Download - Makalah Metabolisme Energi
MAKALAH METABOLISME ENERGI
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam
organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian
(katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan
yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolisme total
merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua
proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.
Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi
metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh
dinamakan metabolomika.
Metabolisme (bahasa Yunani: μεταβολισμος, metabolismos, perubahan) adalah semua
reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular.Secara
umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik:
Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan
energi.
Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu,
untuk diserap oleh sel tubuh.
Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan
hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai
hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi
kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis.
Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang
bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa
intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi
kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada
suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika.
B. Rumusan masalah
Jalur-jalur metabolisme penting ?
Sumber energi dalam tubuh?
Kecepatan produksi energi dalam tubuh?
Metabolisme aerobic dan anaerobik ?
Proses metabolisme dalam tubuh ?
C. Tujuan penulisan
Tujuan penulisan makalah ini agar kita dapat mengetahui tentang metabolisme energi
dalam tubuh kita beserta sistem energi mulai dari glikolisis aerob dan anaerob. Selain itu
pembaca dapat mengetahui juga sumber – sumber energi yang menghasilkan energi.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Jalur-Jalur Metabolisme Penting
1. Metabolisme karbohidrat
2. Metabolisme lemak
3. Metabolisme protein
4. Metabolisme asam nukleat
Jalur katabolisme yang menguraikan molekul kompleks menjadi senyawa sederhana
mencakup:
1. Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentuk ATP dan
NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein). Jalur-jalur
metabolisme respirasi sel juga terlibat dalam pencernaan makanan.
- Katabolisme karbohidrat
Glikogenolisis, pengubahan glikogen menjadi glukosa.
Glikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa membutuhkan oksigen.
Jalur pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari glukosa.
- Katabolisme protein, hidrolisis protein menjadi asam amino.
2. Respirasi aerobik
- Transpor elektron
- Fosforilasi oksidatif
3. Respirasi anaerobik
- Daur Cori
- Fermentasi asam laktat
- Fermentasi
- Fermentasi etanol
Jalur anabolisme yang membentuk senyawa-senyawa dari prekursor sederhana
mencakup:
1. Glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa.
2. Glukoneogenesis, pembentukan glukosa dari senyawa organik lain.
3. Jalur sintesis porfirin
4. Jalur HMG-CoA reduktase, mengawali pembentukan kolesterol dan isoprenoid.
5. Metabolisme sekunder, jalur-jalur metabolisme yang tidak esensial bagi pertumbuhan,
perkembangan, maupun reproduksi, namun biasanya berfungsi secara ekologis, misalnya
pembentukan alkaloid dan terpenoid.
6. Fotosintesis.
7. Siklus Calvin dan fiksasi karbon.
Karbohidrat glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan
penyediaan energi di dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena semua jenis karbohidrat baik
monosakarida, disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi oleh manusia akan
terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa ini kemudian akan berperan sebagai salah
satu molekul utama bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Berdasarkan bentuknya,
molekul glukosa dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu molekul D-Glukosa dan L-Glukosa.
Faktor yang menjadi penentu dari bentuk glukosa ini adalah posisi gugus hidrogen (-H) dan
alkohol (–OH) dalam struktur molekulnya. Glukosa yang berada dalam bentuk molekul D &
L-Glukosa dapat dimanfaatkan oleh sistim tumbuh-tumbuhan, sedangkan sistim tubuh
manusia hanya dapat memanfaatkan DGlukosa. Di dalam tubuh manusia glukosa yang telah
diserap oleh usus halus kemudian akan terdistribusi ke dalam semua sel tubuh melalui aliran
darah. Di dalam tubuh, glukosa tidak hanya dapat tersimpan dalam bentuk glikogen di dalam
otot & hati namun juga dapat tersimpan pada plasma darah dalam bentuk glukosa darah
(blood glucose). Di dalam tubuh selain akan berperan sebagai bahan baker bagi proses
metabolisme, glukosa juga akan berperan sebagai sumber energi utama bagi kerja otak.
