metabolisme sel

BAB  I

PENDAHULUAN

1.1.          Latar Belakang

Metabolisme berasal dari bahasa yunani, Metabellein (berubah, beralih) : jumlah dari semua proses fisik dan kimia dimana bahan hidup yang diorganisasi dihasilkan dan dipertahankan (anabolisme) dan juga transformasi dimana energy digunakan untuk organism (katabolisme) (Dorland, 1996).

Metabolisme berarti proses kimia yang memungkinkan sel melakukan kehidupan (Robert, 1999)

Proses metabolisme didalam sel melibatkan aktifitas sejumlah besar katalis biologi yang disebut enzim. Enzim berperan dalam reaksi kimia didalam sel yang bekerja spesifik antara lain mengerjakan urutan reaksi-reaksi kimia yang menghasilkan ATP dan senyawa-senyawa yang kaya energi (berenergi tinggi) lainnya. Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori (Robert k. Murray, dkk, 1999):

1.        Lintasan Anabolik yaitu: lintasan yang terlibat dalam sintesis senyawa membentuk struktur dan mesin tubuh. Pada lintasan ini terjadi pembentukan molekul sederhana menjadi molekul komplek. Dengan kata lain, Anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan yang pada umumnya memerlukan energi. Yang penting dalam reaksi anabolisme adalah adanya tranformasi energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia. Meliputi fotosintesis, kemosintesis, sintesis lemak dsn sintesis protein.

2.        Lintasan Katabolik yaitu meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk Fosfat energy tinggi. Atau unsure equivalen pereduksi, misalnya rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif. Jadi pada dasarnya sifat dari lintasan katabolic ini yaitu memecah ikatan kimia yang komplek menjadi ikatan kimia yang sederhana. Misalnya pemecahan glukosa menjadi CO2 dan H2O dan Energi.

3.        Lintasan amfibolik memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan Anabolik dan Katabolik. Misalnya siklus asam sitrat.

Metabolisme normal mencakup keragaman serta penyesuaian didalam metabolisme pada saat kelaparan, olah raga, kehamilan dan laktasi. Metabolisme abnormal terjadi misalnya akibat defisiensi gizi, enzim, atau sekresi hormon yang abnormal.

Reaksi anabolisme dan katabolisme berkaitan dengan energi hanya saja pada reaksi katabolisme terjadi pembebasan energi sedangkan pada reaksi anabolisme terjadi reaksi penyimpanan energi. Pada peristiwa ini dikenal istilah khusus yaitu Reaksi Eksergonik (membebaskan energi) dan endergonik (memerlukan energi) (Sukarno dan Muhammad Amin, 1995).

1.2.              Rumusan Masalah

Pentingnya pengetahuan mengenai metabolisme didalam tubuh merupakan persyaratan bagi pemahaman yang logis terhadap metabolisme yang normal yang mempermudah dalam  banyak macam penyakit.

1.3.        Tujuan

1.      Tujuan Umum

Untuk memahami tentang metabolisme sel di dalam tubuh sehingga membuka wawasan terhadap penatalaksanaan pasien.

2.      Tujuan Khusus

Adapun tujuan khususnya yaitu untuk :

a)         Mendefinisikan konsep metabolism sel

b)        Mendeskripsikan proses katabolisme (respirasi) pada makhluk hidup

c)          Mendeskripsikan proses anabolisme (fotosintesis) pada makhluk hidup.

d)         Mengidentifikasi enzim dan peranannya.

BAB  II

PEMBAHASAN

2.1.         STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

            Sel merupakan kesatuan struktural dan fungsional penyusun makhluk hidup yang dapat memperbanyak diri. Aktivitas yang ada dalam sel terjadi dalam organel-organel yang mendukung fungsi-fungsi tertentu. Adapun fungsi dari bagian-bagian penyusun sel adalah sebagai berikut:

    gambar 1

2.1.1   Dinding sel
Dinding sel bersifat permeabel, berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk tubuh. Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain: bakteri, cendawan, ganggang (protista), dan tumbuhan. Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan bentuk yang jelas dan kaku (rigid). Pada protozoa (protista) dan hewan tidak mempunyai dinding sel, sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel, tidak kaku. Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan memiliki plasmodesmata (Gambar 2.3), disebut noktah (titik).

Gambar 2 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)
(Campbell et al, 2006).

2.1.2   Membran plasma
Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar, bersifat semi/selektif permeabel, berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel dengan cara difusi, osmosis, dan transport aktif. Membran plasma disusun oleh fosfolipid, proten, kolesterol, dl.

       gambar 3

2.1.3.  Sitoplasma
Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti, terdiri atas air dan zat-zat yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup. Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

a.  Retikulum Endoplasma (RE) berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 2.4). RE terbagi dua macam, yaitu RE halus dan RE kasar.
Gambar 2.4 Retikulum Endoplasma
(Campbell, et al 2006).

Pada RE kasar terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Sedangkan pada RE halus tidak terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis lipid.

.

Gambar 4

b. Ribosom terdiri atas dua unit yang kaya akan RNA, berperan dalam sintesis protein. Ribosom ada yang menempel pada RE kasar dan ada yang terdapat bebas dalam sitoplasma.

c. Mitokondria memiliki membran rangkap, membran luar dan membran
dalam. Di antara kedua membran tersebut terdapat ruang antar membran. Membran dalam berlekuk-lekuk disebut krista yang berfungsi untuk memperluas bidang permukaan agar proses penyerapan oksigen dan pembentukan energi lebih efektif. Pada bagian membran dalam terdapat enzim ATP sintase yang berfungsi sebagai tempat sintesis ATP. Fungsi mitokondria ini adalah tempat respirasi aerob.

Gambar 5 Mitokondria                                        
(Campbell, et al 2006).

d. Lisosom berupa butiran kecil/bundar, berisi enzim pencerna  yang berfungsi dalam pencernaan intrasel.

e. Aparatus Golgi (Badan Golgi) berupa tumpukan kantung-kantung pipih, berfungsi sebagai tempat sintesis dari sekret (seperti getah pencernaan, banyak ditemukan pada sel kelenjar), membentuk protein dan asam inti (DNA/RNA), serta membentuk dinding dan membran sel.

gambar 6

Beberapa fungsi badan golgi antara lain :

1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4.  Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom

h. Nukleus (Inti sel) dibatasi oleh membran inti, mengandung benang-benang kromatin dan nukleolus (anak inti sel). Membran inti terdiri atas dua lapis dan mempunyai pori. Benang-benang kromatin akan memendek pada waktu proses pembelahan sel membentuk kromosom. Nukleus berfungsi mengatur segala aktivitas yang terjadi dalam sel (Gambar 2.7).

