos yang artinya cacing, dan logos yang artinya ilmu. Sementara Parasitologi berasal dari kata parasitos yang artinya organisme yang mengambil makan, dan logos yang artinya ilmu, telaah. Helmintologi merupakan suatu bidang ilmu tentang cacing yang berperan sebagai parasit.(Jangkung, 2002) Dalam kaitan dengan masalah kesehatan, maka parasitologi medik mempelajari parasit yang menghinggapi manusia dapat menyebabkan penyakit dan bahkan kematian. Dalam bidang kedokteran dikenal sebagai ilmu yang mempelajari infeksi kecacingan pada manusia, apakah itu menyangkut infeksi kecacingan, faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya infeksi kecacingan, dampak yang ditimbulkan oleh infeksi karena cacing, serta upaya pencegahan dan pengobatan infeksi kecacingan tersebut. Cacing yang bersifat parasit pada manusia termasuk dalam 2 golongan besar, yaitu cacing bulat (Nemathelminthes) dan cacing pipih (Platyhelminthes). Dari Nemathelminthes yang terpenting adalah kelas Nematoda sedangkan dari Platyhelminthes adalah kelas Trematoda dan Cestoda (Indan Entjang, 2003)

A. Nemathelminthes Nemathelminthes

berasal

dari

bahasa

yunani,

nema=benang,

helminthes=cacing) disebut sebagai cacing gilig ukaran tubuhnya berbentuk bulat panjang atau seperti benang. Berbeda dengan Platyhelminthes yang belum memiliki rongga tubuh, Nemathelminthes sudah memiliki rongga tubuh meskipun bukan rongga tubuh sejati. Oleh karena memiliki rongga tubuh semu, Nemathelminthes disebut sebagai hewan Pseudoselomata.

B. Ciri Tubuh Ciri tubuh Nemathelminthes meliputi ukuran, bentuk, struktur, dan fungsi tubuh. a.

Ukuran dan bentuk tubuh Ukuran tubuh Nemathelminthes umunya mikroskopis, meskipun ada yang panjangnya sampai 1 meter. Individu betina berukuran lebih besar daripada

individu jantan. Tubuh berbentuk bulat panjang atau seperti benang dengan ujung-ujung yang meruncing. b.

Struktur dan fungsi tubuh Permukaan tubuh Nemathelminthes dilapisi kutikula untuk melindungi diri. Kutikula ini lebih kuat pada cacing parasit yang hidup di inang daripada yang hidup bebas. Kutikula berfungsi untuk melindungi diri dari enzim pencernaan inang. Nemathelminthes memiliki sistem percenaan yang lengkap terdiri dari mulut, faring, usus, dan anus. Mulut terdapat pada ujung anterior, sedangkan anus terdapat pada ujung posterior. Beberapa Nemathelminthes memiliki kait pada mulutnya. Nemathelminthes tidak memiliki pembuluh darah. Makanan diedarkan keseluruh tubuh melalui cairan pada pseudoselom. Nemathelminthes tidak memiliki sistem respirasi, pernapasan dilakukan secara difusi melalui permukaan tubuh. Organ reproduksi jantan dan betina terpisah dalam individu berbeda.

C. Cara Hidup dan Habitat Nemathelminthes hidup bebas atau parasit pada manusia, hewan, dan tumbuhan. Nemathelminthes yang hidup bebas berperan sebagai pengurai sampah organik, sedangkan yang parasit memperoleh makanan berupa sari makanan dan darah dari tubuh inangnya. Habitat cacing ini berada di tanah becek dan di dasar perairan tawar atau laut. Nemathelminthes parasit hidup dalam inangnya.

D. Reproduksi Nemathelminthes umumnya melakukan reproduksi secara seksual. Sistem reproduksi bersifat gonokoris, yaitu organ kelamin jantan dan betina terpisah pada individu yang berbeda. Fertilisasi terjadi secara internal. Telur hasil fertilisasi dapat membentuk kista dan kista dapat bertahan hidup pada lingkungan yang tidak menguntungkan.