Melalui proses oksidasi yang terjadi di dalam sel-sel tubuh, glukosa kemudian akan
digunakan untuk mensintesis molekul ATP (adenosine triphosphate) yang merupakan
molukel molekul dasar penghasil energi di dalam tubuh. Dalam konsumsi keseharian,
glukosa akan menyediakan hampir 50—75% dari total kebutuhan energi tubuh. Untuk dapat
menghasilkan energi, proses metabolisme glukosa akan berlangsung melalui 2 mekanisme
utama yaitu melalui proses anaerobik dan proses aerobik. Proses metabolisme secara
anaerobic akan berlangsung di dalam sitoplasma (cytoplasm) sedangkan proses metabolisme
anaerobik akan berjalan dengan mengunakan enzim ysebagai katalis di dalam mitochondria
dengan kehadiran Oksigen (O ).
A. Metabolisme Glukosa
1. Proses Glikolisis
Tahap awal metabolisme konversi glukosa menjadi energi di dalam tubuh akan
berlangsung secara anaerobik melalui proses yang dinamakan Glikolisis (Glycolysis). Proses
ini berlangsung dengan mengunakan bantuan 10 jenis enzim yang berfungsi sebagai katalis di
dalam sitoplasma (cytoplasm) yang terdapat pada sel eukaryotik (eukaryotic cells). Inti dari
keseluruhan proses Glikolisis adalah untuk mengkonversi glukosa menjadi produk akhir
berupa piruvat. Pada proses Glikolisis, 1 molekul glukosa yang memiliki 6 atom karbon pada
rantainya (C H O ) akan 6 12 6 terpecah menjadi produk akhir berupa 2 molekul piruvat
(pyruvate) yang memiliki 3 atom karbom (C H O ). 3 3 3 Proses ini berjalan melalui beberapa
tahapan reaksi yang disertai dengan terbentuknya beberapa senyawa antara seperti Glukosa 6-
fosfat dan Fruktosa 6-fosfat. Selain akan menghasilkan produk akhir berupa molekul piruvat,
proses glikolisis ini juga akan menghasilkan molekul ATP serta molekul NADH (1 NADH3
ATP). Molekul ATP yang terbentuk ini kemudian akan diekstrak oleh sel-sel tubuh sebagai
komponen dasar sumber energi. Melalui proses glikolisis ini 4 buah molekul ATP & 2 buah
molekul NADH (6 ATP) akan dihasilkan serta pada awal tahapan prosesnya akan
mengkonsumsi 2 buah molekul ATP sehingga total 8 buah ATP akan dapat terbentuk.
2. Respirasi Selular
Tahap metabolisme energi berikutnya akan berlangsung pada kondisi aerobik dengan
mengunakan bantuan oksigen (O ). Bila oksigen 2 tidak tersedia maka molekul piruvat hasil
proses glikolisis akan terkonversi menjadi asam laktat. Dalam kondisi aerobik, piruvat hasil
proses glikolisis akan teroksidasi menjadi produk akhir berupa H O dan CO di dalam 2 2
tahapan proses yang dinamakan respirasi selular (Cellular respiration). Proses respirasi
selular ini terbagi menjadi 3 tahap utama yaitu produksi Acetyl-CoA, proses oksidasi Acetyl-
CoA dalam siklus asam sitrat (Citric-Acid Cycle) serta Rantai Transpor Elektron (Electron
Transfer Chain/Oxidative Phosphorylation). Tahap kedua dari proses respirasi selular yaitu
Siklus Asam Sitrat merupakan pusat bagi seluruh aktivitas metabolisme tubuh. Siklus ini
tidak hanya digunakan untuk memproses karbohidrat namun juga digunakan untuk
memproses molekul lain seperti protein dan juga lemak. Gambar 6.2 akan memperlihatkan 3
tahap proses respirasi selular beserta Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle) yang berfungsi
sebagai pusat metabolisme tubuh.
B. Energi Metabolisme Glukosa
Secara keseluruhan proses metabolisme Glukosa akan menghasilkan produk samping
berupa karbon dioksida (CO ) dan air (H O). Karbon dioksida dihasilkan dari siklus Asam
Sitrat sedangkan air (H2O) dihasilkan dari proses rantai transport elektron. Melalui proses
metabolisme, energi kemudian akan dihasilkan dalam bentuk ATP dan kalor panas.