Gambar 7 Nukleus dan Retikulum Endoplasma kasar
(Campbell, et al 2006).

2.2.            ENZIM

Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi kimia, di mana hampir semua enzim adalah protein. Pada reaksi-reaksi enzimatik, molekul yang mengawali reaksi disebut substrat, sedangkan hasilnya disebut produk. Cara kerja enzim dalam mengkatalisis reaksi kimia substansi lain tidak merubah atau merusak reaksi ini.

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis.

Walaupun banyak sekali reaksi kimia dalam sistem kehidupan, namun peran enzim dalam reaksi tersebut dapat diklasifikasikan menjadi :

1.      Oxidasi and reduksi. Enzim yang berperan dalam reaksi ini disebut oxidoreductase. Contoh, alcohol dehydrogenase mengubah alcohol primer menjadi aldehide.

Pada reaksi ini, ethanol dirubah menjadi acetaldehyde, dan kofaktor , NAD, dirubah menjadi NADH. Dengan kata lain, ethanol dioksidasi, dan NAD direduksi. Yang perlu diingat dalam reaksi ini adalah salah satu subtrat dioksidasi dan yang lain direduksi.

2.      Kelompok reaksi transfer. Enzim ini, disebut transferase, memindahkan grup fungsional dari satu molekul ke molekul lainnya. Sebagai contoh, alanine aminotransferase memindahkan atau menyeret grup alpha-amino antara alanine dan aspartate:

3.      jenis transferase lain memindahkan kelompok phosphate antara ATP dan senyawa lain, residu gula dari disaccharides, dan sebagainya.

4.      Hydrolysis. Enzim ini, termasuk hydrolase, memecah ikatan senyawa sederhana dengan menambahkan air. Sebagai contoh, phosphata melepas ikatan oksigen-phospho pada ester phosphat :

5.      Fungsi hydrolase yang lain adalah enzim pencernaan, misalnya,pelepasan ikatan peptida pada protein.

6.      Pembentukan atau pelepasan ikatan ganda dengan kelompok transfer. Grup fungsional ditransfer oleh lyase enzime masuk grup amino, air, dan amonia. Misalnya, decarboxylase memindahkan CO2 dari alpha- atau beta-keto acids:

Dehydratase memindahkan air, seperti fumarase (fumarate hydratase):

Deaminase memindahkan ammonia, misalnya, pada pemisahan kelompok amino dari asam amino:

7.      Isomerisasi dari grup fungsional. Dalam banyak reaksi biokimia, posisi grup fungsional dirubah kedalam sebuah molekul, tetapi molekul itu sendiri berisi nomber dan jenis atom yang sama dengan yang sebelumnya. Dengan kata lain, substrate dan produk dari reaksi adalah  isomer.  isomerase (contoh, triose phosphate isomerase).

8.      Pembentukan ikatan sederhana  dengan mengeluarkan elemen air. Hydrolase memutus okatan kimia dengan menambahkan air;  ligases bekerja dengan reaksi yang berlawanan, dengan melepas air dari dua grup fungsional dari suatu ikatan sederhana. Synthetase adalah subclas dari  ligase yang menggunakan hidrolisis ATP untuk menjalankan prosesnya. Misalnya, aminoacyl-transfer RNA synthetase bersama asam amino melakukan  transfer RNAs untuk sintesa protein; aksi dari  glycyl-tRNA synthetase digambarkan sebagai berikut:  

Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan

Sifat-sifat enzim

Enzim mempunyai sifat seagai berikut

1.      Biokatalisator, mempercepat jalan reaksi tanpa ikut bereaksi

2.      Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60ºC, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil

3.      Merupakan senyawa protein, sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim

4.      Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang

5.      Bekerja di dalam sel (endoenzim) dan diluar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim : amilase dan maltase 

6.      Umumnya enzim bekerja mengkatalis satu arah , meskipun ada juga yang mengkatalis reaksi dua arah, contah: lipase mengkatalis pembentukan dan penguraian lemak

                                                          Lipase

                       Lemak   +   H2O                        Asam Lemak   +   Gliserol    

7.      Bekerja spesifik; bagian aktif hanya menerima permukaan subtrat tertantu

8.      Umumnya tidak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.  

Gbr 8. Penghambatan Reversible terhadap kerja enzim

Enzim bekerja pada tipe makanan atau senyawa yang spesifik. Spesifik enzim bekerja untuk jenis makanan yang spesifik. Berikut adalah beberapa enzim dan terget kerjanya :

Enzim pencernaan adalah berperan dalam pemecahan bahan makanan menjadi material yang lebih kecil dan mudah dicerna :

• amylase – memecah karbohydrat, tepung, dan gula yang terkandung dalam kentang, buah, sayuran dan banyak makanan ringan.

• lactase – memecah lactose (milk sugars)
• diastase – mencerna sayuran
• sucrase – mencerna gula kompleks dan zat  
• maltase – mencerna disakarida menjadi monosakarida (malt sugars)
• invertase – memecah sucrose (table sugar)
• glucoamylase – memecah zat tepung menjadi glucose
• alpha-glactosidase – memfasilitasi pencernaan kacang-kacangan, kedelai

• protease – memecah protein yang terdapat pada daging, kacang, telur, keju

• pepsin – memecah protein manjadi peptida
• peptidase – memecah peptida protein kecil menjadi asam amino
• trypsin – berasal dari pankreas binatang, untuk memecah protein
• alpha – chymotrypsin, enzim yang berasal dari binatang, untuk memecah protein
• bromelain – berasal dari nanas, memecah protein berspektrum besar, sebagai anti implamasi, efective meningkatkan pH
• papain – berasal dari kulit pepaya, memberikan rentang yang besar dari subtrat dan pH, untuk memecah protein yang berukuran besar atau kecil

• lipase – memecah lemak yang terdapat pada kacang, minyak, daging

• cellulase – memecah selulosa, serat tanaman; tidak ditemukan pada manusia

• betaine HCL – meningkatkan HCl lambung, berfungsi untuk merangsang sekresi pepsin
• CereCalase™ – memaksimalkan pencernaan dan absorpso serat dan mineral esensial serta mengsinergikan phytase, hemicellulase, and beta-glucanase
• endoprotease – memecah ikatan peptida dari rantai peptida
• exoprotease – memcah asam amino dari ujung rantai peptida
• extract of ox bile – enzim yang berasal dari binatang, untuk menstimulasi pergerakan intestinal
• fructooligosaccharides (FOS) – membantu pertumbuhan mikroba yang bermanfaat di usus dan menghambat mikroba yang berbahaya
• L-glutamic acid – mengaktifkan pencernaan protein oleh pepsin di lambung  
• lysozyme – penting dalam mengotrol infeksi serangan invasi bakteri dan virus
• papayotin – dari pepaya
• pancreatin – berasal dari binatang, memecah protein dan lemak
• pancrelipase – berasal dari binatang, memecah protein, lemak dan karbohidrat
• pectinase – memecah pektin buah-buahan
• phytase – mencerna phytic acid, sampai minerals seperti calcium, zinc, tembaga, mangan, dll, menjadi bermanfat untuk tubuh
• xylanase – memecah xylan sugars (misal: gula jagung)

Untuk bekerja optimal, enzim bekrja sama dengan tandemnya yang merupakan gugus proetetik (tidak tersusun dari protein) yang dinamakan koenzim. molekul gugus protetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil). Koenzim yang terkenal pada rnatai pengangkutan elektron dan ATP adalah NAD (nicotinamide adenin dinukleotida, FAD (flavin adenin dinukleotida).

