Bioenergetik Mikroba

Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme.

A. Biooksidasi dan Pemindahan Energi

Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik. Dalam sel, energi kimia terdapat dalam bentuk gugus organik berenergi tinggi  yang mengandung S atau P, adenosin trifosfat (ATP) salah satu gugus berenergi tinggi yang terpenting. Energi yang dibebaskan ATP tergantung pada keadaan hidrolisisnya, terutama pH dan kadar reaktan. Meskipun ATP mengandung 2 fosfat berenergi tinggi, dalam reaksi umumnya hanya satu fosfat berenergi tinggi digunakan untuk aktivasi. Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis.

B. Fermentasi

Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP), Entner-Doudoroff (ED), Heksosa Mono Fosfat (HMP), Heterofermentatif bakteri asam laktat, dan Metabolisme asam piruvat secara anaerob.

C. Respirasi

Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membran plasma atau pada mesosom. Proses ini adalah fase kedua yang aerob dari perombakan gula fase pertama yang anaerob (glikolisis). Pada respirasi dihasilkan banyak energi yang dapat digunakan untuk proses biosintesis. Reaksi ini lewat bagan terutama siklus Krebs, meskipun ada yang lewat terobosan asam glioksilat.

D. Fotosintesis

Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil.

Fisiologi Reseptor dan Efektor

A. Reseptor

Reseptor atau alat penerima rangsangan merupakan suatu struktur yang yang mampu mendeteksi rasangan tertentu yang berasal dari luar atau dari dalam tubuh. Pada hewan vertebrata, organ indranya merupakan reseptor atau penerima rangsangan. Pada organ indra ini terdapatujung-ujung saraf sensori yang peka terhadap rangsangan tertentu. Rangsangan yang diterima diteriskan melalui serabut saraf sebagai inpuls.

Terdapat dua jenis struktur efektor, yaitu efektor saraf (susunannya ada yang sederhana dan ada pula yang susunannta rumit) dan efektor bukan saraf. Begitupun lokasi rangsang dari efektor, yaitu interoreseptor dan eksteroreseptor. Reseptor yang berupa saraf sensorik dapat mengubah bentuk energi menjadi bentuk energi lain (transduser) misalnya jika efektor menerima energi mka energi tersebut akan mengalami perubahan elektro kimia menjadi energi listrik dan menimbulkan potensial aksi. Ketika yang diterima rangsangan kecil, potensial aksi hanya cukup berubah menjadi potensial reseptor tetapi jika yang diterima merupakan rangsangan besar maka potensial aksi akan berubah menjadi potensial reseptor besar kemudian pindah ke membran sebelahnya lalu menuju ke sel saraf eferen. Selain pindah ke membran sel saraf sebelahnya, potensial reseptor yang besar ini pula mindah ke membran sel yang lainnya. Potensial reseptor yang besar ini dapat menimbulkan potensial generator. Cara kerja reseptor misalnya pada mekanoreseptor. Mekanoresepor memiliki pintu ion yang dapat terbuka dan tertutup yang dipengaruhi oleh deportasi mekanik, yaitu perubahan bentuk protein penyusun pintu ion akibat rangsang mekanik, misalnya sentuhan atau peningkatan tekanan sehimgga bentuk fisik protein penyusun pintu ion berubah sedemikian rupa sehingga pintu untuk ion tertentu akan terbuka. Adanya rangsangan dan tanggapan yang memilki hubungan yang rumit dan erat tetapi menibulkan kekuatan tanggapan yang berbeda dengan kekuatan rangsangan yang diterima menciptakan terjadinya perbedaan kemampuan reseptor beradaptasi terhadap rangsang. Adaptasi rangsangan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adaptasi fisik (reseptor beradaptasi dengan cepat) dan adaptasi tonik (reseptor beradaptasi sangat lambat).

Reseptor berdasarkan jenis rangsang:

1. Kemoreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa bahan kimia. Contoh: bau.

2. Mekanoreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa deformasi mekanik. Contoh: sentuhan dan suara.

3. Termoreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa suhu (baik itu suhu panas maupun suhu dingin). Contoh: ketika terkena api dan memegang es.

4. Fotoreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa cahaya. Contoh: cahaya matahari.

5. Elektroreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa listrik. Misalnya dimiliki oleh hewan aqutik, yaitu belut listrik. Digunakan sebagai alat untuk mempertahankan diri.