Terbentuknya ATP dan kalor panas inilah yang merupakan inti dari proses metabolisme
energi. Melalui proses Glikolisis, Siklus Asam Sitrat dan proses Rantai Transpor Elektron,
sel-sel yang tedapat di dalam tubuh akan mampu untuk mengunakan dan menyimpan energi
yang dikandung dalam bahan makanan sebagai energi ATP. Secara umum proses
metabolisme secara aerobik akan mampu untuk menghasilkan energi yang lebih besar
dibandingkan dengan proses secara anaerobik. Dalam proses metabolisme secara aerobik,
ATP akan terbentuk sebanyak 36 buah sedangkan proses anaerobik hanya akan menghasilkan
2 buah ATP. Ikatan yang terdapat dalam molekul ATP ini akan mampu untuk menghasilkan
energi sebesar 7.3 kilokalor per molnya.
C. Metabolik
1. Metabolit primer
Bagian terbesar penyusun biomasa tumbuhan adalah metabolit primer. Beberapa
diantaranya berada dalam jumlah yang sangat besar, seperti lignoselulosa yang merupakan
jenis bahan organik terbanyak di bumi ini. Beberapa metabolit primer tumbuhan seperti
protein, karbohidrat dan lipida terlibat dalam proses fisiologis dasar tumbuhan dan
merupakan sumber makanan yang penting bagi hewan pemakan tumbuhan. Berdasarkan
perbedaan alur fotosintesa, tumbuhan dibedakan ke dalam dua kelompok, yaitu tumbuhan C3
dan C4. Perbedaan pada proses fiksasi karbon dari kedua kelompok tumbuhan tersebut
berakibat pada perbedaan fisiologis dan bentuk (morfologi). Tumbuhan C4 memiliki efisiensi
yang lebih tinggi dalam asimilasi karbon dioksida dan kebutuhan air yang hanya setengah
kebutuhan tumbuhan C3. Karenanya, tumbuhan C4 merupakan tumbuhan yang pre-dominan
pada daerah (sub-) tropis dan pada habitat yang kering. Metabolisme tumbuhan C4 ditunjang
oleh modifikasi anatomis yang mempengaruhi perilaku makan herbivora. Sebagai contoh,
belalang memilih tumbuhan C3 karena tumbuhan C4 sangat banyak mengandung
hemiselulosa yang tidak dapat dicerna.
2. Metabolit sekunder
Metabolit sekunder didefinisikan sebagai suatu senyawa yang hanya ditemukan secara
terbatas pada kelompok tumbuhan tertentu, atau ditemukan dalam konsentrasi yang lebih
tinggi dari kelompok tumbuhan yang lain, dan tidak merupakan sumber makanan yang
penting bagi herbivora. Sampai dengan pertengahan abad 20, metabolit sekunder dipandang
sebagai senyawa yang tidak berguna. Walaupun pada masa sebelumnya beberapa ahli botani
seperti Justus von Leibig, yang pada tahun 1858 telah menyatakan bahwa metabolit sekunder
tumbuhan berperan dalam resistensi tumbuhan. Demikian halnya Fraenkel yang menjelaskan
peran metabolit sekunder tumbuhan sebagai sistem pertahanan terhadap serangga dan
pengganggu lainnya. Pendapat lain mengatakan bahwa metabolit sekunder memiliki fungsi
lebih dari hanya sekedar sebagai sistem pertahanan. Stres yang timbul akibat tekanan
lingkungan seperti adanya kompetisi dengan tumbuhan lain, keterbatasan bahan makanan,
kekeringan dan radiasi sinar ultra violet juga dikatakan sebagai pemicu tumbuhan untuk
memproduksi metabolit sekunder melalui evolusi panjang dari sistem biokimia pada
tumbuhan.