Pada reaksi enzimatis terdapat zat yang mempengaruhi reaksi, yaitu aktivator dan inhibitor. Aktovator dapat mempercepat reaksi, sedangkan inhibitor menghambat kerja enzim. Contoh aktivator enzim adalah ion Mg++, Ca++, zat organik seperti koenzim-A, contoh inhibitor adalah CO, arsen, Hg, sianida.

2.3.            METABOLISME SEL

Sel merupakan satuan terkecil dari makhluk hidup, sehingga untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya sel melakukan metabolisme. Metabolisme diartikan sebagai proses-proses kimia yang terjadi di dalam sel atau makhluk hidup. Metabolisme juga sering disebut reaksi enzimatis, karena prosesnya selalu menggunakan katalisator enzim.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:

1.      Anabolisme / asimilasi / sintesis

Merupakan proses pembentukan molekul kompleks dengan menggunakan energi yang tinggi

Contoh: proses fotosintesis

                                  Cahaya matahari

6CO2    +   6H2O                                         C6H12O6        +      6O2

                                         Klorofil                  glukosa (energi kimia) 

2.      Katabolisme

Merupakan proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dala senyawa organik.

                                              enzim

C6H12O6    +     6O2                                    6CO2   +   6H2O   +  686 kkal

Energi kimia

Saat molekul terurai menjadi nolekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi berupa ATP (adenosin trifosfat) dan energi panas. ATP adalah molekul berenergi tinggi dan merupakan ikatan tiga molekul fosfat dengan senyawa adenosin.

2.3.1.      Metabolisme Karbohidrat

Bagian yang lebih besar di dalam sel adalah membuat energi dari makanan yang tersedia untuk berbagai fisiologi sel. Misalnya untuk aktivitas otot, sekresi oleh kelenjar-kelenjar, pemeliharaan potensial membran oleh saraf dan serabut otot, sintesa zat-zat di dalam sel, absorpsi makanan dari GIT (gastro intestinal tract). ATP memainkan peranan kunci dalam membuat energi makanan tersedia bagi semua tujuan tersebut. ATP merupakan senyawa kimia labil yang merupakan gabungan dari  adenosin, ribosa, dan  tiga gugusan fosfat.

-8000 kal      ADP       - 8000 kal        AMP

ATP                             +                                     +

           +8000 kal      PO4       +8000 kal         2PO4         

ATP terdapat dimana-mana dalam sitoplasma dan nukleoplasma semua sel, dan pada hakekatnya semua mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP. Selanjutnya, makanan dalam sel dioksidasi secara bertahap, dan energi yang dikeluarkan digunakan untuk membentuk kembali ATP, jadi selalu mempertahankan suplai zat ini.

Hasil akhir pencernaan karbohidrat dalam GIT hampir semuanya glukosa, fruktosa dan galaktosa. Ketiga monosakarida ini diabsorpsi usus masuk darah porta, dan setelah melalui hati, diangkut keseluruh tubuh. Sebelum mereka dapat digunakan oleh sel, mereka harus ditransfor melalui membran sel ke dalam sitoplasma sel. Monosakarida tidak bisa berdifusi langsung karena diameternya lebih besar dari pori-pori membran sel. Monosakarida bergabung dengan zat pembawa yang membuat mereka larut ke dalam membran plasma.

Kecepatan transfor glukosa dipercepat oleh insulin. Bila sejumlah besar insulin disekresi oleh pankreas, kecepatan transfor glukosa meningkat 10 x lipat. Kecepatan penggunaan karbohidrat diatur oleh kecepatan sekresi insulin dalam pankreas.

2.3.1.1.            Fosforilasi monosakarida

 Setelah masuk ke dalam sel, monosakarida bergabung dengan gugusan fosfat sesuai dengan reaksi berikut

                              Glukokinase

Glukosa                                              glukosa-6-fosfat

                               + ATP

Fosforilasi ini dipermudah oleh enzim yang dinamakan heksokinase (glukokinase, fruktokinase, dan galaktokinase)

2.3.1.2.            Pembentukan ATP Selama Pemecahan Glukosa

Cara terpenting untuk pengeluaran energi dari molekul glukosa adalah proses glikolisis, dan kemudian oksidasi hasil glikolisis. Glikolisis berarti pemecahan molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Proses ini terjadi dalam sepuluh langkah reaksi kimia berurutan. Setiap langkah dikatalis paling sedikit oleh satu enzim protein spesifik. Namun secara singkat reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut :

Glukosa  +  2ADP  +  2PO4                  2 asam piruvat  +  2ATP  +  4H

Meskipun panjangnya reaksi kimia yang terjadi selama glikolisis, namun menghasilkan energi yang sedikit.

                O                                                                 O

2CH3      C      COOH  +  2Co-A    SH         2CH3    C     S   Co-A  +  2CO2  + 4H

(asam piruvat)                  (Koenzim-A)         (asetil Ko-A)

Langkah selanjutnya dalam degradasi molekul glukosa dinamakan siklus asam sitrat (siklus asam trikarboksilat atau siklus krebs). Ini merupakan rangkaian reaksi kimia, tempat bagian asetil dari asetil Ko-A mengalami degradasi menjadi CO2 dan atom hidrogen. Enzim-enzim yang bertanggung jawab akan siklus asam sitrat semuanya terdapat dalam matriks mitokondria.

gambar 9. Siklus krebs

Reaksi-reaksi kimia siklus asam sitrat, menunjukan pengeluaran CO2 dan khususnya atom hidrogen dalam jumlah besar selama siklus ini.