6. Magnetoreseptor, merupakan efektor yang peka terhadap rangsangan yang berupa medan magnet. Contoh: medan magnet bumi (navigasi arah utara dan selatan), misalnya dimiliki oleh lebah madu yang digunakan untuk menemukan makanan.

B. Efektor

Efektor merupakan alat penghasil tanggapan yang pada sistem kerjanya terlihan adanya gerakan tubuh tetapi tidak terlihat adanya sekresi hormon. Tanggapan yang dihasilkan tergantung pada jenis rangsangan dan jenis efektornya. Pada proses tanggapan ,baik itu tanggapan perubahan gerak atau pun tanggapan perubahan warna akan terjadi pelepasan arus listrik. Tanggapan perubahan gerak terjadi karena sel memilki sitoskeleton yang berfungsi untuk menghasilkan gerak. Gerak ini akan menimbulkan aliran sitoplasmik. Dalam perubahan gerak terjadi kontraksi otot (proses aktif) yang selalu diikuti relaksasi otot (proses pasif) yang berpasangan kerja secara antagonis. Aktivitas yang berulang memerlukan tulang atau rangka sebagai tempat bertumpu dan penahan tarikan otot. Pada hewan terdapat tiga jenis sistem rangka, yaitu:

1. Rangka hidrostatik, merupakan rangka yang terdapat pada invertebrata yang bertubuh lunak (contoh: annelida). Fungsinya mirip dengan gerakan ameboid.

2. Rangka luar, merupakan rangka yang terdapat di luar tubuh. (contoh: Moluska dan Artropoda). Fungsinya melindungi diri dan pelekatan otot.

3. Rangka dalam, merupakan rangka yang terdapat di dalam tubuh (contoh: vertebrata). Pada invertebrata rangka mengandung berbagai garam kalsium dan fungsi sama dengan hewan lain.

Tanggapan perubahan warna pada hewan berfungsi untuk menyamar, komunikasi kawin, dan pertahanan diri. Zat yang berperanadalah kromatofor, yaitu sel yang mengandung pigmen. Selain itu, ada pula tanggapan pelepasan arus listrik yang hanya terjadi pada beberapa jenis ikan, misalnya pada Electrophorus electricus memiliki organ listrik yang disebut elektroplat. Organ ini berfungsi untuk orientasi, komunikasi, dan interaksi. Proses pembentukan arus listrik yang terjadi disebut elektrogenesis. Elektroplat merupan badan mioneural yang memiliki struktur bersifat seperti saraf dan otot. Elektroplat memiliki dua sisi dimana satu sisi mengarah ke daerah ekor (sisi ini mampu menanggapi rangsang/ innervated face) dan satu sisi lagi mengarah ke daerah kepala (sisi ini tidak mampu menanggapi rangsang/ non innervated face).

Fisiologi Sirkulasi

A.     Sistem Sirkulasi

Sistem sirkulasi pada hewan bervariasi tergantung  tingkat perkembangan tubuh hewan. Pada hewan tingkat rendah, sistem sirkulasi masih sederhana sedangkan pada hewan tingkat tinggi sudah lebih lengkap. Sistem sirkulasi ini berfungsi untuk menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen, menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera, berperan penting dalam penyebaran panas tubuh, dan menyebarkan tekanan/kekuatan.

B.     Komponen Sistem Sirkulasi

Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama, yaitu:

1)   Jantung, merupakan komponen penyusun sistem sirkulasi yang berfungsi sebagai pompa penggerak cairan tubuh di sepanjang pembuluh. Terdapat 2 jenis jantung, yaitu jantung tubuler (vaskuler)merupakan jantung yang terdapat pada hewan Invertebrata, berbentuk sederhana dan tidak mempunyai klep, serta bekerja secara kontraksi peristaltik, sehingga disebut juga  jantung peristaltik; jantung berongga merupakan jantung yang  terdapat pada hewan vertebrata, merupakan organ berotot yang mampu mendorong darah ke berbagai bagian tubuh dan mampu mempertahankan aliran darah dengan bantuan sejumlah klep, gerakan memompa jantung merupakan kekuatan utama yang menjamin kelancaran aliran darah, dan kontraksi otot jantung terjadi secara periodik.

2)   Pembuluh, merupakan saluran yang akan dilewati/dilalui oleh cairan yang beredar ke seluruh tubuh. Terdapat 2 jenis pembuluh:

a)    Pembuluh darah

Pembuluh darah merupakan saluran khusus untuk mengalirkan darah (pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas arteri, vena, dan kapiler). Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya (lapisan dari arah dalam ke luar ialah: Tunika Intima/Endotelium, Tunika Media, dan Tunika Adventitia) sedangkan pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima.

