Mereka adalah serangkaian perubahan kimia yang terjadi pada sel hidup di mana energi diberikan kepada tubuh untuk melakukan proses dan aktivitas vital.
Proses fisik dan kimia yang terjadi di dalam tubuh yang mengubah atau menggunakan energi ini terutama:
pernapasan.
Proses peredaran darah.
Kontrol suhu tubuh.
Kontraksi otot.
Pencernaan makanan dan nutrisi.
Pembuangan limbah melalui urin dan feses.
Fungsi otak dan saraf.
Dalam metabolisme, semua reaksi kimia yang terjadi dalam suatu organisme menyebabkan molekul kompleks terurai untuk menghasilkan energi dan melalui proses ini energi juga digunakan untuk membentuk molekul baru.
Contoh reaksi metabolisme adalah reaksi yang terjadi ketika seseorang makan satu sendok makan gula.
Begitu berada di dalam tubuh, molekul gula terurai menjadi molekul yang lebih sederhana dengan pelepasan energi.
Energi tersebut kemudian digunakan oleh tubuh untuk berbagai tujuan, seperti menjaga suhu tubuh atau menciptakan molekul baru di dalam tubuh.
Proses pencernaan
Proses metabolisme dimulai di dalam tubuh setelah makanan dikonsumsi.
Dalam proses metabolisme, energi dari makanan yang kita makan sehari-hari diolah menjadi energi yang dibutuhkan untuk melakukan segala aktivitas yang kita lakukan, termasuk berpikir dan tumbuh.
Ada protein khusus di dalam tubuh yang mengontrol semua reaksi kimia yang terjadi selama metabolisme, dan setiap reaksi kimia yang terjadi dikoordinasikan dengan fungsi lain di dalam tubuh.
Metabolisme semua bentuk kehidupan adalah proses konstan yang dimulai pada saat pembuahan dan mencapai puncaknya ketika tubuh mati.
Jika metabolisme berhenti, makhluk hidup mati.
Salah satu cara untuk mengetahui cara kerja proses metabolisme dimulai dari tumbuhan.
Pertama, benih memulai proses metabolismenya untuk mengembangkan akar dan batang.
Tumbuhan ini untuk mengembangkan fungsi metabolismenya menggunakan sinar matahari dari mana ia menyerap energi.
Energi ini, bersama dengan molekul klorofil, membangun gula dari air yang diserapnya dan dari karbon dioksida.
Proses ini disebut fotosintesis.
Pada saat hewan dan manusia menelan, tumbuhan menyerap energi ini dalam bentuk gula, bersama dengan bahan kimia lain yang penting untuk pembentukan sel.
Tubuh kemudian memecah gula sehingga energi yang dilepaskan dapat didistribusikan dan digunakan sebagai bahan bakar dalam sel-sel tubuh.
Selama proses pencernaan, enzim memecah protein dan mengubahnya menjadi asam amino, dengan cara yang sama mereka memecah lemak menjadi asam lemak dan karbohidrat menjadi gula.
Gula, asam amino, dan asam lemak dapat digunakan sebagai sumber energi oleh tubuh saat dibutuhkan.
Senyawa ini diserap ke dalam darah, yang membawanya ke dalam sel.
Sekali lagi, enzim lain bertindak dalam reaksi kimia sel, mempercepat atau mengatur reaksi kimia yang terlibat dalam metabolisme senyawa.
Energi yang dihasilkan oleh senyawa ini dilepaskan atau disimpan di jaringan tubuh, terutama di jaringan hati, otot, dan lemak tubuh.
Nutrisi adalah zat apa pun yang membantu organisme tetap hidup, tetap sehat, dan tumbuh.
Tiga kategori utama nutrisi adalah karbohidrat, protein, dan lemak.
Jalur nutrisi khas saat melewati tubuh adalah sebagai berikut:
Saat seseorang baru saja makan sepotong roti.
Nutrisi penting dalam roti ini adalah pati, yang merupakan karbohidrat kompleks.
Begitu roti memasuki mulut seseorang, pencernaan mulai terjadi.
Enzim di dalam mulut mulai memecah molekul pati dan mengubahnya menjadi molekul yang lebih kecil dari zat yang lebih sederhana: gula.
