ENERGI DAN LAJU METABOLISME

A. Energy

Energy didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja. Sumber energi

tubuh adalah karbohidrat, lemak, protein (termasuk vitamin, mineral dan air). Agar

dapat digunakan, sumber energi harus dirubah menjadi ATP (adenosin triphosphat)

melalui bantuan katalisator berupa enzim. ATP merupakan komponen berenergi

tinggi yang diperlukan untuk kontraksi otot dan melaksanakan fungsi sel yang lain.

Energi juga dibutuhkan untuk proses-proses fisiologis yang berlangsung dalam sel-sel

tubuh. Proses ini meliputi kontraksi muscular, pembentukan dan penghantaran impuls

saraf, sekresi kelenjar, mempertahankan suhu melaluiproduksi panas, mekanisme

tranfort aktif dan berbagai jenis reaksi sintesis dan degradasi. Perubahan sumber energi

dilaksanakan melalui rantai metabolisme. Energi dalam tubuh dibutuhkan untuk :

1. Kinerja (bio)-kimiawi, untuk mensintesis komponen sel yang diperlukan,

menempertahankan dan mengubah sumber energi di dalam tubuh,

2. Kinerja mekanis, untuk kerja otot;

3. Transport work pumping of substances across membranes

4. Kinerja elektrokimia, untuk kerja saraf, otot, transpor aktif, pertukaran ion,

membentuk perbedaan konsentrasi ion, dan transmisi impuls syaraf.

Energi dapat dijumpai dalam beberapa macam, antara lain :

1. Energi potensial : adalah kapasitas melakukan kerja,

2. Energi kinetik : adalah energi untuk bergerak,

3. Energi termal : berupa panas (berasal dari transfer energi ke ATP),

4. Energi kimia: adalah energi potential molekules yang dapat diukur dengan satuan

Kalori (Kal).

Beberapa reaksi kimia yang memerlukan energi ATP hanya menggunakan beberapa

ratus kalori dari 8 kkal yang tersedia untuk kerja, sehingga sisa energi ini akan dirubah

dalam bentuk panas. Mekanisme umum perubahan zat gizi (karbohidrat, lemak dan

protein) menjadi energi di semua sel pada dasarnya sama, yaitu menggunakan oksigen

sebagai salah satu zat utama untuk membentuk energi. Energi digunakan untuk

membentuk sejumlah besar Adenosine TriPosphate (ATP). Selanjutnya, ATP tersebut

digunakan sebagai sumber energi bagi banyak fungsi sel. ATP merupakan senyawa

kimia labil yang terdapat di semua sel, dan semua mekanisme fisiologis yang

memerlukan energi untuk kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP. ATP

adalah suatu nukleotida yang terdiri dari basa nitrogen adenin, gula pentosa ribosa dan

tiga rantai fosfat. Dua rantai fosfat yang terakhir dihubungkan dengan bagian sisa

molekul oleh ikatan fosfat berenergi tinggi yang sangat labil sehingga dapat dipecah

seketika bila dibutuhkan energi untuk meningkatkan reaksi sel. Enzim-enzim oksidatif

yang mengkatalis perubahan Adenosine Diphospate (ADP) menjadi ATP dengan

serangkaian reaksi menyebabkan energi yang dikeluarkan dari pengikatan hidrogen

dengan oksigen digunakan untuk mengaktifkan ATPase dan mengendalikan reaksi

untuk membentuk ATP dalam jumlah besar dari ADP. Bila ATP di urai secara kimia

sehingga menjadi ADP akan menghasilkan energi sebesar 8 kkal/mol, dan cukup untuk

berlangsungnya hampir semua langkah reaksi kimia dalam tubuh. ATP bukan zat yang

terbanyak disimpan sebagai ikatan phospate berenergi tinggi dalam sel, melainkan

Creatine Phospate (CP) yang mengandung ikatan phospate berenergi tinggi lebih

banyak (9,5 kkal/mol pada suhu tubuh) terutama di otot. CP dapat memindahkan energi

dengan saling bertukar dengan ATP. Karena itu, CP merupakan senyawa

“bufer/penyangga” ATP. Efek  ini berguna untuk mempertahankan konsentrasi ATP

hampir pada tingkat puncak selama CP tetap di dalam sel.

ATP ↔ ADP (adenosine diphosphate) + P + Energy

ADP ↔ AMP (adenosine monophosphate) + P + Energy

ADP + CP + ENERGY (Input) → ATP + H2O

Dalam produksi energi, terdapat dua macam metabolisme, yaitu:

1. Anaerob (tanpa oksigen), hanya untuk karbohidrat, terjadi di sitosol.

2. Aerob (dengan oksigen), karbohidrat, lemak, dan protein, terjadi di mitokondria.

Setiap mol glukosa dalam proses anaerob yang terjadi di sitoplasma/sitosol

menghasilkan 2 ATP, sedangkan pada proses aerob yang terjadi di mitokondria

menghasilkan 36 ATP, sehingga total produksinya sebanyak 38 ATP (304 kkal/mol).