E. Klasifikasi Nematoda merupakan salah satu kelas dari filum Nemathelminthes yang berperan sebagai parasit terhadap manusia, meliputi: 1)

Nematoda Usus: a) Ascaris lumbricoides b) Necator americanus dan Ancylostoma duodenale c)

Ancylostoma braziliense dan Ancylostoma caninum

d) Trichuris trichiura

2)

e)

Strongyloides stercoralis

f)

Enterobius vermicularis/Oxyuris vermicularis Nematoda jaringan yang termasuk filaria limfatik:

a) Wuchereria bancrofti b) Brugia malayi c) 3)

Brugia timori

Nematoda jaringan yang termasuk filaria non limfatik: a) Loa-loa b) Onchocerca volvulus c)

Trichinella spiralis

d) Toxocara canis dan Toxocara cati

Penyakit yang disebabkan Nemathelminthes kelas Nematoda 1.

Nematoda yang Infestasinya di dalam Usus (Nematoda Intestinal) 1)

Trichuris trichiura Panjang cacing betina 35-50 mm, sedangkan cacing jantan 30-40 mm. Bentuknya seperti cambuk, bagian anterior kecil seperti benang sedang bagian posteriornya kira-kira 2/5 (dua per lima) dari panjang cacing, jadi lebih besar. Biasanya menempati daerah cecum dan appendix. Menular melalui makanan atau minuman yang terkontaminasi telurnya.

a) Gejala Penyakitnya: Bila infeksi ringan, biasanya asymptomatis (tanpa gejala). Bila jumlah cacingnya banyak, biasanya timbul diarrhea dengan feces yang berlendir, nyeri perut, dehidrasi, anemia, lemah dan berat badan menurun. b) Bahan Pemeriksaan untuk Laboratorium: Sample berupa feces penderita untuk menemukan telur cacingnya.

c) Pencegahan: Peningkatan hygiene pribadi, cuci tangan sebelum makan, hindari makan sayuran mentah, dan perbaikan cara pembuangan feces.

2)

Enterobius vermicularis (Oxyuris vermicularis) Cacing betina panjangnya 8-13 mm, sedangkan cacing jantan 2-5 mm. Cacing betina yang matang bentuknya seperti kumparan dan mempunyai ekor yang langsing memanjang dan runcing. Cacing jantan ekornya melengkung ke arah ventral dan alae caudal lateral mengelilingi Biasanya menempati daerah bagian bawah ileum, cecum dan colon. Menular melalui makanan dan minuman yang terkontaminasi telurnya. Dapat juga melalui udara yang mengandung telur cacing yang berasal dari pakaian atau tempat tidur penderita lalu terhirup bersama udara pernapasan. a) Gejala Penyakit dan Komplikasinya: Karena menimbulkan gatal-gatal di anus (pruritus ani) seringkali terjadi autoinfeksi. Bisa juga terjadi retroinfection di mana telur cacing menetas di daerah perianal yang lembab, kemudian larvanya naik ke colon, lalu ke intestinum lewat anus. Infeksi karena Enterobius vermicularis biasanya mengenai semua anggota keluarga dan asymptomatis.Bila infeksinya berat, biasanya menimbulkan pruritus ani yang hebat, insomnia, gelisah dan anorexia. Pada wanita dapat menimbulkan pruritus vulva dan keputihan. b) Bahan Pemeriksaan untuk Laboratorium: Melakukan perianal swab (apusan perianal) yang dilakukan pagi hari, sebelum penderita mandi dan defecate (buang air besar). c)

Pencegahan: Pencegahan dilakukan dengan meningkatkan hygiene pribadi dan menghindari

penularan. 3)

Ascaris lumbricoides Cacing betina, panjangnya 20-35 cm, sedangkan cacing jantan 15-30 cm. Cacing dewasa hidup di usus halus terutama di jejunum. Menular melalui makanan dan minuman yang terkontaminasi telurnya. Siklus hidupnya dimulai bila telur cacing yang berembrio tertelan bersama makanan, menetas di dalam intestinum, menjadi larva. Larva segera menembus dinding pembuluh darah atau lympha dinding intestinum dan dengan aliran darah masuk ke paru-paru, menembus alveolus, naik ke trachea, pindah ke oesophagus,

tertelan dan sampai ke intestinum kemudian menjadi cacing dewasa. Cacing dewasa ini akan menghasilkan telur yang akan keluar bersama feces yang akan mengulangi siklus tadi. a)

Gejala Penyakit: a.