Proses ini dapat dengan mudah diamati, karena siapa pun yang memegang sepotong roti di mulutnya untuk jangka waktu tertentu mulai mengenali rasa manis, rasa gula yang terbentuk dari pemecahan pati.
Pencernaan adalah langkah pertama yang diperlukan untuk semua makanan.
Molekul dalam makanan yang dibuat terlalu besar untuk melewati lapisan sistem pencernaan.
Dalam pencernaan, pembentukan molekul yang lebih kecil terjadi yang mampu melewati lapisan ini dan memasuki aliran darah.
Molekul gula yang dibentuk oleh pencernaan pati memasuki aliran darah.
Mereka kemudian diangkut ke sel-sel individu di seluruh tubuh untuk menjalankan fungsi vital bagi tubuh.
Faktanya, ribuan reaksi metabolisme terjadi pada saat yang sama, semuanya diatur oleh tubuh, untuk menjaga sel-sel kita tetap sehat dan berfungsi.
Molekul terkecil di mana nutrisi dipecah membentuk kelompok metabolisme.
Kelompok metabolisme terdiri dari zat paling sederhana yang dibentuk oleh pemecahan nutrisi.
Ini termasuk gula sederhana (dibentuk oleh pemecahan karbohidrat kompleks), gliserol dan asam lemak (dibentuk oleh pemecahan lipid), dan asam amino (dibentuk oleh pemecahan protein.
Metabolisme seluler
Zat-zat yang membentuk kompleks metabolisme diangkut ke sel-sel individu oleh aliran darah.
Mereka melewati membran sel dan memasuki bagian dalam sel.
Begitu berada di dalam sel, suatu senyawa mengalami metabolisme lebih lanjut, biasanya dalam serangkaian reaksi kimia.
Misalnya, molekul gula terurai di dalam sel menjadi karbon dioksida dan air, dengan pelepasan energi. Tetapi proses itu tidak terjadi dalam satu langkah.
Dibutuhkan sekitar dua lusin reaksi kimia terpisah untuk mengubah molekul gula menjadi produk akhir.
Setiap reaksi kimia melibatkan perubahan yang relatif sederhana dalam molekul gula, misalnya penghilangan satu atom oksigen atau satu atom hidrogen.
Tujuan dari reaksi ini adalah untuk melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul gula.
Untuk menjelaskan proses ini, kita harus tahu bahwa molekul gula terdiri dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen yang disatukan oleh ikatan kimia.
Ikatan kimia adalah gaya tarik menarik antara dua atom. Gaya tarik-menarik itu adalah suatu bentuk energi.
Sebuah molekul gula dengan dua lusin ikatan kimia dapat dianggap mengandung dua lusin unit energi kecil.
Setiap kali ikatan kimia terputus, satu unit energi dilepaskan. Sel telah mengembangkan metode luar biasa untuk menangkap dan menyimpan energi yang dilepaskan dalam reaksi katabolik.
Metode ini menggunakan senyawa kimia yang sangat khusus, yang dikenal sebagai pembawa energi.
Contoh senyawa tersebut adalah adenosin trifosfat, umumnya dikenal sebagai ATP.
Adenosin trifosfat terbentuk ketika senyawa yang lebih sederhana, adenosin difosfat (ADP), bergabung dengan gugus fosfat.
Adenosin difosfat akan bergabung dengan gugus fosfat, hanya jika energi ditambahkan ke dalamnya.
Di dalam sel, energi tersebut berasal dari katabolisme senyawa dalam kelompok metabolisme, seperti gula, gliserol, dan asam lemak.
Molekul adenosin trifosfat yang terbentuk dengan cara ini kemudian menyerap energi yang sebelumnya disimpan dalam molekul gula.
Ketika sel membutuhkan energi untuk beberapa proses, ia dapat memperolehnya dari molekul adenosin trifosfat.
Energi molekul adenosin trifosfat dapat digunakan untuk menyatukan molekul yang lebih sederhana untuk membentuk molekul yang lebih kompleks. Misalnya, sel perlu memperbaiki kerusakan pada dinding selnya.
Untuk melakukan ini, Anda perlu menghasilkan molekul protein baru. Molekul protein tersebut dapat terdiri dari asam amino dalam kelompok metabolik.