Tiap mol glukosa dapat memberikan energi sebesar 686 kkal, sehingga energi yang

tersisa dirubah dalam bentuk panas, kecuali di otot yang digunakan untuk melakukan

beberapa bentuk kerja di luar tubuh. Hasil dari proses metabolisme yang terjadi di otot,

berupa kumpulan proses kimia yang mengubah bahan makanan menjadi dua bentuk,

yaitu energi mekanik dan energi panas. Proses dari pengubahan makanan dan air

menjadi bentuk energi. Sedangkan untuk setiap mol lemak menghasilkan 2340 kkal

(3,5 kali dibanding glukosa) atau sebanyak 146 ATP.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H20 + ENERGY

Sebagian besar energi yang dirubah menjadi panas digunakan untuk :

Membentuk panas inti di dalam tubuh.

Menyiapkan suhu optimal untuk kerja enzim.

Merenggangkan sistem arteri sehingga menyebabkan reservoar energi potensial.

Pada saat darah mengalir melalui pembuluh darah kapiler, gesekan dari lapisan

darah yang mengalir satu sama lain terhadap dinding pembuluh mengubah energi

ini menjadi panas.

Simpanan energi kinetik untuk pergerakan molekul-molekul.

Mitokondria dinamakan “pusat energi” bagi sel, karena menyaring energi dari zat gizi

dan oksigen dan selanjutnya menyediakan sebagian besar energi (95%) yang diperlukan

agar sel dapat melakukan fungsinya. Jumlahnya dalam setiap sel berbeda (dari puluhan

sampai ribuan), tergantung pada jumlah energi yang diperlukan oleh setiap sel, dan

mitokondria mengadakan replikasi sendiri sampai tercapai jumlah yang dapat

memenuhi kebutuhan energi sel. Di dalam sel, bahan makanan secara kimia bereaksi

dengan oksigen dibawah pengaruh berbagai enzim yang mengawasi kecepatan reaksi

dan menyalurkan energi yang dikeluarkan dalam arah yang tepat. Energi yang

dihasilkan membentuk ATP, yang kemudian ditransfer keluar mitokondria menuju

semua bagian sitoplasma dan nukleoplasma. Adapun, energi digunakan untuk memberi

tenaga pada fungsi-fungsi sel. Oleh karena itu, ATP dinamakan sebagai bentuk energi

sel karena dapat disimpan dan dibentuk kembali.

Berdasarkan hukum termodinamik I : Jumlah energi selalu tetap, tidak dapat dibuat

atau dihilangkan, tetapi dapat dirubah bentuk. Perubahan bentuk (konversi) energi

umumnya bersifat reversibel. Berdasarkan energi panas yang dihasilkan energi dapat

dikelompokkan dalam:

1. Endergonic – energi panas berada di dalam tubuh.

2. Exergonic – energi panas dikeluarkan dari dalam tubuh.

B. Metabolisme

Metabolisme adalah jumlah keseluruhan reaksi kimia dan fisik dan pengubahan

energy dalam tubuh yang menopang dan mempertahankan kehidupan.

C. Jalur Reaksi Metabolisme

Sebagian besar jalur reaki metabolisme terjadi secara reversibel. Berdasarkan reaksi

metabolisme ini dikelompokkan dalam 2 jenis, yaitu :

Biosynthetic atau anabolisme : sintesis molekul menjadi molekul yang lebih

besar; mem-butuhkan energi; dan merupakan reaksi endergonik.

Degradative atau KATABOLISME – memecah molekul besar menjadi mulekul

yang lebih kecil; menghasilkan energi; merupakan reaksi eksergonik; dan

respirasi aerobik.

Enzim : merupakan molekul katalitik (biological catalysts) yang berfungsi

mempercepat reaksi bikimiawi, tersusun dari protein dan beberapa dari RNA. Fungsi

enzim semakin meningkat ketika lingkungan sel berada dalam temperatur, pH dan

salinitas yang sesuai dengan kerja masing-masing enzim.

1. Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme karbohidrat meliputi : (1) Glikolisis (2) Glukoneogenesis, (3)

glikogenolisis, (4) Glicogen synthesis, (5) metabolism Galaktose, (6) metabolism

fruktose and manose, (7) Glyoxylate pathway, dan (8) siklus asam sitrat (Kreb’s)

2. Metabolisme Lemak

Reaksi metabolisme lemak meliputi : (1) Lipolisis (hormone sensitive lipase), (2)

Carnitine shuttle (fatty acid uptake), (3) Mitochondrial β-oxidation, (4) Peroxisomal β-

oxidation, (5) Glycerol catabolism, (6) Fatty acid synthesis, (7) Fatty acid elongation

and desaturation, (8) Triacylglyceride synthesis, (9) Phospholipids biosynthesis, (10)

Synthesis and utilization of ketone bodies, (11) Sphingolipid and ceramide synthesis

(lihat teksbook biokimia).

3. Metabolisme Energi

Reaksi metabolisme energi terjadi melalui : (1) Posporilasi Oksidative, dan (2)

sintesis ATP (lihat teksbook biokimia).

D. Kecepatan Metabolisme

Kecepatan metabolisme adalah jumlah energi total yang dibutuhkan per unit

waktu. Pengukuran kecepatan metabolisme menggunakan Basal Metabolic Rate

(BMR). BMR adalah kecepatan metabolisme dalam keadaan standar (subjek dalam

keadaan fisik dan dan mental istirahat tetapi tidak tidur dalam temperatur nyaman dan

tidak makan selama 12 jam).  Pada kondisi BMR, energi sebagian besar digunakan

untuk mempertahankan kondisi vegetatif tubuh atau untuk aktivitas kelenjar, jantung,

liver, ginjal dan otak.