2 asetil Ko-A  +  6H2O  +  2ADP           4CO2  +  16H +  2Ko-A  + 2ATP

Walaupun siklus glikolisis danasam sitrat begitu rumit, namun hanya sejumlah kecil ATP yang terbentuk (2 ATP saat glikolisis, 2 ATP saat siklus asam sitrat). Sekitar 90% dari ATP terbentuk selama oksidasi atom hidrogen. Oksidasi hidrogen diikuti serangkaian aksi yang dikatalis oleh enzim yang mengubah atom hidrogen menjadi ion hidrogen dan elektron kemudian menggunakan elektron untuk mengubah oksigen yang larut dalam cairan menjadi ion hdroksil. Kemudian ion hidrogen dan hidroksil bersatu membentuk air. Selama rangkaian ini dikeluarkan sejumlah besar energi dalam bentuk ATP. Pembentukan ATP dengan cara ini disebut fosforilasi oksidatif.

Langkah pertama dari fosforilasi oksidatif adalh mengionisasi atom hidrogen yang diambil dari zat makanan. Atom hidrogen ini dilepaskan dalam pasangan selama glikolisis dan didalam siklus asam sitrat; yang satu menjadi ion hidrogen (H+), dan yang lain bergabung dengan NAD+ untuk membentuk NADH. Efek pertama adalah untuk melepaskan atom hidrogen yang diikat dengan NAD untuk membentuk ion hidrogen lain, H+, proses ini juga membentuk kembali NAD+ yang akan digunakan kembali.

Secara singkat dapat ditentukan jumlah total molekul ATP yang dibentuk oleh energi dari satu molekul glukosa

1.      2 ATP selama glukolisis

2.      2 ATP selama siklus asam sitrat

3.      34 ATP selam fosforilasi oksidatif.

2.3.2.      Metabolisme Lemak

Sejumlah senyawa kimia dalam makanan dan dalam tubuh digolongkan dalam lipid. Senyawa tersebut adalah lemak netral (trigliserida), fosfilipid, kolesterol, dan beberapa senyawa lain yang kurang penting.

Secara kimia, gugus dasar lipid trigliserida dan fosfolipid adalah asam lemak, yang merupakan asam organik hidrokarbon sederhana berantai panjang. Walaupun kolesterol tidak mengandung asam lemak, inti sterolnya disintesa dari degradsi molekul asam lemak.

Pada hakekatnya  semua lemak dalam diit diabsorpsi kedalam limfe dalam bentuk kilomikron yang mempunyai ukuran sekitar 0,4 mikron. Membran sel lemak mengandung banyak enzim yang dinamakan lipoprotein lipase. Enzim ini menghidrolisis trigliserida kilomikron menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak sangat mudah bercampur dengan membran sel kemudian segera berdifusi masuk sel lemak.

Metabolisme lipid banyak terjadi di dalam hati yaitu degradasi asam lemak menjadi senyawa-senyawa kecil yang dapat digunakan untuk energi, mensintesis trigliserida terutama dari karbohidrat dan protein, dan mensintesis lipid dari asam lemak lain kususnya kolesterol dan fosfolipid

Degradasi menjadi asetil Koenzim-A oleh oksidasi beta. Molekul asam lemak didegradasi di dalam mitokondria dan secara progesif melepaskan dua segmen karbon dalam bentuk asetil-KoA. Dalam oksidasi asetil-KoA, molekul asetil-KoA yang dibentuk oleh oksidasi beta asam lemak masuk kedalam siklus asam sitrat dan didegradasi menjadi CO2 dan atom hidrogen. Hidrogen kemudian dioksidasi oleh enzim-enzim oksidatif sel untuk membentuk ATP.

Pada setiap satu molekul asetil-KoA dari hasil oksidasi akan didapat 4 atom hidrogen dari rantai asam lemak, hidrogen tambahan dilepas pada siklus asam sitrat, sehingga pembentukan ATP akan sangat meningkat menjadi 139 molekul untuk setiap molekul asam stearat yang dioksidasi.

                                                    tiokenase

1.       RCH2CH2CH2COOH  +  Co-A  +  ATP               TCH2CH2CH2  +  AMP  +  pirofosfat

               (asam lemak)                                                           (lemak asil Ko-A)

2.                                                            Asildehidrogenase

RCH2CH2CH2COCo-A  +  FAD                             RCH2CH  =RCHCOCo-k  +  FADH2

(lemak asil Ko-A)

3.                                                                 Enoil hidrase

RCH2CH=  CH COCo-A  +  H2O                        RCH2CHOHCH2COCo-A

4.                                                              ß-hidroksiaseil

RCH2CHOHCH2 COCo-A  +  NAD+               RCH2COCH2COCo-A  +  NADH  +  H+

                                                     Dehidrogenase

5.                                                                  tiolase

RCH2COCH2COCo-A  +  Co-A                                  RCH2COCo-A  +  CHaCOCo-A

                                                                                      (lemak asil-Ko-A)   (asetil-KoA)

Ada beberapa sekresi kelenjar endokrin yang mempengaruhi dan berefek nyata pada metabolisme lemak. Hormon tersebut adalah epinefrin dan norepinefrin. Kedua hormon ini mengaktifkan lipase trigliserida yang sensitif hormon yang menyebabkan pemecahan trigliserida. Kortikotripin dan glukokortikoid juga mengaktifkan lipase trigliserida. Hormon pertumbuhan mempunyai efek yang sama namun tetapi hanya menimbulkan efek ketogenik yang ringan.

Kekurangan insulin juga mengakibatkan lipase sensitif hormon yang menyebabkan mobilisasi lemak yang cepat. Hormon tiroid menyebabkan mobilisasi lemak dengan cepat.

2.3.3.      Metabolisme Protein

Sekitar tiga perempat zat padat tubuh adalah protein. Ini terdiri atas protein struktural, enzim, gen, preotein yang mentrasfor oksigen, protein otot, dan banyak protein lain yang mempunyai fungsi spesifik.

Unsur utama protein adalah asam amino. 20 diantaranya terdapat didalam tubuh dalam jumlah bermakna. Setiap asam amino mempunyai gugus asam (-COOH) dan gugus nitrogen (-NH2).

Hasil akhir pencernaan protein dalam GIT hampir seluruhnya asam amino dan diabsorpsi ke dalam darah yang selanjutnya diabsorpsi sel dalam 5 sampai 10 menit di seluruh tubuh. Segera setelah masuk sel, asam amino dikonjugasi dibawah pengaruh enzim-enzim intrasel menjadi protein. Bila konsentrasi asam amino plasma turun dibawah normal, asam amino ditransfor ke luar sel untukmengisi suplai dalam plasma. Bersamaam dengan itu protein intra sel dipecah kembali menjadi asam amino.