Arteri berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung. Mekanisme kerja arteri dimulai dengan kontraksi jantung sehingga darah terdorong keluar dan memasuki pembuluh arteri basar, dinding arteri meregang dan  disimpan  (berasal dari peregangan serabut elastis), kemudian jantung berelaksasi sehingga darah tidak masuk ke pembuluh besar arteri dan pembuluh kembali mengkerut ke ukuran semula, dan melepaskan sebagian energi yang tersimpan pada dindingnya. Tekanan pada arteri ketika jantung berkontraksi dan berelaksasi disebut tekanan Sistolik dan Diastolik. Pada arteri terdapat bagian yang disebut arterioles, yaitu pembuluh arteri kecil yang dindingnya mengandung sejumlah besar otot polos. Proses kontraksinya tidak dikendalikan oleh pusat kesadaran dan berfungsi mengendalikan aliran darah dengan cara mengubah derajat kontraksi otot polos sehingga besarnya tekanan dapat diatur.

Pembuluh darah terkecil dalam sistem sirkulasi adalah kapiler yang berfungsi sebagai ntempat terjadinya pertukaran gas dan zat lainnya antara pembuluh darah dan sel jaringan.

Vena berfungsi untuk membawa darah dari jaringan kembali ke jantung. Pada vena terdapat bagian yang disebut venula, yaitu pembuluh vena yang paling kecil dan berhubungan langsung dengan kapiler. Sebagian besar vena dilengkapi dengan klep. Klep ini berfungsi untuk mencegah aliran darah kembali ke arah jaringan dan menjamin kelancaran aliran darah menuju jantung. Aliran darah dalam pembuluh vena dibantu oleh kontraksi otot dinding pembuluh vena dan kontraksi otot lurik di sekitar pembuluh.

b)   Pembuluh limfe

Pada vertebrata tingkat tinggi, pembuluh limfe berupa saluran buntu dengan ujung terbuka dan berfungsi mengangkut kelebihan cairan di ekstrasel ke sirkulasi darah. Pada invertebrata, pembuluh limfe tidak ditemukan (kecuali pada Teleostei) sedangkan pada hewan tingkat rendah ditemukan berbagai bentuk peralihan (intermediet) yang menunjukkan adanya perkembangan sistem pembuluh limfe.

3)    Cairan Tubuh

Caran tubuh pada hewan multiseluler mencapai 70% (cairan intrasel 45% dan cairan ekstra sel 25%). Cairan eksrtasel ditemukan di berbagai tempat dengan sebutan yang berbeda-beda, ada yang disebut cairan jaringan, cairan darah, cairan limfe, dan ada pula yang disebut hemolimfe.

 Cairan darah merupakan  cairan dalam pembuluh darah yang beredar ke seluruh tubuh mulai dari jantung dan segera kembali ke jantung. Cairan darah tersusun atas sel darah dan plasma darah. Dimana sel darah itu sendiri terdiri atas eritrosit, leukosit, dan trombosit sedangkan plasma darah mengandung sekitar 90% air dan berbagai zat terlarut di dalamnya. Plasma darah memiliki komposisi sangat berbeda dari cairan intrasel, yaitu mengandung protein penting dalam konsentrasi relatif rendah, antara 1,0 hingga 100-150 mg/ml. Protein plasma pada Vertebrata tingkat tinggi dikelompokkan menjadi tiga, yaitu fibrinogen yang berperan dalam proses pembekuan darah, globulin yang berperan dalam reaksi imun dan transpor molekul, serta albumin yabg berperan dalam mempertahankan volume plasma. Secara  umum darah berfungsi mempertahankan kondisi lingkungan dalam keadaan relatif konstan, yang mana mekanismenya disebut Homeostatik sedangkan secara khusus darah berfungsi untuk mensuplai zat-zat makanan dari saluran pencernaan ke jaringan-jaringan, mensuplai oksigen dari paru-paru ke jaringan-jaringan, membawa dan membuang zat-zat yang tidak berguna dari jaringan-jaringan ke organ organ ekskresi, mendistribusikan sekresi kelenjar endokrin dan zat lain yang mengatur fungsi sel, dan membantu menyelenggarakan keseimbangan komposisi air dalam berbagai organ tubuh.