Reaksi terhadap larva migran Sewaktu larva menembus dinding intestinum dan alveolus terjadi perdarahan kecil. Penderita akan demam, batuk-batuk, dan kadang-kadang terjadi hemoptysis.

b.

Reaksi terhadap cacing dewasa Gejalanya berupa nyeri perut biasanya di daerah epigastrium atau daerah umbilicus, perut buncit, muntah dan kadang-kadang obstipasi. Seringkali ascariasis tidak menunjukkan gejala sama sekali.

b) Komplikasi: Komplikasi yang sering terjadi adalah obstruksi intestinal, baik partial maupun total. Obstruksinya biasa terjadi di daerah ileocecal. c)

Bahan Pemeriksaan untuk Laboratorium: Bahan pemeriksaan laboratorium adalah feces penderita untuk menemukan telurnya atau cacing dewasanya.

d) Pencegahan: Pencegahan dengan meningkatkan hygiene pribadi dan sanitasi lingkungan. Selain itu, hindari memakan sayuran mentah atau makanan lain yang terkontaminasi telurnya.

4)

Ancylostoma duodenale dan Necator americanus (Cacing tambang) a.

Ancylostoma duodenale Cacing betina, panjang 10-30 mm Cacing jantan, panjang 8-11 mm

diameter 0,60 mm diameter 0,45 mm

Mulutnya mempunyai 2 pasang gigi. b.

Necator americanus Cacing betina, panjang 9-11 mm

diameter 0,35 mm

Cacing jantan, panjang 5-9 mm

diameter 0,30 mm

Mulutnya mempunyai 2 pasang gigi. Cacing dewasa hidupnya di dalam intestinum. Penularan penyakit terjadi bilamana larva cacing (bentuk filaria) menembus kulit.

Lingkaran hidup dimulai ketika cacing betina menghasilkan telur. Telur ini keluar bersama feces penderita. Pada tanah yang basah telur menetas menjadi larva bentuk rhabditia, kemudian tumbuh menjadi larva bentuk filaria. Larva bentuk filaria ini menembus kulit manusia yang tidak terlindungi, masuk ke dalam aliran darah, sampai ke paru-paru, menembus dinding alveolus, naik ke saluran napas bagian atas sampai di epiglotis, pindah ke oesophagus kemudian tertelan, sampai di intestinum, menjadi dewasa dan cacing betinanya menghasilkan telur kemudian mengulangi siklus tadi. a)

Gejala Penyakit: Pada tempat masuknya larva menembus kulit akan menimbulkan rasa gatal. Migrasi larva yang menembus alveolus akan menyebabkan perdarahanperdarahan kecil, namun sering kali tidak menunjukkan gejala-gejala pneumonia. Cacing dewasa menghuni intestinum dan mengisap darah sebagai makanannya. Hal ini akan menimbulkan anemia, yang terutama disebabkan oleh perdarahan pada bekas gigitan cacing, karena cacingnya mengeluarkan anticoagulant ketika ia mengisap darah. Gejala klinik timbul bervariasi bergantung pada beratnya infeksi. Gejala yang sering muncul adalah lemah, lesu, pucat, sesak bila bekerja berat, tidak enak di perut, perut buncit, anemia, dan malnutrisi. Anemia karena Ancylostoma duodenale dan Necator americanus biasanya berat. Hemoglobin biasanya di bawah 10 gram per 100 cc darah dan jumlah eritrosit di bawah 1.000.000/mm3. Jenis anemianya adalah anemia hypochromic microcytic.

b) Bahan Pemeriksaan untuk Laboratorium: Sample yang diperiksa di laboratorium adalah feces penderita, diperiksa dengan mikroskop untuk menemukan telur cacingnya. c)

Pencegahan: Pencegahan dilakukan dengan perbaikan cara pembuangan kotoran agar tidak mengotori tanah permukaan, memakai sepatu bila berada di daerah di mana

tanahnya

terkontaminasi,

menghilangkan sumber penularan

pengobatan

semua

penderita

untuk

TOPIK XIX PROTOZOLOGI

Protozoologi adalah ilmu yang berisi kajian tentang hewan bersel satu yang hidup sebagai parasit pada manusia.