Bila jaringan kekurangan protein, protein plasma dapat bekerja sebagai sumber pengganti protein jaringan yang cepat. Protein disintesa pada seluruh sel tubuh, dan sifat fungsional setiap sel tergantung atas protein yang dapat dibentuknya. Setiap penambahan asam amino dalam cairan tubuh dipecah dan digunakan untuk energi atau disimpan sebagai lemak. Degradasi ini terjadi hampir seluruhnya didalam hati dan dimulai dengan proses yang disebut deaminasi. Deaminasi berarti pembuangan gugus amino dari asam amino, hal ini terjadi dengan dua cara, yaitu

a.       Transaminasi, yang berarti pemindahan gugus amino ke beberapa senyawa penerima

b.      Deaminasi oksidatif

Jumlah deaminasi yang terbesar terjadi dengan skema sebagai berikut;

Asam α-ketoglutarat  +  asam amino

     Asam glutamat  +  asam α-keto

            +  NAD+  +  H2O

                                      NADH  +  H+  +  NH3

Setelah asam amino mengalami deaminasi, asam keto yang dihasilkan pada sebagian besar keadaan, akan dioksidasi untuk mengaluarkan energi untuk tujuan metabolisme.                                                                        

2.4.            GANGGUAN METABOLISME                                      

Ada berbagai jenis gangguan metabolisme, kita akan membahasnya. Berikut daftar gangguan metabolik.

• Hipertiroidisme. Ketika tiroksin dikeluarkan dalam jumlah tinggi, dapat menyebabkan peningkatan tingkat metabolisme basal (BMR). Akibatnya dapat menyebabkan penurunan berat badan yang berlebihan, denyut jantung cepat, tekanan darah tinggi dan pembengkakan di leher.
• Hipotiroidisme. Orang yang menderita dari tingkat metabolisme basal yang rendah akan mengalami berat badan yang berlebihan, denyut jantung yang lambat, sembelit, dll
• Diabetes.
• Penyakit Addision. Defisiensi kortisol dan aldosteron.
• GM2 Gangliosidosis. Penyakit ini adalah kelainan genetik resesif autosom yang juga disebut sebagai penyakit Tay-Sachs. Ini adalah salah satu jenis gangguan metabolisme pada anak yang menyebabkan kemunduran mental serta kehilangan kemampuan fisik. Penyakit ini terjadi pada usia 6 bulan dan menyebabkan kematian anak pada usia 4 tahun.
• Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency (G6PD). G6PD adalah gangguan metabolisme yang terjadi sebagai penyakit resesif keturunan. The G6PD adalah enzim yang diproduksi oleh sel darah merah. Hal ini sangat penting untuk metabolisme karbohidrat. Kekurangan G6PD menyebabkan kerusakan dan kehancuran sel darah merah. Hal ini menyebabkan kondisi yang disebut sebagai anemia hemolitik. Pasien menderita kekurangan warna kulit, kebingungan, kelemahan, kelelahan, urin berwarna gelap dan demam.
• Fenilketonuria. Fenilketonuria (PKU) adalah kelainan genetik yang menyebabkan ketidakmampuan untuk memecah asam amino fenilalanin dalam tubuh. Ini juga salah satu jenis gangguan metabolisme pada anak. Hal ini menyebabkan keterbelakangan mental dan kejang pada bayi. Kondisi ini tidak menunjukkan gejala apapun selama kelahiran. Namun, seiring pertumbuhan anak, lama-lama akan muncul gejala seperti retardasi mental, pertumbuhan terhambat, ukuran kepala kecil, masalah perilaku, dll.

2.4.1.       Kelainan Metabolisme Karbohidrat

Beberapa gula (misalnya sukrosa) harus diproses oleh enzim di dalam tubuh sebelum bisa digunakan sebagai sumber energi. Jika enzim yang diperlukan tidak ada, maka gula akan tertimbun dan menimbulkan masalah kesehatan.

Galaktosemia

Galaktosemia (kadar galaktosa yang tinggi dalam darah) biasanya disebabkan oleh kekurangan enzim galaktose 1-fosfat uridil transferase. Kelainan ini merupakan kelainan bawaan. Pada awalnya mereka tampak normal, tetapi beberapa hari atau beberapa minggu kemudian, nafsu makannya akan berkurang, muntah, tampak kuning (jaundice) dan pertumbuhannya yang normal terhenti.

Hati membesar, di dalam air kemihnya ditemukan sejumlah besar protein dan asam amino, terjadi pembengkakan jaringan dan penimbunan cairan dalam tubuh.

Jika pengobatan tertunda, anak akan memiliki tubuh yang pendek dan mengalami keterbelakangan mental. Banyak yang menderita katarak.

Glikogenosis

Glikogenosis (Penyakit penimbunan glikogen) adalah sekumpulan penyakit keturunan yang disebabkan oleh tidak adanya 1 atau beberapa enzim yang diperlukan untuk mengubah gula menjadi glikogen atau mengubah glikogen menjadi glukosa (untuk digunakan sebagai energi).

Pentosuria

Pentosuria adalah suatu keadaan yang tidak berbahaya, yang ditandai dengan ditemukannya gula xylulosa di dalam air kemih karena tubuh tidak memiliki enzim yang diperlukan untuk mengolah xylulosa.

2.4.2.      Kelainan Metabolisme Piruvat

Piruvat terbentuk dalam proses pengolahan karbohidrat, lemak dan protein.

Piruvat merupakan sumber energi untuk mitokondria (komponen sel yang menghasilkan energi). Gangguan pada metabolisme piruvat dapat menyebabkan terganggunya fungsi mitokondria sehingga timbul sejumlah gejala:

- kerusakan otot

- keterbelakangan mental

- kejang

- penimbunan asam laktat yang menyebabkan asidosis (meningkatnya asam dalam tubuh)

- kegagalan fungsi organ (jantung, paru-paru, ginjal atau hati).

Gejala tersebut dapat terjadi kapan saja, mulai dari awal masa bayi sampai masa dewasa akhir.

Olah raga, infeksi atau Alkohol dapat memperburuk gejala, sehingga terjadi asidosis laktat yang berat (kram dan kelemahan otot).

Kekurangan kompleks piruvat dehidrogenase

Kompleks piruvat dehidrogenase adalah sekumpulan enzim yang diperlukan untuk mengolah piruvat.

Kekurangan kompleks piruvat dehidrogenase bisa menyebabkan berkurangnya kadar asetil Koenzim A yang penting untuk pembentukan energi.

Gejala utamanya adalah:

- aksi otot menjadi lambat

- koordinasi buruk

- gangguan keseimbangan yang berat yang menyebabkan penderita tidak dapat berjalan.

Gejala lainnya adalah kejang, keterbelakangan mental dan kelainan bentuk otak.