C.     Sisten Sirkulasi pada Hewan

Pada hewan terdapat dua jenis sistem sirkulasi, yaitu sistem sirkulasi terbuka (misalnya pda molusca) dan sistem sirkulasi tertutup (misalnya pada vertebrata). Mekanisme sistem sirkulasi terbuka diawali dengan relaksasi otot jantung (tekanan negatif dalam rongga jantung) kemudian terjadi kekuatan menghisap darah secara aktif, terjadinya gelombang peristaltik pada dinding aorta yang  mendorong darah ke arah kepala, darah akan keluar dan mengalir bebas di antara sel jaringan, dan cairan tubuh tersaring dan secara perlahan kembali ke jantung melalui ostia (lubang pada jantung). Mekanisme pada sistem sirkulasi  tertutup, jantung bekerja dengan melakukan gerakan memompa secara terus menerus untuk mempertahankan tekanan tetap tinggi dan mengakibatkan darah yang keluar dari pembuluh akan segera masuk kembali ke jantung dengan cepat. Akibat selanjutnya darah mengalir secara langsung ke setiap sel tubuh, pasokan sari makanan dan oksigen dalam jumlah yang memadai ke tiap sel serta proses metabolisme dapat terselenggara dengan baik. Apabila terjadi peningkatan aktivitas metabolisme hewan meningkatkan jumlah pasokan darah ke organ yang aktif (misalnya otot) dan mengurangi penyebaran darah ke daerah yang kurang/tidak aktif (misalnya organ gastrointestinal).

D.     Mekanisme Pertukaran Zat

Tekanan sistole dan diastole manusia adalah 120/80 mm Hg artinya darah yang dipompa oleh jantung memberikan tekanan sebesar 120 mm Hg. Tekanan ini semakin jauh dari jantung akan semakin menurun. Pembuluh kapiler (arteri) tekanannya 40 mm Hg sedangkan cairan ekstrasel tekanannya 25 mm Hg dan pembuluh kapiler (vena) tekanannya 15 mm Hg. Permainan tekanan inilah yang akan menyebabkan terjadinya perpindahan air dan partikel terlarut dari arteri ke vena melewati arterioles dan venula. Untuk menjaga kondisi homeostatis kelebihan air dan partikel zat  harus dikembalikan ke dalam kapiler darah, dinding kapiler yang semipermiabel dan tekanan darah yang lebih tinggi mendorong cairan ke luar dari pembuluh dengan ultrafiltrasi, namun protein plasma tetap dipertahankan dalam kapiler.

Fisiologi Pencernaan

           Pencernaan adalah proses pemecahan menjadi molekul yang lebih sederhana dan siap untuk diserap oleh tubuh. Cara memperoleh makanan hewan berdasarkan kemampuannya dibagi menjadi 2, yaitu:

1.     Hewan heterotrof, kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhannya dari tumbuhan dan hewan lain.

2.     Hewan mesotrof merupakan hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetapmemerlukan senyawa organik dari sumber lain.

Cara makan dan jenis makanan hewan sangat bervariasi tergantung pada susunan alat pencernaan dan kemampuan menyerap makanan. Hewan primitif tidak memiliki alat pencernaan makanan, alat pencernaan makanan berupa vakuola makanan, cara mengambil makanan penyerapan atau pinositosis, dan makanan berupa zat organik terlarut. Hewan yang hidup menetap mendapatkan makanan dengan cara menjerat (trapping method) dengan menggunakan alat yang disebut knidoblas atau nematosit  yang dilengkapi dengan racun sedangkan hewan yang aktif mencari makanan dengan cara menyaring (filter feeding) yang merupakan variasi dari cara menyaring dan menjerat (trapping).

A.     Pencernaan Makanan pada Hewan Tingkat Rendah

Pada hewan tingkat rendah tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan. Tahapan proses pencernaannya, pertama lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam kemudian terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma, dan pada akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis.

Hewan tingkat rendah mempunyai alat pencernaan berupa gastrovaskuler, yaitu ruang yang berfungsi untuk proses pencernaan dan sirkulasi. Sel yang membatasi rongga gastrovaskuler disebut gastrodermis yang mampu mensekresikan enzim ke ruang gastrovaskuler. Pencernaan makanan lengkap berlangsung  secara intraseluler. Beberapa spesies hewan sudah mempunyai mulut, tetapi tidak mempunyai rongga pencernaan. Makanan dicerna oleh sel jaringan di dekat mulut, yang belum terorganisasi secara baik. Ada pula hewan yang mempunyai saluran pencernaan mirip dengan ruang gastrovaskuler tapi bercabang-cabang. Permukaan tubuh untuk menyerap makanan, karena mempunyai mikrofili mirip dengan mikrofili pada usus halus mamalia.