Sebuah molekul protein terdiri dari ratusan atau ribuan molekul asam amino yang dihubungkan bersama.
Energi yang dibutuhkan untuk membentuk semua ikatan kimia baru yang diperlukan untuk menyatukan unit asam amino berasal dari molekul adenosin trifosfat.
Reaksi di mana suatu senyawa dimetabolisme berbeda dalam berbagai nutrisi. Juga, pembawa energi selain adenosin trifosfat mungkin terlibat.
Misalnya, senyawa yang dikenal sebagai nikotinamida adenin dinukleotida fosfat juga terlibat dalam katabolisme dan anabolisme berbagai zat.
hukum keseimbangan
Proses metabolisme sebenarnya merupakan suatu tindakan penyeimbangan yang melibatkan kegiatan-kegiatan yang terjadi pada waktu yang bersamaan: penimbunan jaringan tubuh dan pemecahan jaringan tubuh.
Reaksi metabolisme tubuh dapat dibagi menjadi dua kategori umum, reaksi katabolik dan anabolik.
Anabolisme atau metabolisme konstruktif: Anabolisme adalah proses di mana energi digunakan untuk membentuk molekul kompleks yang dibutuhkan tubuh untuk dipelihara dan dikembangkan.
Proses ini adalah tentang membangun dan menyimpan energi: mendukung pertumbuhan sel-sel baru, pemeliharaan jaringan tubuh, dan penyimpanan energi untuk penggunaan di masa depan.
Selama anabolisme, molekul kecil berubah menjadi molekul karbohidrat, protein, dan lemak yang lebih besar dan lebih kompleks.
Katabolisme atau metabolisme destruktif: katabolisme adalah proses di mana molekul besar terurai menjadi molekul yang lebih kecil dengan pelepasan energi. Energi ini diperlukan untuk semua aktivitas dalam sel.
Dalam proses ini, sel memecah molekul besar (terutama karbohidrat dan lemak) untuk melepaskan energi. Pelepasan energi ini menyediakan bahan bakar untuk anabolisme, menghangatkan tubuh, dan memungkinkan otot berkontraksi dan tubuh bergerak.
Ketika unit kimia kompleks dipecah menjadi unit yang lebih sederhana, produk limbah dilepaskan dalam proses katabolisme yang dikeluarkan dari tubuh melalui keringat melalui kulit, oleh urin dari ginjal, melalui proses respirasi harian yang dilakukan di paru-paru. dan di bangku.
Beberapa hormon dalam sistem endokrin terlibat dalam mengendalikan kecepatan dan arah metabolisme.
Tiroksin, hormon yang diproduksi dan dilepaskan oleh kelenjar tiroid, memainkan peran kunci dalam menentukan seberapa cepat atau lambat reaksi kimia metabolisme akan terjadi.
Kelenjar lain, seperti pankreas, bertanggung jawab untuk mensekresi hormon yang menentukan apakah aktivitas metabolisme adalah anabolik atau katabolik pada waktu tertentu.
Misalnya, setelah makan, aktivitas anabolik lebih banyak umumnya terjadi karena makan meningkatkan kadar glukosa, bahan bakar terpenting tubuh, dalam darah.
Pada saat ini, pankreas melepaskan insulin, hormon ini memerintahkan sel untuk meningkatkan aktivitas anaboliknya.
Metabolisme adalah proses kimia yang rumit, tetapi bagi banyak orang itu adalah sesuatu yang sederhana: seperti proses yang mempengaruhi kenaikan dan penurunan berat badan: seperti kalori.
Kalori adalah satuan yang mengukur berapa banyak energi yang diberikan makanan tertentu ke tubuh.
Jumlah kalori yang dibakar seseorang dalam sehari dipengaruhi oleh jumlah orang tersebut berolahraga, jumlah lemak dan otot dalam tubuhnya, dan tingkat metabolisme basal orang tersebut.
Tingkat metabolisme basal adalah tingkat di mana tubuh, saat istirahat, menggunakan energi dalam bentuk kalori.
Tingkat metabolisme memainkan peran yang sangat penting dalam kecenderungan seseorang untuk menambah berat badan.