A. Definisi Protozoa adalah hewan bersel satu yang dapat hidup secara mandiri atau berkelompok. Tiap protozoa merupakan satu sel yang merupakan kesatuan yang lengkap, baik dalam susunan maupun dalam fungsinya.

B. Morfologi Struktur dari sel Protozoa terdiri dari dua bagian: 1. Sitoplasma Sitoplasma terdiri dari: a. Ektoplasma yaitu bagian luar yang terdiri dari hialin yang jernih dan homogen dengan struktur yang elastis. Fungsinya sebagai: 1)

Alat pergerakan,

2)

Mengambil makanan,

3)

Ekskresi,

4)

Respirasi,

5)

Mempertahankan diri.

b. Ektoplasma berfungsi sebagai alat pergerakan dengan cara membuat: 1)

Pseudopodia pada kelas Rhizopoda

2)

Silia pada kelas Ciliata

3)

Flagel pada kelas Mastigophora (Flagellata)

4)

Membran bergelombang pada Mastigophora

Pseudopodia

pada

Rhizopoda

membentuk

pergerakan

yang

amoeboid, sedang silia pada Ciliata bergetar secara ritmis dan flagel yang dibantu oleh membran bergelombang pada Mastigophora dapat bergerak ke segala jurusan. Pada Sporozoa pergerakan hampir tak kelihatan. c. Ektoplasma berfungsi mengambil makanan yaitu Protozoa bergerak dan mengambil makanan dengan pseudopodia, makanan cair diserap 199

secara osmosis sedang makanan padat melalui sitoplasma (mulut yang rudimenter) lalu melalui sitofaring membentuk tabung ke dalam endosplasma. Dalam vakuola, makanan diubah oleh enzim hingga dapat dicerna. d. Ektoplasma berfungsi untuk ekskresi dilakukan dengan tekanan osmosis dan difusi. Pada beberapa spesies ekskresi dilakukan oleh vakuola kontraktil, tapi pada umumnya ekskresi dilakukan melalui permukaan sel yaitu lubang khusus sitopage. e. Ektoplasma berfungsi untuk respirasi secara langsung dengan mengambil oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida atau secara tidak langsung dengan mengambil oksigen yang dilepas oleh aktivitas enzim dari persenyawaan kompleks. f. Ektoplasma berperan dalam bertahan diri yaitu dengan melindungi bagian yang lebih dalam. Pada stadium trofozoit ektoplasma berbentuk selaput tipis yang tidak memberi bentuk tetap pada golongan Amoeba, tapi memberi bentuk tetap pada Ciliata dan Mastigophora. Pada stadium kista, ektoplasma membentuk selaput kuat yang disebut dinding kista. Bentuk dinding kista ini diperlukan untuk kelangsungan hidup diluar hospes dan sebagai pertahanan terhadap zat di saluran percaernaan. g. Endoplasma (bagian dalam) Endoplasma adalah bagian dalam dari sel, tidak jernih yang berbutir – butir dan di dalamnya terdapat inti. Di dalam endoplasma ini terdapat vakuola makanan, makanan cadangan, vakuola kontraktil, benda asing, dan benda kromatoid. Pada Mastigophora biasanya terdapat kinetoplasma yang terdiri dari benda para basal dan bleparoplas, yaitu tempat keluar flagel.

2. Nukleus atau Inti Nukleus atau Inti adalah bagian terpenting yang diperlukan untuk mempertahankan hidup dan untuk reproduksi serta untuk mengatur metabolisme. Nukleus terdiri dari membran inti (selaput inti) yang meliputi serabut inti (retikulum) yang berisi cairan dan kariosom. Dalam nukleus yang berbentuk vesikel, butir – butir kromatin

berkumpul membentuk butir tunggal. Dalam nukleua yang berbentuk granula butir – butir tersebar merata. Struktur inti, terutama susunan kromatin dan kariosom berperan dalam membedakan spesies dari Protozoa.