B.     Pencernaan Makanan pada Hewan Tingkat Tinggi

Pada hewan tingkat tinggi makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik. Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler). Sistem gastrointestinal ini tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian, yaitu:

a)  Daerah Penerimaan

Daerah untuk menerima makanan adalah mulut. Mulut dilengkapi dengan gigi dan kelenjar ludah, yang membantu proses mengunyah dan menelan makanan. Dalam ludah terkandung berbagai substansi seperti amilase (enzim pencerna karbohidrat pada beberapa mamalia), toksin (pada ular berbisa), dan antikoagulan (pada insekta penghisap darah). Oesofagus dikelompokkan sebagai daerah penerimaan makanan yang bertugas membawa makanan dari mulut ke lambung dengan gerakan peristaltik

b) Daerah Penyimpanan

Daerah ini terdiri atas empedal dan lambung yang merupakan pelebaran saluran gastrointestinal depan dan fungsi utamanya sebagai tempat menyimpan makanan. Empedal berperan dalam pencernaan mekanik  yang dapat mengeras dan menyaring makanan yang berukuran tertentu. Partikel makanan yang ukurannya besar akan tetap dipertahankan dan tidak akan diangkut ke organ berikutnya dan akan terus dicerna secara mekanik dan mengubahnya menjadi partikel berukuran kecil yang mudah disaring. Pada burung, pencernaan makanan secara mekanik yang terjadi di empedal dilakukan oleh kontraksi otot empedal, dibantu oleh kerikil yang ditelannya. Lambung berfungsi sebagai tempat menyimpanan khim, yaitu makanan yang telah dicerna sebagian dan akan meloloskan ke usus (duodenum) dengan jeda waktu tertentu. Juga berfungsi untuk mencerna protein dengan mensekresikan enzim protease (zimogen) dan asam lambung. Asam lambung menyebabkan kondisi lambung vertebrata menjadi asam (pH 1-2) yang penting untuk mengaktifkan enzim protease. Pada herbivora (Ruminansia), lambung telah dikhususkan untuk mencerna selulosa dan memiliki beberapa ruang. Dalam mencerna selulosa, ruminansia bersimbiosis dengan bakteri dan protozoa yang hidup pada rumen dan retikulum di lambungnya.

c)  Daerah Pencernaan dan Penyerapan Nutrien

Proses pencernaan dan penyerapan berlangsung di dalam usus. Bahan makanan dicerna lebih lanjut dengan bantuan enzim dan diubah menjadi berbagai komponen penyusunnya agar dapat diserap dan digunakan secara optimal. Enzim pencernaan pada hewan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu enzim pemecah karbohidrat, pemecah lemak, pemecah protein. Apabila proses pencernaan telah mencapai maksimal, bahan makanan berubah bentuk menjadi bahan sederhana yang siap diserap.

d) Daerah Penyerapan Air dan Ekskresi

Daerah ini terdiri atas usus besar (colon) dan anus.

C.     Pencernaan dan Penyerapan Karbohidrat, Protein, serta Lemak.

a)  Pencernaan dan Penyerapan Karbohidrat

Enzim yang bertanggung jawab dalam pencernaan karbohidrat ialah karbohidrase yang memutuskan ikatan glikosidik dan dihasilkan disakarida, trisakarida, dan polisakarida yang memiliki rantai lebih pendek. Enzim lain yang penting ialah disakarase atau glukosidase, yang akan memecahkan disakarida seperti maltosa, laktosa, dan sukrosa menjadi glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Glukosa diserap dengan cara difusi dipermudah, sedangkan transpor aktif diperlukan untuk memompakan natrium dari dalam ke luar sel epitel usus agar kondisi homeostatis tetap terjaga. Proses penyerapan gula dari lumen usus ke sel epitel usus kemudian ke pembuluh darah.