Proses metabolisme juga dikontrol oleh hormon-hormon. Hormon yang ikut

meregulasi metabolisme adalah hormon tiroid, glukagon, epinephrine, kortisol, dan

hormon pertumbuhan.

1. Hormon Tiroid, dapat meningkatkan konsumsi oksigen dan produksi panas pada

sebagian besar jaringan tubuh, yang disebut dengan efek kalorigenik, melalui

mengurangan produksi ATP

2. Epinephrine, meningkatkan BMR dengan efek kalorigenik. Epinephrine

menstimulasi katabolisme glikogen dan triasilgliserol.

3. 3. Glukagon, merangsang pembongkaran simpanan glukosa hingga gula darh

kembali normal (glikogenolisis), dan meningkatkan penggunaan lemak (lipolisis).

4. 4. Kortisol, menghambat metabolisme lemak dan karbohidrat, dengan

menstimulasi proses glukoneogenesis dan lipolisis, meningkatkan protein

katabolisme, menurunkan penyerapan glukose pada sel otot dan sel lemak, dan

meningkatkan pemecahan triasilgliserol.

5. Growth hormone, menstimulasi pertumbuhan dan anabolisme protein.

SUHU TUBUH,PENGATURAN SUHU1. SUHU TUBUH NORMAL

Suhu inti dan suhu kulit. Suhu tubuh bagian dalam yaitu “inti” dari tubuh

di pertahankan sangat konstan,sekitar 1oF (0,6oC) dari hari ke hari, kecuali bila

seseorang mengalami demam. Bahkan pada orang yang telanjangdapat ter

pajan dengan suhu yang rendah sampai 55oF atau suhu yang tinggi sampai

130oF dalam udara kering.dan tetep dapat mempertahankan suhuinti yang hampir

mendekati konstan. Mekanisme untuk pengaturan suhu tubuh menggambarkan

system pengendalian yang di buat dengan sangat baik. Tujuan dari bab ini

adalah untuk membahas cara kerja system tersebut sewaktu dalam keadaan

sehat dan sakit.

Suhu kulit berbeda dengan suhu inti, dapat naik dan turun sesuai dengan suhu

lingkungan. Suhu kulit merupakan suhu yang penting apabilakita merujuk pada

kemampuan kulit untuk melepaskan panas ke lingkungan.

Suhu inti normal. Tidak ada suhu inti yang dapat dianggap normal,

karena pengukuran yang dilakukan pada sebagian besar orang yang sehat

memperlihatkan rentangsuhu normal yang di ukur per oral, mulai dari 97OF

(36OC)sampai lebih dari 99,5OF (37,5OC) suhu inti normal rata-rata secara umum

adalah antara 98,0OF dan 98,6o F bila diukur per oral,dan kira-kira1oF lebih tinggi

bila di ukur per rectal.

Suhu tubuh meningkat selama olahraga dan bervariasi pada suhu

lingkungan yang ekstrim, karena mekanisme pengaturan suhu tidaklahsempurna.

Bila di bentuk panas yang berlebihan di dalam tubuh karna kerja fisik yang

melelahkan, suhu akan meningkat sampai101o hingga 104oF sebaliknya,ketika

tubuh terpajan dengan suhu yang dingin, suhu dapat turun sampai dibawah nilai

96oF.

2. Pengaturan suhu dikendalikan oleh keseimbangaan antara pembentukan

panas dan kehilangan panas.

Bila laju pembentukan panas di dalam tubuh lebih besar dari pada laju

hilangnya panas, panas akan timbul di dalam tubuh dan suhu tubuh akan

meningkat, sebalaiknya bila kehilangan panas lebih besar, panas tubuh dan suhu

tubuh akan menurun.

a. Pembentukan panas

Pembentukan panas adalah produk utama metabolism. Yang

menentukan laju pembentukan panas,yang disebut laju metabolism

tubuh.

Factor-faktor yang paling penting

1. Laju metabolisme basal sesuai sel tubuh

2. Laju metabolisme tambahan yang disebabkan oleh aktivitas

otot,termasuk kontraksi otot yang disebabkan oleh menggigil.

3. Metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh tiroksin, ( dan

sebagian kecil hormon lain, seperti hormon tumbuhan dan

testosteron) terhadap sel.

4. Metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh epinefrin,

norepinefrin, dan perangsang simpatis terhadap sel.

5. Metabolisme tambahan yang disebabkan oleh meningkatnya aktivitas

kimiawi di dalam sel sendiri, terutama bilasuhu didalam sel meningkat.

6. Metabolisme tambahan yang diperlukan untuk, pencernaan, absorpsi

dan penyimpanan makanan ( efek termogenik makanan),

b. Kehilangan panas

Sebagian besar pembentukan panas di dalam tubuh dihasilkan di

organ dalam, terutama di hati, otak, jantung, dan otot rangka selama

berolahrga. Kemudian panas ini dihantarkan dari organ dan jaringan yang

lebih dalam ke kulit, yang kemudian dibuang ke udara danlingkungan

sekitarnya.

Di tentukan oleh dua factor.

Sebrapa cepat panas yang dapt dikonduksidari tempat asal panas

dihasilkan, yakni dari dalam inti tubuh ke kulit.

Seberapa cept panas kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke

lingkungan.

