Deskripsi
Dua masalah pokok yang menjadi perhatian para pakar di bidang pengetahuan kesehatan, khususnya para dokter, adalah pemahaman terhadap kesehatan serta mempertahankannya dan pemahaman terhadap penyakit serta terapinya. Pengetahuan dan pemahaman ilmu dasar menjadi kunci sukses terhadap kedua hal diatas. Terbitnya buku ajar Metabolisme dan Bioenergetika ini menjadi sangat penting dalam upaya meningkatkan pengetahuan pada ilmu dasar yang akan berkaitan erat pada banyak ilmu kedokteran lainnya. Pemaparan yang sangat ringkas dan sistematis membuat buku ajar ini mudah dimengerti dan dipahami sebagai salah satu sumber bacaan dalam pendidikan.
Tentu keterkaitan ilmu ini dengan klinis sangat erat sehingga saya yakin meskipun penulis penyampaikan buku ini dipakai pada pembelajaran blok digestif, endokrin dan metabolism dasar, namun kenyataannya hampir semua cabang ilmu kedokteran membutuhkan pemahaman dasar yang diajarkan dalam buku ini. Bukan hanya bagi mahasiswa kedokteran semata melainkan juga seluruh mahasiswa dirumpun kesehatan. Terbitnya buku ini menjadi spesial sebagai karya civitas akademika FK Unsyiah di tengah Pandemi covid-19 yang secara fisik membatasi ruang gerak kita namun secara virtual justru semakin sibuk. Mudah-mudahan ini akan memacu staf pengajar lain untuk melahirkan karya yang sama dalam ranah ilmu kesehatan yang berbeda demi kejayaan Fakultas Kedokteran Universitas Syiah Kuala.
Tentang Penulis
Dr. dr. Dedy Syahrizal, M.Kes
Website: http://fsd.unsyiah.ac.id/dr_dedys/
Email: dedysyahrizal@unsyiah.ac.id
dr. Nanda Ayu Puspita, M.Kes., Ph.D
Website: http://fsd.unsyiah.ac.id/nandaayu/
Email: nandaayu@unsyiah.ac.id
Order Buku
Bab 1 PENDAHULUAN
Metabolisme dan bioenergetika merupakan salah satu modul pada blok digestif, endokrin, dan metabolisme dasar. Blok ini merupakan blok ketiga yang diberikan kepada peserta didik Program Studi Pendidikan Dokter di Fakultas Kedokteran Universitas Syiah Kuala pada semester pertama. Modul metabolisme dan bioenergetika dalam blok digestif, endokrin, dan metabolik dasar akan memperkenalkan dan menjelaskan proses metabolisme senyawa nutrisi seperti karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat di dalam tubuh manusia pada berbagai kondisi serta proses interaksi metabolisme dalam proses pembentukan energi bagi kehidupan.
Untuk itu, buku ajar Metabolisme dan Bioergenetika ditulis dengan tujuan untuk membantu peserta didik dalam memahami materi pada perkuliahan blok digestif, endokrin, dan metabolisme dasar. Buku ajar ini merupakan salah satu dari tiga seri buku ajar yang akan digunakan pada program mata kuliah tersebut. Penulis berharap buku ajar ini mampu memfasilitasi peserta didik agar dapat menjelaskan aspek ilmu kedokteran dasar dari sistem digestif, endokrin, dan metabolik.
Bab 2 DASAR-DASAR METABOLISME
Kata “metabolisme” berasal dari bahasa Yunani metabolismos yang memiliki arti ‘perubahan’. Secara istilah, metabolisme merupakan proses kompleks yang melibatkan berbagai jalur lintasan reaksi kimia. Metabolisme dan jalur metabolisme ini telah banyak diteliti oleh para ahli sehingga telah banyak menghasilkan terobosan dan ilmu terkini yang dapat menjelaskan jalur-jalur metabolisme secara lebih detail.
Dalam ilmu kimia, definisi metabolisme bertujuan untuk menjelaskan seluruh perubahan zat-zat kimia di dalam tubuh dengan jalur-jalur reaksi kimia yang terlibat, keterkaitan masing-masing zat kimia yang terlibat, mekanisme pengaturan reaksi-reaksi kimia, serta jalur perubahan dan transpor zat-zat kimia dalam suatu proses reaksi. Reaksi-reaksi kimia tersebut terus berlangsung secara berkesinambungan di dalam setiap sel untuk menjamin keberlangsungan kehidupan sel.
Bab 3 METABOLISME KARBOHIDRAT
Istilah “karbohidrat” atau juga dikenal dengan saccharides, berasal dari bahasa Latin sakcharon yang berarti ‘gula’. Keterkaitan istilah karbohidrat dengan gula atau pemanis tidaklah mengherankan karena karbohidrat merupakan molekul biologis yang paling banyak ditemukan di dalam kehidupan sehari-hari. Fungsi biologis utama karbohidrat adalah sebagai sumber energi dan penyusun material struktur biologis. Walaupun demikian, masih banyak peranan penting karbohidrat lainnya pada berbagai sistem biologis yang tidak terbatas hanya kepada dua fungsi utama tersebut. Sebagai contoh, ribosa merupakan salah satu molekul yang menyusun struktur DNA sedangkan gliseraldehid adalah komponen penting dalam berbagai jalur metabolik.