Penyakit ini tidak dapat disembuhkan, tetapi diet tinggi lemak bisa membantu beberapa penderita.

Tidak memiliki piruvat karboksilase

Tidak memiliki enzim piruvat karboksilase akan mempengaruhi atau menghalangi pembentukan glukosa di dalam tubuh. Akibatnya di dalam darah akan tertimbun asam laktat dan keton yang menyebabkan timbulnya mual dan muntah.

Penyakit ini sering berakibat fatal.

Sintesa asam amino (komponen pembentuk protein) juga tergantung kepada piruvat karboksilase.

Jika enzim ini tidak ada, maka pembentukan neurotransmiter (zat yang menghantarkan gelombang saraf) akan berkurang, menyebabkan sejumlah kelainan saraf, termasuk keterbelakangan mental yang berat.

Hipoglikemia (kadar gula darah yang rendah) dan asidosis (penimbunan asam di dalam darah) dapat dikurangi dengan cara sering memakan makanan kaya karbohidrat. Tetapi belum ditemukan obat yang dapat menggantikan neurotransmiter yang hilang.

Pada penyakit yang lebih ringan, bisa dilakukan pembatasan asupan protein.

2.4.3.      Kelainan Metabolisme Asam Amino

Asam amino merupakan komponen pembentuk protein.

Penyakit keturunan pada pengolahan asam amino dapat menyebabkan gangguan pada penguraian asam amino maupun pemindahan asam amino ke dalam sel.

Fenilketonuria

Fenilketonuria (Fenilalaninemia, Fenilpiruvat oligofrenia) adalah suatu penyakit keturunan dimana tubuh tidak memiliki enzim pengolah asam amino fenilalanin, sehingga menyebabkan kadar fenilalanin yang tinggi di dalam darah, yang berbahaya bagi tubuh.

Dalam keadaan normal, fenilalanin diubah menjadi tirosin dan dibuang dari tubuh. Tanpa enzim tersebut, fenilalanin akan tertimbun di dalam darah dan merupakan racun bagi otak, menyebabkan keterbelakangan mental.

Pada saat bayi baru lahir biasanya tidak ditemukan gejala. Kadang bayi tampak mengantuk atau tidak mau makan. Bayi cenderung memiliki kulit, rambut dan mata yang berwarna lebih terang dibandingkan dengan anggota keluarga lainnya yang tidak menderita penyakit ini.

Beberapa bayi mengalami ruam kulit yang menyerupai eksim.

Jika tidak diobati, bayi akan segera mengalami keterbelakangan mental, yang sifatnya biasanya berat.

Gejala pada anak-anak yang menderita fenilketonuria yang tidak diobati atau tidak terdiagnosis adalah:

- kejang

- mual dan muntah

- perilaku Agresif atau melukai diri sendiri

- hiperaktif

- gejala psikis (kadang-kadang).

Bau badannya menyerupai tikus karena di dalam air kemih dan keringatnya mengandung asam fenil asetat (hasil pemecahan fenilalanin).

Fenilketonuria pada wanita hamil memberikan dampak yang besar terhadap janin yang dikandungnya, yaitu menyebabkan keterbelakangan mental dan fisik.

Bayi terlahir dengan kepala yang kecil (mikrosefalus) dan penyakit jantung.

Jika selama hamil dilakukan pengawasan ketat terhadap kadar fenilalanin pada ibu, biasanya bayi yang lahir akan normal.

Diagnosis ditegakkan berdasarkan tinginya kadar fenilalanin dan rendahnya kadar tirosin.

Pengobatan meliputi pembatasan asupan fenilalanin.

Semua sumber protein alami mengandung 4% fenilalanin, karena itu mustahil untuk mengkonsumsi protein dalam jumlah yang cukup tanpa melebihi jumlah fenilalanin yang dapat diterima. Karena itu sebagai pengganti susu dan daging, penderita harus makan sejumlah makanan sintetis yang menyediakan asam amino lainnya.

Penderita boleh memakan makanan alami rendah protein, seperti buah-buahan, sayur-sayuran dan gandum dalam jumlah tertentu.

Untuk mencegah terjadinya keterbelakangan mental, pada minggu pertama kehidupan bayi, asupan fenilalanin harus dibatasi. Pembatasan yang dimulai sedini mungkin dan terlaksana dengan baik, memungkinkan terjadinya perkembangan yang normal dan mencegah kerusakan otak. Jika pembatasan ini tidak dapat dipertahankan, maka anak akan mengalami kesulitan di sekolah.

Pembatasan yang dimulai setelah anak berumur 2-3 tahun hanya bisa mengendalikan hiperaktivitas yang berat dan kejang.

Pembatasan asupan fenilalanin sebaiknya dilakukan sepanjang hidup penderita.

2.5.            Metabolisme Sel Darah

2.5.1.      Metabolisme pada Sel Darah Merah

Metabolisme pada sel darah merah sangat unik dan relatif sangat sederhana. Hal ini dikarenakan sel darah tersebut tidak memiliki inti sel dan mitokondria. Sel darah merah memiliki glukosa transforter (GLUT) pada membran selnya.

Fungsi utama sel darah merah adalah untuk mentransfor hemoglobin, yang selanjutnya membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan. Sel darah merah normal berbentuk cakram bikonkaf yang memiliki tebal 1-2 mikron ( 1 untuk bagian tengah, 2 untuk bagian pinggir). Pada laki-laki, normal jumlah sel darah merah sekitar 5.200.000 per mililiter kubik dan pada wanita 4.700.000.

Sel darah merah berasal dari sel hemositoblas yang secara kontinyu dibentuk dari sel induk primodial sumsum tulang. Hemositoblas awalnya membentuk eritroblast basofil yang mulai mensintesa hemoglobin. Eritroblast kemudian menjadi eritroblast polikromatifilik (campuran basofilik dan hemoglobin merah), selanjutnya intisel menyusut dan dibentuk hemoglobin yang lebih banyak dan sel dinamakan normoblast. Setelah sitoplasma normoblast terisi dengan hemoglobin, inti sel menjadi sangat kecil dan dibuang. Pada saat yang sama retikulum endoplasma direabsorpsi (sel dalam stadium retikulosit), dan pada stadium ini sel masuk ke kaviler darah secara diapedesis (menyelip melalui pori membran) dan sel akan kehilangan organel intraselnya (ribosom, mitokondria, dll). Retikulum endoplasma yang tersisa dalam retikulosit terus menghasilkan hemoglobin dalam jumlah sedikit selama satu atau dua hari dan pada akhirnya retikulum akan menghilang. Dalam waktu sekitar 24 jam retikulosit berubah menjadi sel darah merah  yang muda dan bersamaan dengan  itu sel darah merah kehilangan kemampuan untuk mensintesa protein.