Faktor Yang Mempengaruhi Suhu Tubuh

1. Kecepatan metabolisme basal

Kecepatan metabolisme basal tiap individu berbeda-beda. Hal ini memberi dampak jumlah panas yang diproduksi tubuh menjadi berbeda pula. Sebagaimana disebutkan pada uraian sebelumnya, sangat terkait dengan laju metabolisme.

2. Rangsangan saraf simpatis

Rangsangan saraf simpatis dapat menyebabkan kecepatan metabolisme menjadi 100% lebih cepat. Disamping itu, rangsangan saraf simpatis dapat mencegah lemak coklat yang tertimbun dalam jaringan untuk dimetabolisme. Hamper seluruh metabolisme lemak coklat adalah produksi panas. Umumnya, rangsangan saraf simpatis ini dipengaruhi stress individu yang menyebabkan peningkatan produksi epineprin dan norepineprin yang meningkatkan metabolisme.

3. Hormone pertumbuhan

Hormone pertumbuhan ( growth hormone ) dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme sebesar 15-20%. Akibatnya, produksi panas tubuh juga meningkat.

4. Hormone tiroid

Fungsi tiroksin adalah meningkatkan aktivitas hamper semua reaksi kimia dalam tubuh sehingga peningkatan kadar tiroksin dapat mempengaruhi laju metabolisme menjadi 50-100% diatas normal.

5. Hormone kelamin

Hormone kelamin pria dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira 10-15% kecepatan normal, menyebabkan peningkatan produksi panas. Pada perempuan, fluktuasi suhu lebih bervariasi dari pada laki-laki karena pengeluaran hormone progesterone pada masa ovulasi meningkatkan suhu tubuh sekitar 0,3 – 0,6°C di atas suhu basal.

6. Demam ( peradangan )

Proses peradangan dan demam dapat menyebabkan peningkatan metabolisme sebesar 120% untuk tiap peningkatan suhu 10°C.

7. Status gizi

Malnutrisi yang cukup lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20 – 30%. Hal ini terjadi karena di dalam sel tidak ada zat makanan yang dibutuhkan untuk mengadakan metabolisme. Dengan demikian, orang yang mengalami mal nutrisi mudah mengalami penurunan suhu tubuh (hipotermia). Selain itu, individu dengan lapisan lemak tebal cenderung tidak mudah mengalami hipotermia karena lemak merupakan isolator yang cukup baik, dalam arti lemak menyalurkan panas dengan kecepatan sepertiga kecepatan jaringan yang lain.

8. Aktivitas

Aktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan (aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 – 40,0 °C.

9. Gangguan organ

Kerusakan organ seperti trauma atau keganasan pada hipotalamus, dapat menyebabkan mekanisme regulasi suhu tubuh mengalami gangguan. Berbagai zat pirogen yang dikeluarkan pada saai terjadi infeksi dapat merangsang peningkatan suhu tubuh. Kelainan kulit berupa jumlah kelenjar keringat yang sedikit juga dapat menyebabkan mekanisme pengaturan suhu tubuh terganggu.

10. Lingkungan

Suhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, artinya panas tubuh dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin. Begitu juga sebaliknya, lingkungan dapat mempengaruhi suhu tubuh manusia. Perpindahan suhu antara manusia dan lingkungan terjadi sebagian besar melalui kulit.

Proses kehilangan panas melalui kulit dimungkinkan karena panas diedarkan melalui pembuluh darah dan juga disuplai langsung ke fleksus arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang mengandung banyak otot. Kecepatan aliran dalam fleksus arteriovenosa yang cukup tinggi (kadang mencapai 30% total curah jantung) akan menyebabkan konduksi panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu tubuh.

Sistem insulator tubuh

Kulit, jaringan subkutan, dan terutama lemak dijaringn subkutan bekerja secara ber

sama-sama sebagai insulator panas tubuh. Lemak penting karna penyaluran panas disini

hanya sepertiga bila dibandingkan jaringan lain.Bila tidak ada darah yang mengalir dari

organ dalam yang panas ka kulit, daia penyakat yang dimiliki oleh tubuh laki-laki normal kira-

kira sebanding dengan tia perempat dari daya penyakit pada akaian biasa. Pada

perempuan, daia penyekatan ini bahkan lebih baik.

Daya penyekatan yemg terletak di bawah kulit merupakan alat yang efektif untuk

mempertahankan suhu inti internal yang normal, meskipun dapat juga memungkinkan agar

suhu kulit dapat mendekati suhu lingkungan.

2. Aliran darah ke kulit dari inti tubuh menyediakan terjadinya pemindahan

panas

Pebuluh darah tersebar dengan sangat luas di bawah kulit. Bagian yang

penting terutama adalah pleksus venosus yang di suplai oleh aliran darah dari

kapiler kulit . pada bagian tubuh yang paling banyak terpajan tangan, kaki, dan

telinga. Darah juga disuplai langsung ke pleksus diari arteri kecil melalui

anastomosis arterivernoasa yang memiliki lapisan otot yang tebal.

Kecepatan aliran darah ke pleksus venosus dikulit dapat sangt berbeda,

diawali dari sedikit di atas nol sampai sebesar 30% dari total curah jantung.

Kecepatan aliran darah yang tinggi menyebabkan konduksi panas yang

disalurkan dari inti tubuh ke tubuh jadi sangat efusien, sedangkan penurunan

kecepatan aliran darah akan sedikit menurunkan konduksi panas daru inti tubuh.