Berdasarkan struktur kimianya, karbohidrat tersusun oleh kombinasi tiga elemen utama, yaitu karbon (C), hydrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus kimia (C-H2O)n di mana n ≥ 3. Karbohidrat secara umum diklasifikasikan ke dalam empat kategori besar berdasarkan kompleksitas strukturnya, yaitu monosakaria atau dikenal sebagai karbohidrat sederhana, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida atau dikenal sebagai karbohidrat kompleks. Perbedaan dalam struktur kimia dan kompleksitas molekul karbohidrat akan menentukan jenis dan fungsi biologis dari karbohidrat. Pada bab ini akan dijelaskan secara lebih detail tentang struktur kimia dan klasifikasi dari karbohidrat sehingga akan memudahkan peserta didik untuk memahami peranan karbohidrat dalam suatu sistem biologis.
Bab 4 METABOLISME LEMAK
Lemak atau sering disebut dengan lipid adalah senyawa yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik seperti: eter, kloroform, dan benzol. Lemak disusun atas senyawa heterogen yang memiliki perbedaan antara satu dengan lainnya. Hal inilah yang membedakan lemak dengan karbohidrat dan protein yang memiliki struktur dasar yang tetap. Heterogenitas senyawa penyusun lemak menyebabkan setiap jenis lemak memiliki fungsi tersendiri bagi tubuh manusia.
Fungsi fisiologis dari lemak ada enam, di antaranya adalah sebagai berikut:
- Penghasil dan cadangan energi
Komponen lemak yang bertugas untuk meghasilkan energi adalah asam lemak dan keton. Asam lemak dapat menghasilkan energi melalui proses oksidasi dan badan keton dapat menghasilkan energi dengan cara infiltrasi badan keton pada siklus krebs. Selain untuk menghasilkan energi, beberapa komponen lemak seperti trigliserida dan fosfolipid juga berfungsi sebagai cadangan energi. Apabila cadangan energi dari trigliserida akan digunakan, maka trigliserida akan mengalami hidrolisis untuk membebaskan asam lemak yang ada padanya. - Menjaga integritas sel
Fosfolipid dan glikolipid merupakan komponen lemak yang menyusun membran sel. Keberadaan dua jenis senyawa lemak tersebut merupakan faktor penting untuk mempertahankan keutuhan membran sel. - Pembentuk asam empedu
Asam empedu terbentuk dari senyawa steroid yang merupakan salah satu turunan senyawa lemak. Asam empedu berfungsi untuk memfasilitasi pencernaan lemak dengan cara bertindak sebagai surfaktan yang menyusun misel. Asam empedu juga memiliki akses hormonal di seluruh tubuh
Bab 5 METABOLISME PROTEIN
Protein merupakan senyawa organik polimer dengan berat molekul tinggi. Protein tersusun dari persenyawaan unsur karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen. Senyawa ini merupakan polipeptida yang pada setiap polipeptida tersusun atas peptida. Peptida ini adalah unit penyusun dari protein. Selain itu, peptida tersebut juga disusun oleh senyawa-senyawa asam amino. Dari beberapa penjelasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa asam amino merupakan senyawa terkecil penyusun protein.
Protein terdiri atas empat tingkat struktur, yaitu struktur primer, struktur sekunder, struktur tersier, dan struktur kuartener. Struktur primer adalah urutan asam amino penyusun protein yang saling berhubungan karena adanya ikatan peptida. Struktur primer ini merupakan suatu struktur dua dimensi yang menggambarkan protein sebagai suatu bentangan pita yang tersusun dari asam amino. Struktur yang kedua adalah struktur sekunder, yaitu struktur tiga dimensi dari berbagai rangkaian asam amino yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Struktur sekunder dapat berupa pilinan pita asam amino berbentuk seperti spiral (alpha helix) maupun lembaran yang tersusun dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen atau tiol (beta sheet). Struktur ketiga, yaitu struktur tersier adalah gabungan dari beberapa struktur sekunder yang membentuk gumpalan. Apabila struktur tersier bergabung membentuk oligomer yang stabil disebut dengan struktur kuartener. Suatu protein baru berhasil menjadi senyawa yang memiliki fungsi (senyawa fungsional) apabila telah berhasil melakukan pelipatan hingga mencapai struktur tersier dan kuartener.