C. Reproduksi Protozoa mempunyai dua cara reproduksi yaitu:  Cara aseksual,  Cara seksual. 1. Cara aseksual (berkembang biak tanpa perkawinan) Apabila keadaan lingkungan baik, maka Protozoa akan mengadakan pembelahan diri yang dimulai dari kariosom, nukleus dan seterusnya sitoplasma. Biasanya dari satu parasit menjadi dua dan seterusnya. Cara ini disebut pembelahan biner (binary fission) dan cara ini hanya terjadi pada bentuk Trofozoit (vegetatif). Cara perkembang biakan satu sel menjadi dua ini disebut juga sebagai endodiogenik, yaitu satu inti akan membelah menjadi dua, lalu diikuti oleh sitoplasma. Ada lagi perkembangbiakan yang disebut dengan endopoligenik, yaitu inti membelah menjadi banyak, lalu diikuti oleh sitoplasma. Dalam hal ini, salah satu sel akan berkembangbiak menjadi beberapa sel baru. Pembelahan ini teratur dan sitoplasma juga mengikuti pembelahan ini secara teratur. Pada pembelahan inti menjadi banyak tapi tidak teratur tiap belahan akan diikuti oleh sitoplasma dan terjadi beberapa sel baru yang bentuknya kurang teratur, maka pembelahan ini disebut splitting. Hal ini biasanya terjadi pada proses infeksi yang sangat akut. Perkembangbiakan dimana satu ini membelah menjadi banyak dan diikuti pembelahan sitoplasma, hingga terbentuk merozoit yang banyak, perkembangbiakan ini disebut skizogoni. 2. Cara seksual Pada pembiakan secara seksual berupa perkawinan antara mikrogamet dan makrogamet. Setelah terjadi perkawinan akan menhasilkan zigot (zygosis =

menjadi satu), lalu terbentuk ookinet lalu menjadi ookista yang di dalamnya terbentuk sporozoit, proses ini disebut sporogoni.

D. Klasifikasi Protozoa Protozoa yang berperan sebagai parasit pada manusia dalam dunia kedokteran dibagi dalam 4 kelas, yaitu: 1. Kelas Rhizopoda 2. Kelas Flagellata : Mastigophora (mastix = cambuk, phoros = mengandung) 3. Kelas Ciliata (cilia = bulu) 4. Kelas Sporozoa 5. Pembagian Filum Protozoa secara sitematik dapat dilihat pada pembagian secara sistematik menurut: 

Thomas V.V.



Chatterjee K.D.

TOPIK XX ENTOMOLOGI

A. PENGERTIAN 1. Pengertian Entomologi Entomologi terdiri dari dua pengertian , yaitu pengertian secara ''etimologis''(asal usul kata) dan pengertian secara ''simantik''(umum). pengertian entomologi secara etimologis berasal dari dua kata yaitu ''entomont'' yang artinya serangga dan ''logos'' artinya ilmu pengetahuan, sedangkan pengertian secara simantik adalah ilmu yang mempelajari tentang serangga. 2. Pengertian Entomologi Kesehatan Entomologi kesehatan adalah cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang artropoda yang dapat menyebabkan penyakit secara langsung berbagai penyakit pada manusia atau sebagai penular mikroorganisme penyebab penyakit dari seorang ke orang lain. 3. Pengertian Vektor Vektor adalah artropoda yang dapat memindahkan/menularkan suatu 'infectios agent' dari sumber infeksi kepada induk semang yang rentan (susceptible host). 4. Pembagian Entomologi Menurut pengertian arti entomologi tersebut di atas sangat luas sekali, oleh karena itu untuk memudahkan cara mempelajarinya dapat di bedakan menjadi 3 golongan yaitu: a. Entomologi Kesehatan (Medical Entomology) b. Entomologi Kehewanan ( Veterinary Entomology) c. Entomologi Pertanian (Agricultural Entomologi) Dari ketiga golongan tersebut yang penting bagi kita untuk dipelajari yaitu Entomologi kesehatan, karena mempunyai hubungan langsung dengan kesehatan manusia.