Secara kuantitatip epeksuhu udara lingkungan pada konduktasi panas

dari inti kepermukaan kulit dan kemudian konduktasinya ke udara. Peningkatan

konduktans panas yang hampir delapan kali lipat antara keadaanvasokonstriksi

penuh dan keadaan vasodilatasi penuh.

a. Pengaturan konduksi panas ke kulit oleh sistem saraf simpatis

Konduksi panas ke kulit oleh darah diatur oleh derajat vasokonstriksi

arteriol dan anastomosis arteriovenosa yang menyuplai darah ke pleksus

venosus kulit.vasokontriksi ini hampir seluruhnya diontrol oleh system saraf

simpatis yang meberikan respons terhadap perubahan suhu inti tubuh dan

perubahan suhu lingkungan.

Fisika dasar mengenal bagai mana panas menghilang dari permukaan

kulit

Berbagai cara yang mejelaskan mengenai penas yang hilang dari kulit

ke lingkungan, cara tersebut meliputi radiasi, konduksi, dan evaporasi.

1. Radiasi : pada orang telanjang yang sedang duduk pada suhu kamar

yang normal, sekitar 60% dari kehilangan panas total adalah melalui

radiasi.

Kehilangan panas melalui radiasi berarti kehilangan dalam bentuk

gelombang panas infra merah, sutugelombang elktero magnetic.

Sebagian besar galombang panas infra merah yang memancar dari

tubuh memiliki panjang gelimbang 5 sampai 20 mikrometer, saekitar 10

sampai 30 kali panjang gelombang cahaya. Semua benda yang tidak

suhu nol absolute memancarkan panas seperti gelombang tersebut.

Tubuh manusia menyebarkan gelombang panas ke segala penjuru.

Gelombang panas juga dipancarkan dari dinding ruangan dan benda-

benda lain ke tubuh. Bila suhu tubuh lebih besar dari suhu lingkungan

jumlah panas yang lebih besar akan dipancarkan keluar dari tubuh dari

pada yang di pancarkan ke tubuh.

2. Konduksi : hanya sejumlah kecil panas yakni sekitar 3% yang biasanya

hilang dari tubuh melalui konduksi langsung dari permukaan tubuh ke

badan-badan padat, seperti kursi atau tempat tidur. Sebaliknya,

kehilangan panas melalui konduksi ke udara mencerminkan kehilangn

panas tubuh yang cukup besar ( kira-kira 15% ) walaupun dalam keadaan

normal.

Diingatkan kembali bahwa panas sebenarnya adalah energy kinetic dari pergerakan

molekul, dan molekul-molekul yang menyusun kulit terus-menerus mengalami gerakan

vibrasi. Sebagian besar energy dari gerakan ini dapat dipindahkan ke udara bila suhu udara

lebih dingin dari kulit, sehngga meningkatkan kecepatan gerakan molekul-molekul udara.

Jadi lagi kehilangan panas dari tubuh ke udara, karena jumlah panas yang di

konduksikan dari udara ketubuh berada dalam keadaan seimbang. Oleh karena itu,

konduksi panas dari tubuh ke udara mempunyai keterbatasan, kecuali udara panas

bergerak menjauhi kulit, sehingga udara baru, yang tidak panas secara terus-menereus

bersentuhan dengan kulit, phenomena ini disebut konveksi udara.

3. Konveksi. Perpindahan panas dari tubuh melalui udara konveksi sedcara

umum disebut kehilangan panas melalui konveksi. Sebenarnya,

pertama-tama harus dikonduksi ke udara dan kemudian dibawa melalui

aliran udara konveksi.

Sejumlah kecil konveksi hampir selalu terjadi sekitar tubuh akibat kecendrungan

udara di sekitar kulit untuk naik sewaktu menjadi panas. Oleh karena itu, pada orang

telanjang yang duduk di ruangan yang nyaman tanpa gerakan udara udara yang besar,

akan kehilangan sekitar 15 persen dari total panas yang melalui konduksi ke udara dan

kemudian melalui konveksi udara yang menjauhi tubuhnya.

4. Evaporasi. Bila air berevaporasi dari permukaan tubuh, panas sebesar

0,58 kalori (kilokalori) akan hilang setiap satu gram air yang mengalami

evaporasi. Bahkan bila orang tersebut tidak berkeringat, air masih

berevaporasi secara tidak kelihatan dari kulit dan paru dengan kecepatan

sekitar 600 sampai 700 ml/hari. Hal ini menyebabkan kehilanagan panas

yang terus menerus dengan kecepatan 16 sampai 19 kalori per jam.

Evaporasi melalui kulit dan paru yang tidak kelihatan ini tidak dapat

dikendalikan untuk tujuan pengaturan karena evaporasi tersebut

dihasilkan dari difusi molekul air yang terus-menerus melalui permukaan

kulit dan sistem pernapasan. Akan tetapi, kehilangan panas melaui

evaporasi keringat dapat dikendalikan dengan pengaturan kecepatan

berkeringat.

Evavorasi merupakan mekaisme pendinginan yang dibutuhkan pada suhu uadara

yang sangat tinggi. Selama suhu kulit lebih tinggi dari suhu lingkungan, panas dapat hilang

melalui radiasi dan konduksi. Tetapi ketika suhu lingkungan menjadi tinggi dari suhu kulit,

bukan justru menghilangkan panas, tetapi tubuh memperoleh panas melaui radiasi dan

konduksi. Dalam keadaan seperti ini, satu-satunya cara agar tubuh dapat melepaskan

panas adalah evaporasi.