Misalnya, seseorang dengan tingkat metabolisme yang rendah (yang membakar lebih sedikit kalori saat istirahat atau tidur) akan cenderung mendapatkan lebih banyak pon lemak tubuh dari waktu ke waktu dibandingkan dengan orang yang berukuran sama dengan tingkat metabolisme rata-rata yang makan jumlah makanan yang sama. Anda mendapatkan jumlah latihan yang sama.
Sampai batas tertentu, tingkat metabolisme diwariskan, diturunkan melalui gen. Terkadang masalah kesehatan dapat mempengaruhi tingkat metabolisme seseorang.
Tetapi orang dapat mengubah tingkat metabolisme mereka dalam beberapa cara.
Misalnya, dengan berolahraga lebih banyak, seseorang membakar lebih banyak kalori selama aktivitas tambahan dan menjadi lebih bugar secara fisik, meningkatkan laju metabolisme mereka.
Tingkat metabolisme juga dipengaruhi oleh komposisi tubuh – orang dengan lebih banyak otot dan lebih sedikit lemak umumnya memiliki tingkat metabolisme yang lebih tinggi.
Masalah dengan metabolisme
Sebagian besar waktu proses metabolisme bekerja dengan sempurna, tetapi terkadang metabolisme seseorang dapat menyebabkan kekacauan besar, yang disebut: gangguan metabolisme.
Gangguan metabolisme adalah penyakit yang timbul karena di dalam sel-sel tubuh terjadi reaksi kimia yang tidak normal.
Sebagian besar gangguan metabolisme melibatkan kadar enzim atau hormon yang tidak normal atau masalah dengan fungsi enzim atau hormon tersebut.
Dalam kasus di mana metabolisme zat kimia yang ada dalam tubuh manusia terhambat atau rusak, akumulasi zat beracun dalam tubuh dapat terjadi.
Atau kekurangan zat yang diperlukan untuk fungsi normal tubuh, dan situasi ini dapat menimbulkan gejala penyakit serius.
Penyakit dan kondisi metabolisme ini meliputi:
Tiroidisme
Tiroid sering disebut sebagai “kelenjar utama”.
Kelenjar ini mengontrol proses penting, seperti pembuatan protein, tingkat energi dalam tubuh, dan metabolisme.
Proses metabolisme sering mempengaruhi massa tubuh, dan fungsi normal sangat penting dalam mengatur berat badan.
Masalah tiroid dapat menyebabkan penambahan berat badan atau kondisi seperti hipotiroidisme dan hipertiroidisme .
Kelenjar tiroid menghasilkan dua hormon yang sangat penting, T3 dan T4, yang penting untuk mengontrol tingkat metabolisme tubuh.
Komponen yang mengaktifkan hormon ini adalah yodium.
Ketika ada variasi kadar yodium, produksi hormon-hormon ini bervariasi, metabolisme terhambat.
Hipertiroidisme: Hipertiroidisme disebabkan oleh kelenjar tiroid yang terlalu aktif. Tiroid melepaskan terlalu banyak hormon tiroksin, itulah sebabnya tingkat metabolisme tubuh seseorang tinggi.
Hipertiroidisme menyebabkan gejala seperti penurunan berat badan, peningkatan denyut jantung dan tekanan darah, tanda-tanda seperti mata melotot, dan pembengkakan leher yang disebabkan oleh pembesaran tiroid, biasa disebut gondok. Penyakit ini dapat dikendalikan dengan obat-obatan atau dengan pembedahan atau perawatan radiasi.
Hipotiroidisme: Hipotiroidisme disebabkan oleh kelenjar tiroid yang hilang atau kurang aktif. Tiroid melepaskan tiroksin sangat sedikit, sehingga tingkat metabolisme tubuh rendah. Ketika hipotiroidisme tidak diobati dapat menyebabkan masalah pertumbuhan dan otak pada bayi dan anak-anak.
Hipotiroidisme memperlambat proses tubuh dan menyebabkan kelelahan, detak jantung lambat, penambahan berat badan, dan sembelit. Remaja dengan itu dapat diobati dengan hormon tiroid oral.
Kesalahan metabolisme bawaan
Penyakit metabolik yang diturunkan disebut kesalahan metabolisme bawaan.
Masalah metabolisme bawaan meliputi:
Galaktosemia: Bayi yang lahir dengan galaktosemia tidak memiliki cukup enzim yang bertanggung jawab untuk memecah gula dalam susu, yang disebut galaktosa.