b) Pencernaan dan Penyerapan Lmak

Enzim yang berperan penting untuk mencerna protein adalah protease. Protease disekresikan dalam bentuk inaktif (zimogen) untuk menghindari terjadinya self digestion. Apabila dalam lambung terdapat protein, sel dinding lambung akan menghasilkan gastrin yang akan merangsang lambung untuk mengeluarkan HCl dari sel parietal, dan pepsinogen dari sel kepala (chief cells). Selanjutnya, enzim pemecah protein (proteolitik) akan menguraikan protein dengan cara memutuskan ikatan peptida pada protein sehingga dihasilkan asam amino. Protein dapat diserap dan masuk ke dalam darah hanya dalam bentuk asam amino sederhana dalam bentuk monopeptida, dipeptida, dan tripeptida. Pemasukan asam amino melintasi membran sel epitel usus berlangsung melalui mekanisme transpor aktif sekunder atau difusi dipermudah yang melibatkan pembentukan kompleks antara pengemban, asam amino spesifik, dan ion natrium. Di dalam usus halus, protein akan dihidrolisis menjadi monopeptida, dipeptida, dan tripeptida, yang selanjutnya akan diserap oleh sel epitel usus. Di dalam sel epitel tersebut dipeptida dan tripeptida dihidrolisis menjadi molekul yang lebih sederhana, kemudian ditranspor menuju kapiler darah.

c)  Pencernaan dan Penyerapan Lemak

Pencernaan lipid dimulai pada saat bahan makanan sampai di usus dengan bantuan enzim lipase usus, lipase lambung, dan lipase pankreas. Lipase akan menghidrolisis lipid dan trigliserida menjadi gliserida, monogliserida, gliserol, dan asam lemak bebas. Lipase dalam bentuk zimogen (prolipase) akan diaktifkan oleh protein khusus dari sel epitel usus (disebut kolipase) sehingga dapat memecah lipid menjadi asam lemak. Lipid tidak pernah tercerna seluruhnya secara sempurna menjadi gliserol dan asam lemak. Dalam proses penyerapan lipid, garam empedu berperan penting untuk mengemulsikan lemak sehingga mempermudah terjadinya kontak antara molekul lemak dengan mikrofili, yakni dengan membentuk kompleks garam empedu-lemak. Garam empedu akan mengubah hasil pencernaan lipid menjadi butiran kecil (diameter 3-10 nm) yang lebih hidrofil. Butiran kecil tersebut akan menembus membran sel epitel mukosa usus pada jejunum. Pada bagian ini, molekul asam lemak dan gliserol akan terpisah dan berdifusi melalui membran plasma (masuk ke dalam sel) dengan cara pinositosis. Asam lemak rantai pendek (kurang dari 10-12 atom karbon) akan berdifusi secara langsung ke pembuluh darah, sedangkan asam lemak rantai panjang dan gliserol akan berkombinasi dengan trigliserida (di retikulum endoplasma halus). Hasil kombinasi tersebut kemudian dikemas dalam selubung protein tipis, membentuk kumpulan molekul khusus yang, berdiameter antara 0,1-3,5 mikrometer disebut kilomikron. Kilomikron akan masuk ke dalam pembuluh lakteal pada fili usus. Pembuluh lakteal ialah pembuluh limfe yang dikhususkan untuk mengangkut lemak.

D.     Proses pasca Penyerapan Makanan

Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat). Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:

Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh. Dalam sel, asam amino mengalami deaminasi, glukosa/gula dan gliserol mengalami glikolisis, dan asam lemak mengalami oksidasi beta. Deaminasi, glikolisis, dan oksidasi beta tersebut menghasilkan berbagai bahan yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan siklus asam sitrat (siklus Krebs) dan zat lain.Deaminasi asam amino menghasilkan zat lain berupa NH3, yang dapat diubah menjadi urea. Glikolisis menghasilkan zat lain berupa lemak, yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan. Oksidasi beta menghasilkan zat lain berupa badan-badan keton.

Siklus Krebs berlangsung dalam matriks mitokondria. Proses ini berlangsung secara aerob dan menggunakan bahan pokok berupa asetil Ko-A untuk menghasilkan NADH dan FADH2 yang merupakan senyawa tereduksi yang dibutuhkan dalam proses fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron), yaitu proses yang dapat menghasilkan sejumlah besar ATP dan panas (sebagai hasil utama) serta CO2  dan air (sebagai zat sisa).

Fisiologi Endokrinologi

           Endokrinologi adalah cabang ilmu biologi yang membahastentang hormon dan aktivitasnya. Hormon merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin (kelenjar buntu). Kelenjar endokrin disebut pula kelenjar buntu karena tidak memiliki saluran tersendiri. Sekresinya disebut sebagai sekresi internal. Hormon yang dihasilkan dikembalikan ke darah dan beredar mengikuti aliran darah. Hormon tersebut akan akan mempengaruhi jaringan dan organ sasaran. Pengaruh hormon berjalan lambat dan hormon diproduksi berdasarkan mekanisme kerja umpan bakik. Artinya, kekurangan atau kelebihan hormon tertentu akan mempengaruhi produksi hormon yang lain. Mekanisme kerja hormon yang demikian sebagai homeostatis. Mekanisme homeostatis berlaku bagi semua kegiatan kelenjar hormon. Ada 3 konsep mekanisme kerja hormon, yaitu:

1.     Konsep klasik, dimana dalam konsep ini endokrin akan menghasilkan hormon kemudian hormon memasuki sistem sirkulasi dan akhirnta sampai di sel target.