Oleh sebab itu, setiap faktor yang mencegah evaporasi yang adekuat ketika suhu

lingkungan menjadi lebih tinggi dari suhu kulit akan menyebabkan suhu tubuh internal

meningkat. Hal ini kadang terjadi pada manusia yang dilahirkan dengan kelaiinan kelenjar

keringat congenital. Orang ini dapat tahan pada suhu dingin seperti halnya pada orang

normal, tetapi orang tersebut hampir mati akibat heat stroke di daerah tropis, karena tanpa

sistem pendinginan evaporative, orang ini tidak dapat mencegah peningkatan suhu tubuh

ketika suhu udara lebih tinggi dari suhu tubuh.

Berkeringat dan Pengaturannya oleh Sistem Saraf Otonom

Rangsangan area preoptik di bagian anterior hipotalamus baik secara listrik atau

oleh panas yang berlebihan akan menyebabkan berkeringat impuls saraf dari area yang

menyebabkan berkeringat ini dihantarkan melalui jaras otonom ke modula spinalis mengalir

ke kulit di seluruh tubuh.

Diingat kembali dari pembicaraan tentang sistem saraf otonom, kelenjar keringat

dipersarafi oleh serabut-serabut saraf kolinergik (serabut saraf yang menyekresikan

asetilkolin, tetapi berjalan bersama dengan saraf simpatis di serabut adrenergik). Kelenjar ini

juga dapat dirangsang dibeberapa tempat oleh efinefrin atau norepinefrin yang bersirkulasi

dalam darah, walau pun kelenjar itu sendiri tidak memiliki sistem persarafan adrenergic. Hal

ini penting selama melakukan olahraga, saat hormon ini disekresikan oleh modula adrenal

dan tiubuh perlu melepaskan panas melepaskna panas yang berlebih dan dihasilkan oleh

otot yang aktif.

Mekanisme Sekresi Keringat.

Seperti juga pada kelenjar lainnya, bagian sekretorik kelenjar keringat menyekresi

cairan yang disebut sekret primer atau sekret precursor, kemudiaan konsentrasi zat-zat

dalam cairan tersebut dimodifikasi sewaktu cairan itu mengalir melalui duktus.

Sekret precursor adalah hasil sekresi aktif dari sel-sel epitel yang melapisi bagian

yang bergulung dari kelenjar keringat. Serabut saraf simpatis kolinegik berakhir pada atau

dekat sel-sel kelenjar yang mengeluarkan sekret tersebut.

Komposisi sekret prekursor mirip yang terdapat pada plasma, namun tidak

mengandung protein plasma. Konsentrasi natrium 142 mEq/liter dan klorida sekitar 104

mEq/liter, dengan konsentrasi lain yang lebih kecil bila di bandingkan di dalam plasma.

Sewaktu larutan prekursor ini mengalir di bagian duktus kelenjar, larutan ini mengalami

modifikasi melalui reabsorpsi sebagian besar ion natrium dan klorida. Tingkat reabsorpsi ini

bergantung pada kecepatan berkerringat, seperti diuraikan berikut ini:

Apabila kelenjar hanya sedikit dirangsang, cairan prekursor mengalir melalui duktus

dengan lambat. Dalam hal ini, pada dasarnya ion natrium dan klorida diabsorbsi, dan

konsentrasi masing-masing ion ini turun menjadi 5 mEq/liter. Hal ini mengurangi tekanan

osmotic cairan keringat tersebut hingga nilai yang sangat rendah sehinnga sebagian besar

cairan kemuadian juga direabsorbsi, yang memekatkan sebagian besar kandungan unsure

lainnya. Oleh karena itu, pada kecepatan berkerigat yang rendah, kandungan seperti urea,

asam laktat, dan ion kalium biasanya konsentrasinya sangat tinggi.

Sebaliknya, bila kelenjar keringat dirangsang dengan kuat oleh sistem saraf simpatis,

sekret prekursor dibentuk dalam jumlah yang banyak, dan duktus kini hanya mereabsorbsi

natrium klorida dalam jumlah yang lebih sedikit dari setegahnya; konsentrasi dari ion-ion

natrium dan klorida kemudian biasanya meningkat (pada ornag yang tidak dapat

menyesuaikan diri dengan iklim) sampai tingkat maksimum sekitar 50 sampai 60 mEq/L,

sedikit lebih rendah dari setengah konsentrasinya di dalam plasma. Lebih lanjut lagi,

keringat mengalir melalui tubulus kelanjar begitu cepatnya sehingga hanya sedikit air yang

direabsorbsi. Oleh karena itu, konsentrasi unsure terlarut dari keringat hanya sedikit

meninggkat urea menjadi sekitar dua kali dari plasma, asam laktat sekitar 4 kali, dan kalium

sekitar 1,2 kali.

Bila orang belum menyesuaikan diri dengan iklim panas, ia akan mengalami

kehilangan natrium klorida di dalam keringat dalam jumlah yang bermakna. Kehilangan

elektrolit akan jauh lebih sedikit, meskipun peningkatan berkeringat telah di tingkatkan.