Fenilketonuria: ini disebabkan oleh cacat pada enzim yang bertanggung jawab untuk memecah asam amino fenilalanin. Fenilalanin diperlukan untuk pertumbuhan normal dan produksi protein.
Kesalahan metabolisme bawaan dalam beberapa kasus dapat menyebabkan masalah serius jika obat-obatan atau diet khusus tidak diresepkan sejak usia dini.
Diabetes
Metabolisme penderita diabetes hampir identik dengan metabolisme orang tanpa diabetes.
Satu-satunya perbedaan adalah volume atau efektivitas insulin yang diproduksi oleh tubuh manusia.
Pankreas merespons adanya makanan dengan melepaskan insulin yang disimpan.
Insulin memungkinkan glukosa yang ada dalam darah memasuki sel-sel tubuh, di mana glukosa biasanya digunakan untuk bahan bakar.
Insulin juga memungkinkan glukosa disimpan oleh otot dan hati sebagai glikogen.
Jika perlu, glikogen yang disimpan nantinya dapat dikembalikan ke darah sebagai glukosa.
Ketika glukosa tetap berada dalam aliran darah, insulin mengubah glukosa ini menjadi lemak jenuh.
Protein dalam makanan juga terurai menjadi glukosa sampai batas tertentu, namun ini adalah proses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan karbohidrat.
Setelah pelepasan awal insulin dari tubuh, sel beta pankreas mulai mengembangkan insulin baru yang juga dapat dilepaskan. Ini dikenal sebagai respon insulin.
Ketika glukosa digunakan dari darah ke titik di mana kadar gula mulai turun, tubuh melepaskan glukagon.
Glukagon bekerja untuk mengubah glikogen yang disimpan menjadi glukosa yang dilepaskan ke dalam aliran darah.
Ada dua jenis diabetes:
Diabetes tipe 1: Diabetes tipe 1 terjadi ketika pankreas tidak dapat membuat dan mengeluarkan insulin dalam jumlah yang cukup. Gejala penyakit ini antara lain rasa haus yang berlebihan, sering buang air kecil, rasa lapar, dan penurunan berat badan.
Penyakit ini lama kelamaan dapat menyebabkan masalah ginjal, nyeri akibat kerusakan saraf, kehilangan penglihatan, penyakit pembuluh darah dan jantung.
Pasien diabetes tipe 1 memerlukan suntikan insulin secara teratur dan harus mengontrol kadar gula darah mereka untuk mengurangi risiko berkembangnya masalah diabetes.
Diabetes tipe 2 : Diabetes tipe 2 terjadi ketika tubuh tidak dapat merespon insulin secara normal. Gejalanya mirip dengan diabetes tipe 1.
Banyak anak-anak dan remaja yang menderita diabetes tipe 2 kelebihan berat badan, dan ini diyakini berperan dalam penurunan kemampuan mereka untuk merespons insulin. Beberapa remaja dapat berhasil diobati dengan perubahan pola makan, olahraga, dan obat-obatan oral, yang lain memerlukan suntikan insulin.
Mengontrol kadar gula darah mengurangi risiko mengembangkan masalah kesehatan jangka panjang yang serupa dengan yang terlihat dengan diabetes tipe 1.
Orang yang kelebihan berat badan, baik dengan pradiabetes atau diabetes tipe 2, umumnya memproduksi insulin secara signifikan lebih banyak daripada orang non-diabetes sebagai akibat dari rasio lemak tubuh terhadap otot yang lebih tinggi.
Alasan untuk ini adalah resistensi insulin, yang berarti bahwa tubuh tidak dapat menggunakan insulinnya dengan cukup efektif.
Jadi masuk akal bagi tubuh untuk membuat lebih banyak insulin untuk mengimbanginya.
Namun, stres memproduksi semua insulin ekstra ini berarti bahwa sel beta menjadi terlalu banyak bekerja dan akhirnya akan mulai gagal.
Juga, peningkatan jumlah insulin dalam tubuh menyebabkan tubuh secara bertahap menjadi lebih resisten terhadapnya.
Ini dapat dilihat sebagai sesuatu yang mirip dengan bagaimana pecandu narkoba dapat meningkatkan toleransi obat.