206

B. CIRI KHAS FYLUM ARTROPODA Artropoda berasal dari kata '' Artron'' yang artinya beruas-ruas/berbuku-buku dan ''phoda'' artinya kaki. jadi Artropoda adalah jenis serangga yang mempunyai kaki beruas-ruas atau berbuku-buku. ada pun ciri khas dari fylum artropoda adalah sebagai berikut: 1.

Mempunyai tubuh bersegmen-segmen/beruas-ruas.

2.

Tubuhnya mempunyai tonjolan (appendages)

3.

Mempunyai rangka luar (eksosokelet)

4.

Alat pencernaan di lengkapi dengan mulut dan anus.

5.

Sistim pembuluh darah terbuka (open circulatory system)

6.

Sistem respirasi berupa tabung udara (trakea)

7.

Di lengkapi lubang-lubang hawa (spiracle)

C. TAXONOMI SERANGGA 1.

Phylum

2.

Kelas

3.

Ordo

4.

Famili

5.

Genus

6.

Spesies

Kategori taxon yang terkecil dalam skema ini adalah spesies atau jenis: yaitu sekumpulan individu atau populasi alam yang mempunyai sifat-sifat sbb: 1.

Mampu kawin di antara mereka (inter breeding) dan dapat menghasilkan keturunan yang fertil.

2.

Dapat berkembang biak tanpa campur tangan manusia.

3.

secara fundamental mempunyai bentuk danstruktur tubuh (morfologi) sama.

klasifikasi dunia hewan dari golongan berderajad paling rendah hingga berderajad paling tinggi adalah sbb: 1.

Phylum Protozoa (binatang bersel satu)

2.

Phylum Porifera (binatang berpori-pori)

3.

Phylum Coelenterata (binatangberongga)

4.

Phylum Plathyhelminthes (binatang pipih)

5.

Phylum Nematelmintes (cacing gilik)

6.

Phylum Annelida (cacing beruas)

7.

Phylum Molusca (binatang lunak)

8.

Phylum Echinodermata (binatang berkulit duri)

9.

Phylum Artrhopoda (binatang berbuku-buku)

10.

PhylumChordata ((binatang bertulang belakang)

D. MORFOLOGI SERANGGA Morfologi serangga adalah ilmu yang mempelajari tantang bentuk luar dan susunan serangga, secara umum tubuh serangga terbagi atas: 1. Kepala (head) Bagian kepala merupakan organ yang sangat penting untuk pengenalan serangga atau untuk identifikasi dalam menentukan spesies serangga, adapun organ-organ yang terdapat di bagian kepala yaitu: mata, antena, dan mulut. 2. Dada (thorax) Dada (thorax) serangga di bagi dalam tiga bagian, yaitu: prothorax, mesothorax, dan meta thorax.organ-organ yang terdapat pada bagian thorax sebagai alat bantu untuk mengidentifikasi serangga adalah kaki dan sayap. 3. Perut (abdomen) Perut (abdomen) serangga terdiri dari ruas atau segmen-segmen, alat yang menghubungkan antara segmen dengan segmen yang lainnya di sebut intersegmental yang berfungsi sebagai alat pelentur tubuh dalam bergerak dan segmen atau ruas-ruas tersebut merupakan organ yang sangat penting dalam mengidentifikasi serangga.

E. PERANAN SERANGGA DALAM KESEHATAN Serangga menpunyai peranan yang sangat penting dalam ilmu kesehatan, karena: 

Menularkan Penyakit Serangga dapat menularkan penyakit dengan dua cara. yaitu:

1. Penularan secara mekanik Penularan ini serangga hanya bertindak sebagai alat pemindah penyakit/mikroorganisme yang pasif. dan adanya serangga ini tidak mempuntai arti penting dalam kelanjutan hidupnya mikroorganisme/parasit yang di tularkan. jadi mennularan ini melalui anggota badannya, seperti kaki, mulut, antena ,dan bulu-bulu pada badan serangga. Contoh: Penyakit yang di sebabkan oleh golongan amoeba dan vektor penularnya adalah lalat rumah (musca domestica). 2. Penularan secara biologis. Penularan ini serangga bertindak sebagai tuan rumah/hospes, dan adanya serangga sangat di perlukan untuk kelanjutan hidupnya mikroorganisme/parasit yang di tularkan, dalam penularan ini dapat di bedakan menjadi: 