Mekanisme penurunan suhu bila tubuh terlalu panas

Sistem pengatur suhu menggunakan tiga mekanisme penting untuk menurunkan panas

tubuh ketika suhu tubuh menjadi sangat tinggi:

1. Vasodilitasi pembuluh darah kulit. Pada hampir semua area di dalam tubuh,

pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat. Hal ini disebabkan oleh hambatan

pusat simpatis di hipotalamus posterior yang menyebabkan vasokonstriksi.

Vasodilitasi penuh akan meningkat kecepatan pemindahan panas ke kulit sebanyak

delapan kali lipat.

2. Berkeringat. Efek dari peningkatan suhu tubuh untuk menyebabkan berkeringat

ketika suhu inti tubuh meningkat di atas nilai kritis 37˚C (98,6˚F). peningkatan suhu

tubuh tambahan sebesar 1˚C, menyebabkan pengeluaran keringat yang cukup

banyak untuk membuang 10 kali kecepatan pembentukan panas tubuh basal.

3. Penurunan pembentukan panas. Mekanisme yang menyebabkan pembentukan

panas yang berlebihan, seperti menggigil dan termogenesis kimia, di hambat dengan

kuat.

Mekanisme peningkatan suhu saat tubuh terlalu dingin

Ketika tubuh terlalu dingin, sistem pengaturan suhu mengadakan prosedur yang tepat

berlawanan. Yaitu:

1. Vasokonstriksi kulit di seluruh tubuh. Hal ini disebabkan oleh rangsangan dari pusat

simpatis hipotalamus posterior.

2. Piloereksi. Piloereksi berarti rambut “berdiri pada akarnya.” Rangsangan simpatis

menyababkan otot arektor pili yang melekat ke folikel rambut berkontraksi, yang

menyebabkan rambut berdiri tegak. Hal ini tidak penting pada manusia, tetapi pada

hewan yang lebih rendah, hewan tersebut untuk membentuk lapisan tebal “isolator

udara” yang bersebelahan dengan kulit, sehingga pemindahan panas kelingkungan

sangat di tekan.

3. Peningkatan termogenesis (pembentukan panas). Pembentukan panas oleh sistem

metabolism meningkat dengan memicu terjadinya menggigil, rangsangan simpatis

untuk pembentukan panas, dan sekresi tiroksin.

Rangsangan hipotalamus terhadap menggigil

Terletak pada bagian dorso medial dari hipotalamus posterior dekat dinding ventrikel

ketiga adalah suatu area yang disebut pusat motorik primer untuk menggigil. Area ini

normalnya di hambat oleh sinyal dari pusat panas di area preoptik-hipotalamus anterior

tetapi di rangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medulla spinalis. Sinyal tersebut

meningkatkan tonus otot rangka di seluruh tubuh dengan meningkatkan aktivitas neuron-

neuron motorik anterior. Ketika tonus meningkat di atas nilai kritis tertentu, proses menggigil

di mulai. Kemungkinan hal tersebut di hasilkan dari osilasi umpan balik mekanisme reflex

ragangan dari gelondong otot.

Eksitasi simpatis “kimiawi” pada pembentukan panas. Seperti yang telah di

bahas di bab 72, peningkatan perangsangan simpatis maupun norepinefrin dan epinefrin

yang bersikulasi dalam darah dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolism

seluler dengan cepat. Efek ini disebut termogenesis kimia. Hal tersebut sebagian di hasilkan

dari norepinefrin dan epinefrin untuk memisahkan fosforilasi oksidatif.

Derajat termogenesis kimia yang terjadi pada hewan hamper selalu sebanding

dengan jumlah lemak coklat yang di kandung di jaringan hewan. Lemak ini merupakan jenis

lemak yang banyak mengandung mitokondria khusus tempat terjadinya pemisahan oksidasi.

Proses penyesuaian diri terhadap iklim sangat mengaruhi intensitas termogenesis

kimia; beberapa hewan, seperti tikus, yang telah terpajan dengan lingkungan yang dingin

selama beberapa minggu, memperlihatkan peningkatan pembentukan panas sebesar 100

sampai 500 persen bila terpajan secara tiba-tiba dengan udara dingin, sebaliknya, pada

hewan yang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim, memberikan respons dengan

meningkatkan pembentukan, panas kira-kira sepertiganya.

Pada manusia dewasa, yang hamper tidak memiliki lemak coklat jarang sekali

termogenesis kimia meningkatkan kecepatan pembentukan panas lebih dari 10 sampai 15

persen. Akan tetapi bayi, pada bayi, yang memang memiliki sejumlah kecil lemak coklat

pada ruang interskapula, termogenesis kimia dapat meningkatkan kecepatan pembentukan

panas sebesar 100 persen.

Peningkatan keluaran tiroksin sebagai penyebab peningkatan pembentukan

panas jangka panjang.

Pendinginan di area preoptik-hipotalamus anterior juga meningkatkan pembentukan

hormone neurosekretorik thyrotropin-releasing hormone oleh hipotalamus. Hormone ini di

angkut melalui vena porta hipotalamus ke kelenjar hipofisis anterior, tempat hormone

merangsang sekresi thyroid-stimulating hormone.

Selanjutnya thyroid-stimulating hormone merangsang peningkatan keluaran tiroksin

oleh kelenjar tiroid. Peningkatan metabolisme ini tidak terjadi segera tetapi membutuhkan

waktu beberapa minggu.