Bab 6 METABOLISME ASAM NUKLEAT
Salah satu karakteristik dari makhluk hidup adalah kemampuan untuk mereproduksi atau melahirkan keturunannya. Pada level selular, proses replikasi akan diawali dengan penggandaan materi genetik di dalam nukleus untuk kemudian diturunkan ke sel-sel turunannya. Materi genetik ini tersimpan di dalam molekul yang dikenal sebagai asam nukleat. Adapun yang dimaksud dengan asam nukleta adalah suatu molekul polimerik yang menjadi dasar struktur kimia gen yang akan mengode informasi genetik. Terdapat dua jenis asam nukleat, yaitu deoxyribonucleic acid (DNA) dan ribonucleic acid (RNA). Informasi genetik yang terkandung DNA akan ditransfer ke dalam RNA yang kemudian dipakai untuk template sintesis protein di ribosom. Gen merupakan bagian atau segmen dari satu molekul DNA yang mengandung untaian informasi untuk menyintesis RNA dan protein. Berbeda dengan molekul nutrisi lainnya, fungsi utama asam nukleat bukanlah untuk menghasilkan energi, melainkan berperan pada proses-proses biomolekular yang berkaitan dengan informasi genetik sel.
Molekul asam nukleat merupakan biopolimer dari monomer-monomer nukleotida yang disusun atas tiga komponen penting yaitu gula pentosa, gugus fosfat, dan basa nitrogen (Gambar ). Gugus gula dan basa nitrogen yang terdiri tanpa gugus fosfat dikenal sebagai nukleosida. Selanjutnya, molekul yang terdapat pada basa nitrogen terbagi atas dua kelompok, yaitu basa purin dan pirimidin. Adapun gugus gula yang menyusun asam nukleat ini adalah gugus ribosa atau deoksiribosa.
Bab 7 BIOENERGETIKA (INTEGRASI METABOLISME)
Bioenergetika adalah suatu pembahasan khusus dalam ilmu biokimia dan biologi sel yang berkaitan dengan proses produksi energi beserta reaksi enzimatik yang menyertainya. Cakupan bioenergetika dimulai dari proses respirasi seluler hingga berbagai reaksi yang menyangkut pemanfaatan energi. Pada bab ini tidak akan dibahas secara mendetail mengenai respirasi seluler namun pembahasan lebih diarahkan kepada produksi dan penggunaan energi yang melibatkan berbagai proses metabolisme senyawa organik. Pendekatan pembahasan pada bab ini akan menjelaskan proses metabolisme secara terintegrasi dalam meyediakan energi di berbagai proses kehidupan.
Pemahaman tentang proses metabolisme sangat penting dalam mempelajari dasar-dasar terjadinya penyakit pada manusia. Secara normal, proses metabolisme tubuh berlangsung dalam keadaan seimbang, tanpa adanya pergeseran atau perubahan dalam setiap jalur metabolisme. Pada kondisi tertentu, proses adaptasi normal akan terjadi untuk menjamin ketersediaan zat-zat kimia yang diperlukan untuk keberlangsungan hidup suatu organisme, contohnya adalah pada saat tubuh berpuasa, kelaparan, saat berolahraga, ataupun kehamilan dan menyusui.
Daftar Pustaka
Chatterjea, M. & Shinde, R. 2011. Textbook of Medical Biochemistry. New Delhi: Jaypee Brothers Medical Publishers.
Devlin, T. M. (Ed). 2006. Textbook of Biochemistry: With Clinical Correlations. New York: John Willey and Sons.
George, F., Cahill, J. 2006. Fuel Metabolism In Starvation. Annual Review of Nutrition. 26(1): 1-22.
Kaelin, W. G. & Thompson, C. B. 2010. Clues From Cell Metabolism. Nature. (465): 562-564.
Kelly, G. 2000. Peripheral Metabolism of Thyroid Hormones: A Review. Alternative Medicine Review. 5. 306-306.
Key, J. L. 1969. Hormones and Nucleic Acid Metabolism. Annual Review of Plant Physiology. 20. 449-474.
Marks, D., Marks, A. & Smith, C. 2000. Biokimia Kedokteran Dasar: Suatu Pendekatan Klinis. Diterjemahkan oleh Suyono J, Sadikin V, Mandera Li. Jakarta: Egc.
Moran, L. A., Horton, R. A., Scrimgeour, K. G. & Perry, M. D. 2014. Principles Of Biochemistry.Murray, R. K., Granner, D. K., Mayes, P. A. & Rodwell, V. W. 2014. Harper’s Illustrated Biochemistry. New York: Mcgraw-Hill.
Nelson, D. L., Lehninger, A. L. & Cox, M. M. 2008. Lehninger Principles of Biochemistry. New York: Macmillan.
Saenger, W. 2013. Principles of Nucleic Acid Structure. New York: Springer Science & Business Media.
Voet, D., Voet, J. G. & Pratt, C. W. 2016. Fundamentals of Biochemistry: Life At The Molecular Level. New York: John Wiley & Sons.
Wilson, K. & Walker, J. 2010. Principles and Techniques of Biochemistry and
Molecular Biology. Cambridge: Cambridge University Press.