Cara propagatif penularan ini di dahului oleh berkembang biaknya mikroorganisme di dalam serangga atau dapat di katakan di dalam serangga mikroorganisme berkembang biak sebelum di tularkan dan tidak mengalami perubahan bentuk. Contoh: # Penyakit pes dan serangga sebagai vektornya adalah golongan pinjal tikus (Xenopsylla sp) # Penyakit demam berdarah atau DHF (dengue Haemoragic Fever) dan vektor penularnya adalah golongan nyamuk Aedes(Ae. aegypti, Ae, albopictus)



Cara cyclo propagatif Penularan ini didahului oleh berkembangbiaknya mikroorganisme dan perubahan bentuk di dalam serangga. dalam arti kata lain yaitu ikroorganisme i dalam serangga selain berkembang biak juga mengalami perubahan bentuk. Contoh: # Penyakiit malaria dan vektor penularnya adalah golongan nyamuk Anopheles. # Penyakit kala azar dan vektor penularnya yaitu golongan lalat pengisap darah.



Cara cyclo depelopmental

Penularan ini di dahului oleh pertumbuhan mikroorganisme di dalam tubuh serangga. jadi mikroorganisme di dalam tubuh serangga hanya mengalami pertumbuhan saja/ bertambah besar (berganti stadium). Contoh: # Penyakit Filariasis vektor penularnya adalah golongan nyamuk mansoni dan culex. 

Cara keturunan Penularan ini melalui keturunannya jadi serangga yang pertama kali mengandung mikroorganisme/parasit tidak dapat menularkan yang dapat menularkan adalah keturunannya. Contoh: Penyakit scub typus dengan vektor penularnya adalah tungau/mintes.

TOPIK XXI INTERAKSI MIKROORGANISME

A. Netralisme Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikroba nonindigenous diatmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah. Netralisme juga terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista).

B. Komensalisme Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contohnya adalah: 1. Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein

dapat digunakan oleh Legionella pneumophila. 2. Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobic

Methanobacterium. Sinergisme Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami.

C. Mutualisme (Simbiosis) Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip. Contohnya adalah Bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan. Bakteri yang hidup pada bintil-bintil akar tanaman kacang-kacangan ini hidup bersimbiosis, dan bintil akar tumbuh 213

karena rangsangan dari zat tumbuh yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dan juga dapat menyuburkan tanah. Selain itu ada pula beberapa jenis bakteri yang mampu memfiksasi N2 (nitrogen bebas dari udara) di atmosfer ke dalam tanah, yang kemudian N2 ini akan dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam pembentukan protein. Bakteri tersebut antara lain, Azotobacter vinelandi, Clostriddium pasteurianum dan Rhodospirillium rubrum. Contoh lain adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.

D. Kompetisi Kompetensi berarti persaingan. Dalam hal ini, terjadi persaingan antarmakluk hidup dalamsuatu ekosistem karena adanya kebutuhan hidup yang sama. Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya.

Kompetisi

terjadi

pada

2

populasi

mikroba

yang

menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.

E. Amensalisme (Antagonisme) Satu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contohnya adalah bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Thiobacillus iooxidans menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat

menghambat

pertumbuhan

bakteri

lain.

Bakteri

amonifikasi

menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter.

F. Parasitisme Parasitisme terjadi antara dua populasi, populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contohnya adalah bakteri Bdellovibrio yang memparasit bakteri E. coli. Jamur Trichoderma sp. memparasit jamur Agaricus sp.

G. Predasi Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Hubungan antara pemangsa dan hewan yang dimangsanya sangatlah erat, pemangsa tidak akan dapat hidup jika tidak ada mangsa. Selain itu, pemangsa juga berperan sebagai pengontrol populasi mangsa. Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey). Protozoa Didinium nasutum (predator) dengan Paramaecium caudatum (prey), dapat dilihat di gambar sebagai berikut.