2.    Autokrin, pada konsep  ini sel target akan memghasilkan hormon kemudian hormonnya akan digunakan sendiri oleh sel target tersebut.

3.      Parakrin, dalam konsep ini sel target akan memghasilkan hormon kemudian hormonnya akan digunakan oleh sel target lainnya.

Sistem endokrin akan bekerja sama dengan sisitem saraf dan disebut sebagai sistem  neuroendokrin yang berfungsi untuk koordinasi serta mengendalikan fisiologis tubuh hewan. Walaupun sistem endokrin bekerja sama dengan sistem saraf namun kedua sistem ini memiliki perbedaan cara kerja yang terletak pada:

Pembeda	Sisten Endokrin	Sisten Saraf
Transmisi	kimia	Elektrik
Waktu respon	Lambat	Cepat

Kelenjar endokrin menghasilkuan hormon, kemudian hormon akan berikatan dengan reseptor khusus yang berada pada organ saraf. Ikatan yang terjadi sesuai dan tepat akan menimbulkan efek biologis yang berfungsi untuk aktivitas kehidupan hewan. Hormon-hormon yang aktivitasnya bekerja sama dengan sistem saraf adalah:

1.      Adrenocorticotrophic Hormone (ACTH), berperan dalam sistem peredaran darah dan denyut jantung.

2.      Growth Hormone (GH), berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan.

3.      Melanocyte Stimulating Hormone (MSH), berperan dalam regenerasi dan pergantian kulit.

4.      Thyroid Stimulating Hormone (TSH), berpran dalam komposisi darah.

5.     Follicle Stimulating Hormone (FSH) dan Luteinizing Hormone (LH), berperan dalam  reproduksi.

6.      Prolactin dan Oxytocin berperan dalam pengeluaran.

7.      Antideuretic Hormone (ADH), berperan dalam osmoregulasi.

A.     Klasifikasi Hormon

Berikut ini adalah tabel klasifikasi hormon.

Klasifikasi Hormon	Keterangan
A.     Berdasarkan struktur kimia: 1.  Hormon protein	Jumlah asam aminonya bervariasi tergantung pada spesies dan terdiri atas polimer asam amino dan tidak larut dalam lemak.
2.  Hormon steroid	Dihasilkan dari metabolisme dan proses konversi kolesterol yang mengandung 27 atom karbon (C-27) dan larut dalam lemak .
3.  Hormon asam amino	Berasal dari asam amino yang mengalami modifikasi.
4.  Zat kimia yang menyerupai hormon	Zat kimia yang menyerupai hormon antara lain : bradikinin, eritropuitin, hormon thymic, dan feromon .
B.     Berdasarkan fungsi: 1.  Hormon perkembangan	Hormon yang memegang peranan di dalam perkembangan, pertumbuhan, dan reproduksi.
2. Hormon metabolisme	Hormon yang mempunyai peranan dalam proses metabolisme.
3. Hormon trofik	Hormon yang dihasilkan oleh suatu sistem yang merangsang kelenjar endokrin untuk menghasilkan hormon.
4. Hormon pengatur metabolisme mineral dan air	Hormon yang mengatur homeostatik mineral dan konservasi air tubuh.
5. Hormon pengatur sistem kardiovaskuler	Hormon yang mengatur aktivitas konduksi dan kontraksi jantung .

B.    Sintesis Hormon dan Pengaturannya

Tahapan proses sintesis hormon:

1.  Hormon disintesis di dalam RE kasar yang terdiri dari poliribosom dan melekat pada kantung (sacculus).

2.  Melalui sisterne ini hormon ini dihantar ke dalam aparatus Golgi baik secara langsung dengan menembus membran aparatus golgi atau dengan cara membentuk vesikel (elemen transisi) dan selanjutnya elemen transisi ini akan masuk ke dalam aparatus Golgi.

3.  Di dalam aparatus Golgi, dibentuk butir-butir sekretoris yang mengandung hormon yang masih sedikit, selanjutnya seiring dengan waktu akan menjadi dewasa.