Eritropoetin merupakan glikoprotein dengan 166 asam amino yang berfungsi sebagai regulator utama eritropoesis pada manusia. Eritropoetin disintesa oleh ginjal dan dilepaskan sebagai respons terhadap keadaan hipoksia ke dalam aliran darah dimana eritropoetin akan berjalan menuju sumsum tulang.

Sel darah merah (SDM) sangat bergantung pada glukosa sebagai sumber energinya. Membran SDM mengandung afinitas yang tinggi terhadap transforter glukosa. Glikolisis menghasilkan laktat adalah tempat pembentukan ATP, karena SDM tidak memiliki mitokondria sehingga tidak ada reaksi fosforilasi oksidatif untuk pembentukan ATP. Transforter glukosa tidak bergantung pada insulin, tidak seperti carrier dalam otot dan jaringan adiposa. Transforter ini bekerja dengan membentuk suatu pori dalam membran, sehingga bisa melewatkan glukosa.

SDM memiliki beragam transforter yang mempertahankan keseimbangan ion dan air. Pembentukan 2,3-bifosfogliserat oleh reaksi yang sangat berhubungan dengan glikolisis, penting dalam mengendalikan kemampuan Hb mengangkut oksigen. Lintasan pentosafofat bekerja dalam SDM (lintasan ini memetabolisir 5-10% dari total glukosa yang masuk) dan mensintesis NADPH. Anemia hemolitik yang yang disebabkan defisiensi aktivitas glukosa-6-fosfat dehidrogenase sering ditemukan.

Glutation pereduksi (GSH) penting dalam metabolisme SDM sebagai bagian dari kerja meniadakan peroksida beracun yang merusak. SDM dapat mensinteas GSH dan membutuhkan NADPH untuk mengembalikan glutation teroksidasi (G-S-S-G) kembali ke keadaan tereduksi.

Beberapa oksidan kuat akan dihasilkan selama proses metabolisme dalam sel darah maupun sebagian besar sel tubuh lain. Oksidan kuat ini adalah superoksida () (O2+), hidrogen peroksida (H2O2), radikal peroksil (ROO ۫ ) dan radikal hidroksil (OH۫ ).  Radikal yang terakhir ini merupakan molekul yang reaktif yang dapat bereaksi dengan protein, asam nukleat, lipid serta molekul lainnya untuk mengubah strukturnya serta menimbulkan kerusakan jaringan.

Besi harus dipertahankan dalam keadaan ferro oleh kerja sistem methemoglibin reduktase bergantung NADH yang mencakup sitokrom b5 reduktase dan sitokrom b5.

Hb-Fe³+  +  Cyt b5 red                  Hb-Fe²+  +  Cyt b5 oks

                                   Sitocrom b5 reduktase

Cyt b5 oks  +  NADH                    Cyt b5 red  +  NAD

 Sintesa glikogen, asam lemak dan protein tidak terjadi dalam SDM, akan tetapi beberapa lipid ( kolesterol) dalam membran sel darah merah dapat berganti dengan lipid plasma yang sesuai.

Sel darah merah mengandung enzim-enzim metabolisme nukleotida tertantu seperti adenosin deaminase, pirimidin nukleotidase, dan adenilat kinase, defisiensi enzim-enzim ini ikut terlibat dalam beberapa kasus anemia hemolitik.

Bila SDM mencapai akhir dari usia hidupnya, globin akan dipecah menjadi asam amino (yang akan digunakan kembali dalam tubuh, besi dilepaskan dari hem yang akan digunakan lagi, dan komponen tetrapirol heme diubah menjadi bilirubin, yang terutama diekskresikan ke dalam usus melalui empedu.

                                                                                 A                 P

                                                                                 C                 C

Asam 2 α-ketoglutarat  + glisin                             HC               CH   (pirol)

                                                                                           N

                                                                                           H

4 pirol                         protoporfirin III

Protoporfirin III  +  Fe                         Hem

4 Hem  +  globin                           hemoglobin

   

gambar 10 sel darah merah dan struktur hemoglobin

2.5.2.      Metabolisme Sel Darah Putih

Tubuh manusia memiliki sistem khusus untuk melawan berbagai agen toksik dan infeksi yang terdiri  dari sel darah putih (leukosit), sistem makrofag jaringan (sistem retikuloendotel) dan jaringan linfoid. Jaringan-jaringan ini untuk mencegah infeksi mempunyai dua fungsi; menghancurkan agen penyerang (fagositosis) dan membentuk antibodi (limfosit yang disensitifkan).

Terdapat enam jenis sel darah putih yang normal ada dalam tubuh. Mereka adalah neutrofil polimorfonuklear (62%), eusinofil polimorfonuklear (2,3%), basofil polimorfonuklear (0,4%), (monosit 5,3%), limfosit (30%), dan sel plasma. Selain itu, terdapat trombosit dalam jumlah besar yang merupakan fragmen jenis ke tujuh dari sel darah putih yang ditemukan dalam sumsum tulang (megakariosit). Granulosit (ketiga polomorfonuklear) dan monosit dalam fagositosis, limfosit membentuk antibodi. Lekosit digolongkan menjadi 2 yaitu granulosit dan agranulosit. Ciri dari granulosit atau lekosit granuler adalah memiliki granula pada sitoplasma. Ada 3 macam granulosit, yaitu netrofil atau polimorf (10-12 mm), eosinofil (10-12 mm) dan basofil (8-10 mm). Ciri dari agranulosit adalah tidak memiliki granula pada sitoplasma. Ada 2 macam agranulosit yaitu limfosit (7-15 mm) dan monosit (14-19 mm).

Lekosit memiliki nukleus namun tak memiliki hemoglobin. Rentang hidup lekosit adalah beberapa jam hingga beberapa hari. Leukosit bersifat amuboid atau tidak memiliki bentuk yang tetap. Orang yang kelebihan leukosit menderita penyakit leukimia, sedangkan orang yang kekurangan leukosit menderita penyakit leukopenia. Jumlah lekosit adalah 4.000-11.000.

Netrofil	Eosinofil	Basofil	Limfosit	Monosit          Makrofag

Gambar 5. Struktur berbagai jenis lekosit

   

    

Gambar 12 proses terbentuknya sel darah

2.6.  Metabolisme Sel Kanker

Istilah kanker berasal dari bahasa latin yang artinya adalah kepiting. Penyakit keganasan, kanker, diibaratkan seperti capit-capit lengan kepiting oleh seorang Hippocrates, yang mengamati bahwa penyakit kanker dapat menyebar didalam tubuh dan biasanya berakhir pada kematian.