TOPIK XXII RIKETSIA

A. DEFINISI Ricketsia adalah suatu mikroorganisme yang mempunyai sifat antara bakteri atau virus. Bentuknya pleomorfik, berbentuk coccus, coccobacillus, baccilus atau filament; Gram negatif; ukuran; panjang antara 0,3-2,0 mikron dan tebal antara 0,30,5 mikron. Mempunyai dinding sel yang jelas (seperti bakteri).dapat dilihat dengan mikroskop biasa (seperti bakteri). Ricketsia adalah parasit intra seluler (seperti virus), untuk pembenihannya perlu sel yang masih hidup.Berkembang biak dengan jalan membelah diri (seperti bakteri).

B. Infeksi Yang Disebabkan Oleh Ricketsia

Infeksi yang dapat disebabkan akibat terinfeksi oleh bakteri pathogen Rickettsia pada tubuh manusia yaitu : ·

Mual (Tahap Awal)

·

Muntah (Tahap Awal)

·

Sakit kepala (Tahap Awal)

·

Demam (Tahap Awal)

·

Kehilangan nafsu makan (Tahap Awal)

·

Ruam Berbintik (Tahap Menengah)

·

Lesi (Merah) (Tahap Lanjutan)

·

Diare (Tahap Lanjutan)

·

Rasa Sakit/Nyeri - Perut (Tahap Lanjutan)

·

Rasa Sakit/Nyeri - Sendi (Tahap Lanjutan)

·

Malaise

C. Gejala Gejala dimulai secara tiba-tiba dalam waktu 3-12 hari setelah gigitan kutu. Makin cepat gejala timbul, makin berat gejalanya. Terjadi sakit kepala hebat, menggigil, kelelahan yang luar biasa (postrasi) dan nyeri otot. Demam 39,4- 40,4°Celsius terjadi selama beberapa hari dan pada kasus yang berat, tetap tinggi sampai selama 15-20 hari.

Demam bisa menghilang di pagi hari untuk sementara waktu. Penderita juga mengeluh batuk kering pendek. Pada hari keempat demam, ruam muncul di pergelangan tangan, pergelangan kaki, telapak tangan, telapak kaki dan lengan bawah; dan dengan segera akan menyebar ke leher, muka, ketiak, bokong dan daerah yang tertutup celana pendek. Pada mulanya ruam tampak datar dan berwarna merah muda, tapi selanjutnya akan menonjol dan berwarna lebih gelap. Mandi air hangat akan lebih memperjelas adanya ruam ini. Dalam waktu 4 hari, muncul area keunguan (peteki) karena adanya perdarahan di dalam kulit. Bila beberapa area ini menyatu, bisa terbentuk koreng. Bila pembuluh darah otak terkena, akan timbul sakit kepala, gelisah, sulit tidur, penurunan kesadaran dan koma. Hati bisa membesar, peradangan hati menyebabkan sakit kuning, meskipun jarang terjadi. Bisa terjadi peradangan saluran pernafasan (pneumonitis). Juga bisa terjadi pneumonia, kerusakan otak dan kerusakan hati. Kadang tekanan darah bisa menurun dan bahkan pada kasus yang berat, terjadi kematian mendadak.

D. Pengobatan Umumnya penyakit Rickettsia dan penyakit yang menyerupainya masih berespon baik dengan pilihan terapi antibiotika asal tahap pengobatan segera dimulai pada fase awal penyakit. Pada Q fever, pengobatan saat fase akut lebih menunjukkan peluang keberhasilan dibanding sudah memasuki fase kronis seperti pada radang selaput pembungkus jantung yang kronis. Upaya pencegahan melalui beberapa vaksin telah dikembangkan untuk mencapai tingkat keamanan dan efektivitas yang diinginkan. Sebagian di antaranya dianggap menemui kegagalan. Antibiotika sendiri bukan untuk pencegahan. Karena infeksi sering berisiko terhadap para pelancong, peringatan diberikan untuk selalu waspada jika memasuki daerah endemik.