4.  Setelah dewasa, butir-butir sekretoris ini kemudian dihantar ke arah membran plasma. Selanjutnya terjadi fusi antara membran plasma dengan butir-butir sekretoris dan akhirnya akan terjadi sekresi hormon yang terdapat di dalam butir-butir sekretoris dengan jalan eksositosis ke dalam cairan ekstraseluler.

C.     Sintesis Hormon Protein

a)  Transkripsi:

1.      Proses pembentukan RNA dari templet DNA. RNA yang terbentuk akan menjadi bahan baku (precursor) dalam proses selanjutnya. Langkah ini berlangsung di dalam inti sel.

2.      RNA precursor dibentuk menjadi RNA pembawa informasi, dengan jalan melakukan pemotongan RNA dan kemudian digabungkan kembali segmen-segmennya serta melakukan modifikasi dengan polyadenylation dan penambahan 7-methylguanosine.

b)               b)  Translasi:

1.     mRNA meninggalkan inti sel dengan menembus membran inti sel dan masuk ke dalam sitoplasma. Berikutnya  akan terjadi penyusunan asam amino dengan jalan pembentukan pasangan yang spesifik antara basa dari antikodon yang terdapat di dalam tRNA dengan kodon yang sesuai yang terdapat di dalam mRNA yang ada dalam poliribosom. Selanjutnya terjadinya polimerisasi asam amino untuk membentuk rantai polipeptida.

2.    Langkah ini terjadi di RE kasar. Polipeptida ini mengalami penguraian ikatan oleh enzim protease sehingga menghasilkan hasil akhir yang dikehendaki atau juga dengan biosintesis dengan terlebih dahulu menghasilkan hasil antara. Reaksi lainnya adalah terjadinya glikosilasi, fosforilasi, dan asetilasi dari asam amino.

D.     Aksi Reseptor Hormon pada Membran

a)      Aksi pertama, hormon berikatan dengan reseptor yang mengakibatkan aktivasi protein-G dan terjadi fosforilasi GDP menjadi GTP. Hal ini akan mengubah konformasi protein-G menjadi subunit penyusunnya.

b)      Aksi kedua, subunit protein yang mengikat GTP akan mengaktivasi enzim adenil siklase. Selanjutnya GTP diubah kembali menjadi GDP oleh GTP-ase protein. Hal ini mengaktifkan molekul adenil siklase untuk melepaskan gugus fosfat dari ATP sehingga terbentuklah AMP siklik (c-AMP).c-AMP akan mengaktifkan protein kinase. Setelah melaksanakan fungsinya c-AMP akan diubah menjadi AMP oleh fosfodiesterase.

c)      Aksi ketiga, protein kinase aktif akan memfosforilasi protein pengatur inaktif sehingga berubah menjadi protein pengatur aktif. Proses ini merupakan fosoforilasi tahap akhir yang akan menimbulkan tanggapan sel terhadap hormon.

E.      Aksi Reseptor Hormon pada Sitoplasma

Disebut reseptor sitosolik, yaitu reseptor hormon yang terdapat dalam sitoplasma sel sasaran dan digunakan oleh hormon steroid dan hormon turunan asam amino. Hormon steroid dan hormon turunan asam amino mudah larut dalam lemak dan mudah melewati membran sel dengan berikatan dengan molekul pengemban.

F.      Sistem Endokrin pada Hewan Invertebrata

Hewan invertebrata tidak mempunyai organ sekresi hormon sehingga hormon disekresikan oleh sel neurosekretori. Hormon yang disekresikankan tersebut berfungsi dalam pertumbuhan, perkembangan, regenerasi, reproduksi, osmoregulasi, laju denyut jantung, domposisi darah, dan pergantian kulit.

G.     Sistem Endokrin pada Hewan Vertebrata

Pada hewan vertebrata, hormon disekresikan oleh:

a)      Hipotalamus atau kelenjar induk (master of gland), yaitu bagian dari otak yang tumbuh dan berkembang dari tabung neural yang berperan dalam mempertemukan sistem saraf dan endokrin serta berfungsi mengendalikan kelenjar pituitari.

b)      Pituitari, terletak di bawah dasar otak dan bergantung kepada sebuah tangkai bekerja di bawah pengaruh hipotalamus dan berfungsi mengendalikan kelenjar endokrin.

c)      Kelenjar endokrin tepi, yaitu organ endokrin di luar hipotalamus dan pituitari