Gambar 13 sel kanker

Secara umum sel kanker didefinisikan sebagai sel yang tidak normal, yang tumbuh serta berkembang biak secara cepat dan tidak terkendali. Sel kanker tidak peduli dengan keterbatasan zat makanan, ruang dan fakta kalau mereka harus berbagi dengan sel-sel normal yang ada disekitarnya. Lebih jauh dari pada itu, mereka mengabaikan perintah untuk berhenti berbiak oleh tubuh yang bersangkutan. Sel tubuh yang normal juga tumbuh, membelah diri dan pada saat tertentu mereka akan mati. Akan tetapi pada sel kanker, mereka terus tumbuh, memperbanyak diri dan berusaha menghindari kematiannya (apoptsis), lebih buruknya lagi kecepatan pertumbuhan sel kanker jauh melebihi sel-sel yang normal.

Sel kanker ditandai oleh tiga ciri yang khas, yaitu pengendalian pertumbuhan yang menurun atau tidak terbatas, invasi pada jaringan setempat, penyebaran atau metastasis ke bagian tubuh yang lain.

Secara garis besar kanker dibagi menjadi dua kelompok, yaitu kanker jinak dan kanker ganas. Kanker jinak (benign) memiliki kecenderungan untuk tumbuh lebih lambat daripada kanker ganas (malignant) dan mereka tidak menyebar ke organ lain di dalam tubuh. Sedangkan, kanker ganas  memiliki pertumbuhan sel yang sangat cepat, dapat menginvasi serta menghancurkan jaringan di sekitarnya dan pada fase tertentu akan menyebar ke organ-organ lain di dalam tubuh.

Pertanyaannya adalah, bagaimana sel kanker ini dapat tumbuh dan berjalan lebih cepat daripada sel normal, yang pada akhirnya mereka akan mencari pembuluh darah atau lymph untuk selanjutnya menyebar ke organ tertentu didalam tubuh (metastasis)? Ada tiga tipe gen yang bertanggung jawab atas proses seperti yang tersebut diatas, yaitu: gen-gen yang jahat (oncogenes), gen-gen yang baik (tumor suppressor genes) dan gen-gen yang berfungsi memperbaiki gen lain yang rusak (mismatch-repair genes).

Terbentuknya sel kanker dan kemampuannya untuk ‘berjalan’, metastasis, adalah suatu proses yang sangat kompleks, yang melibatkan banyak gen di dalamnya. Pada perjalanannya, satu sel kanker harus melepaskan diri dari kelompoknya (primary tumor) untuk mengadakan invasi ke daerah di sekitarnya, berusaha menembus pembuluh lymph atau secara langsung mencari pembuluh darah, berjuang melawan proses pertahanan tubuh (hos immune defense), berhenti di organ tujuannya dan memulai berkembang biak di lingkungan barunya (secondary tumor).

Karsinogen adalah subtansi yang dikenal menyebabkan kanker atau setidaknya menghasilkan peningkatan insiden kanker pada hewan atau populasi manusia, karsinogen tersebut adalah :

a.    Onkogen kemikal

Onkogen kemikal contohnya adalah hidrokarbon polisiklik, tembakau, aflatoksin, nitrosamine, agen kemoterapi, asbestos, metal berat, vinyl chlorid, dll.

b.    Onkogen radiasi

Contohnya adalah radiasi ultraviolet, x-ray, radioisotop dan bom nuklir.

c.    Onkogen viral

Contohnya adalah onkogen oleh virus RNA (retrovirus), dan onkogen oleh virus DNA (seperti papilloma virus, molluscum contangiosum, herves simplek, EBV, avian, virus hepatitis B, dsb)

Sel-sel kanker (neoplasma) mendapat energi terutama dari glikolisis anaerob karena kemampuannya untuk oksidasi kurang, walaupun sel tersebut mempunyai enzim-enzim untuk oksidasi. Berbeda dengan sel-sel normal yang susunan enzimnya berbeda-beda, maka susunan enzim sel kanker relatif sama (uniform). Sel kanker lebih mengutamakan pembiakan daripada melakukan fungsinya sehingga enzim untuk katabolisme  menjadi tidak penting lagi.

Penderita kanker sering mangalami anemia yang diikuti oleh kelemahan tubuh yang sangat (cachexia). Sel-sel kanker tampaknya lebih diberikan prioritas untuk mendapatkan kebutuhan asam aminonya, sehingga sel tubuh lainnya kurang mendapatkan suplai. Selain itu, kehilangan berat badan pada penderita kanker disebabkan oleh kehilangan lemak tubuh dan massa tubuh yang progresif, tetapi penggunaan kalori dan BMR tetap tinggi. Pennyebabnya sangat multifaktor, misalnya adanya penurunan nafsu makan akibat abnormalitas indra perasa dan menurunnya kontrol nafsu makan dari pusatnya. Kemungkinan yang lain adalah adanya keterlibatan faktor TNF dan IL-1 dari makrofag yang teraktivasi. Disini TNF menekan nafsu makan dan menginhibisi aksi lipoprotein lipase, menginhibisi pelepasan asal lemak bebas dari lipoprotein.

Sel kanker tidak dapat membesar lebih dari 1-2 mm kecuali sel tersebut memiliki vaskularisasi yang baik. Zona 1-2 mm tersebut merupakan jarak maksimal nutrisi dan oksigen yang berasal dari vasluler dapat berdifusi ke jaringan sekitar. Sehingga untuk mencapai ukuran yang besar, maka diperlukan pembentukan neovaskularisasi guna mendukung nutrisi untuk jaringan atau sel kanker yang baru. Prosesnya yaitu dengan menstimulasi sekresi polipeptida seperti IGF (Insulin like Growth Faktor), PDGF, granulosite macrophage coloni stimulating factor (GM-CSF 1) dan IL-1. Angiogenesis juga diperlukan untuk proses metastase jaringan kanker.

Pertumbuhan sel kanker dikontrol oleh keseimbangan antara faktor angiogenesis dan faktor anti angiogenesis. Faktor anti angiogenesis antara lain trombaspandin 1, angiostatin, endostatin,  dan vaskulostatin. Sedangkan faktor angiogenesis yang ada antara lain adalah hypoxia inducible faktor 1 (HIF-1).

BAB  III

KESIMPULAN

Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel harus menjalankan aktivitas hidupnya seperti metabolisme. Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup atau sel itu sendiri.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi  dua yaitu; anabolisme yang berarti proses pembentukan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi yang tinggi, misalnya pada fotosintesis, glikogenesis. Yang kedua adalah katabolisme yang merupakan proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik, misalnya pada proses glikolisis dan glukoneogenesis.