DEMAM

Demam adalah keadaan ketika suhu tubuh meningkat

melebihi suhu tubuh normal. Demam adalah istilah umum, dan

beberapa istilah lain yang sering digunakan adalah pireksia atau

febris. Apabila suhu tubuh sangat tinggi (mencapai sekitar 40°C),

demam disebut hipertermi.

Demam dapat disebabkan gangguan otak atau akibat

bahan toksik yang mempengaruhi pusat pengaturan suhu. Zat

yang dapat menyebabkan efek perangsangan terhadap pusat pengaturan suhu sehingga

menyebabkan demam disebut pirogen. Zat pirogen ini dapat berupa protein, pecahan

protein, dan zat lain, terutama toksin polisakarida, yang dilepas oleh bakteri toksik atau

pirogen yang dihasilkan dari degenerasi jaringan tubuh dapat menyebabkan demam selama

keadaan sakit.

Mekanisme demam dimulai dengan timbulnya reaksi tubuh terhadap pirogen. Pada

mekanisme ini, bakteri atau pecahan jaringan akan difagositosis oleh leukosit darah,

makrofag jaringan, dan limfosit pembunuh bergranula besar. Seluruh sel ini selanjutnya

mencerna hasil pemecahan bakteri dan melepaskan zat interleukin-1 ke dalam cairan tubuh,

yang disebut juga zat pirogen leukosit atau pirogen endogen. Interleukin-1 ketika sampai di

hipotalamus akan menimbulkan demam dengan cara meningkatkan temperature tubuh

dalam waktu 8 – 10 menit. Interleukin-1 juga menginduksi pembentukan prostaglandin,

terutama prostaglandin E2, atau zat yang mirip dengan zat ini, yang selanjutnya bekerja di

hipotalamus untuk membangkitkan reaksi demam.

Pada saat terjadi demam, gejala klinis yang timbul bervariasi tergantung pada fase

demam, meliputi fase awal, proses, dan fase pemulihan (defesvescence). Tanda-tanda ini

muncul sebagai hasil perubahan pada titik tetap dalam mekanisme pengaturan suhu tubuh.

Fase-fase Terjadinya Demam

Fase I: awal (awitan dingin atau menggigil)

o Peningkatan denyut jantung

o Peningkatan laju dan kedalaman pernafasan

o Menggigil akibat tegangan dan kontraksi otot

o Kulit pucat dan dingin karena vasokontriksi

o Merasakan sensasi dingin

o Dasar kuku mengalami sianosis karena vasokontriksi

o Rambut kulit berdiri

o Pengeluaran keringat berlebihan

o Peningkatan suhu tubuh

Fase II: proses demam

o Proses menggigil lenyap

o Kulit terasa hangat / panas

o Merasa tidak panas atau dingin

o Peningkatan nadi dan laju pernafasan

o Peningkatan rasa haus

o Dehidrasi ringan hingga berat

o Mengantuk, delirium, atau kejang akibat iritasi sel saraf

o Lesi mulut herpetik

o Kehilangan nafsu makan ( jika demam memanjang )

o Kelemahan, keletihan, dan nyeri ringan pada otot akibat katabolisme protein

Fase III: pemulihan

o Kulit tampak merah dan hangat

o Berkeringat

o Menggigil ringan

o Kemungkinan mengalami dehidrasi

Pada mekanisme tubuh alamiah, demam yang terjadi dalam diri manusia bermanfaat

sebagai proses imun. Pada proses ini, terjadi pelepasan interleukin-1 yang akan

mengaktifkan sel T. suhu tinggi ( demam ) juga berfungsi meningkatkan keaktifan ( kerja )

sel T dan B terhadap organisme pathogen. Namun konsekuensi demam secara umum

timbul segera setelah pembangkitan demam (peningkatan suhu). Perubahan anatomis kulit

dan metabolisme menimbulkan konsekuensi berupa gangguan keseimbangan cairan tubuh,

peningkatan metabolisme, juga peningkatan kadar sisa metabolisme. Selain itu, pada

keadaan tertentu demam dapat mengaktifkan kejang.

Penatalaksanaan Anak yang Mengalami Demam

Bila anak mengalami demam, yang dapat kita lakukan adalah :

1. Kenakan pakaian yang tipis pada anak, dan hanya gunakan seprai atau

selimut tipis pada tempat tidur. Pakaian dan selimut yang berlapis-lapis hanya

akan menyebabkan panas terperangkap serta dapat menyebabkan suhu

badan naik.

2. Beri anak banyak minum. Anak-anak menjadi lebih mudah dehidrasi pada

waktu menderita panas. Minum air membuat mereka merasa lebih baik dan

mencegah dehidrasi.

3. Beri anak banyak istirahat, agar produksi panas yang diproduksi tubuh

seminimal mungkin.

4. Beri kompres di beberapa bagian tubuh, seperti ketiak, lipatan paha, leher

belakang.

5. Beri obat penurun panas seperti paracetamol, asetaminofen.

Menurut Tamsuri Anas (2007), suhu tubuh dibagi menjadi :

a. Hipotermi, bila suhu tubuh kurang dari 36°C

B. Normal, bila suhu tubuh berkisar antara 36 - 37,5°C

C. Febris / pireksia, bila suhu tubuh antara 37,5 - 40°C

D. Hipertermi, bila suhu tubuh lebih dari 40°C