Karena memiliki fungsi ekologis, metabolit sekunder tumbuhan disebut sebagai
alelokimia yang didefinisikan sebagai senyawa kimia non nutritional (tidak berfungsi sebagai
makanan) yang diproduksi oleh suatu spesies yang dapat mempengaruhi (menghambat)
pertumbuhan, kesehatan, perilaku dan biologi spesies lain. Tumbuhan memproduksi ratusan
ribu jenis metabolit sekunder. Dari jumlah yang sangat besar tersebut, diperkirakan baru
sekitar seratus ribu senyawa yang telah teridentifikasi. Klasifikasi metabolit berdasarkan
stuktur molekul sangat sulit dilakukan, sehingga cenderung didasarkan atas jenis prekusor
pada alur biosintesisnya, yaitu: asetil-KoA, asam amino dan shikimat. Tabel 1 menyajikan
klasifikasi sederhana dari metabolit sekunder tumbuhan yang dikelompokkan ke dalam: (1)
senyawa mengandung nitrogen, (2) terpenoid, (3) fenolik dan (4) poliasetat. Beberapa
kelompok metabolit sekunder tumbuhan yang memiliki poensi sebagai insektisida nabati,
diuraikan berikut ini. Selain menghasilkan metabolit primer berupa karbohidrat, protein dan
lemak yang merupakan bahan makanan utama manusia, tanaman juga menghasilkan berbagai
jenis senyawa kimia, yang juga berperan penting bagi kehidupan manusia yang disebut
sebagai metabolit sekunder, di antaranya digunakan sebagai bahan obat, pewangi, pewarna,
penyedap, biopeptisida dan bahan agrokimia lainnya.
Metabolit sekunder diproduksi di dalam sel-sel tanaman melalui serangkaian reaksi
biokimia yang kompleks dan tidak dapat dilakukan secara sintesis kimia. Dari sekitar
200.000-500.000 spesies tanaman di muka bumi ini, hanya sebagian kecil saja yang sudah
diteliti (Verpoorte, et al., 1987), akan tetapi sudah ada lebih 100.000 metabolit sekunder
tanaman yang telah berhasil diidentifikasi struktur kimianya (cited by Poulson, 1993), dan
setiap tahun kurang lebih 4000 metabolit sekunder baru yang dilaporkan (cited by Verpoorte,
et al., 1998).
Hasil survei pemakaian bahan obat alami tahun 1998 di Amerika Serikat
menunjukkan peningkatan dari 3% populasi pemakaian pada tahun 1991 menjadi 37% pada
tahun 1998 dan penjualan bahan obat yang berasal dari metabolit sekunder mengalami
peningkatan sampai 3 Milyar USD per tahun. Saat ini, meskipun bahan obat industri farmasi
masih didominasi bahan hasil sintesis kimia, 25% berasal dari bahan obat alami (cited by
Ramachandra and Ravisshankar, 2002). Meskipun struktur kimianya sangat bervariasi,
metabolit sekunder ditengarai terbentuk dari hanya beberapa prekursor yaitu; asetat, fenil
propanoid, isopentenil difosfat dan beberapa asam amino (Verpoorte, 1998). Metabolit
sekunder ini tidak langsung mempengaruhi kehidupan tanaman yang bersangkutan, tetapi
sangat berguna bagi tanaman untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya dari pengaruh
lingkungan alam sekitarnya (cited by Bongaerts, 1998).
A. Sumber energy dalam tubuh
Kebutuhan energi dapat dipenuhi melalui sumber-sumber energi yang tersimpan di
dalam tubuh yaitu melalui pembakaran karbohidrat, pembakaran lemak, serta kontribusi
sekitar 5% melalui pemecahan protein. Diantara ketiganya, simpanan protein bukanlah
merupakan sumber energi yang langsung dapat digunakan oleh tubuh dan protein baru akan
terpakai jika simpanan karbohidrat ataupun lemak tidak lagi mampu untuk menghasilkan
energi yang dibutuhkan oleh tubuh.
Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam bentuk glukosa di dalam tubuh
yang berfungsi sebagai salah satu sumber energi. Terbentuk dari mokekul glukosa yang
saling mengikat dan membentuk molekul yang lebih kompleks, simpanan glikogen memilik
fungsi sebagai sumber energi tidak hanya bagi kerja otot namun juga merupakan sumber
energi bagi sistem pusat syaraf dan otak.
Di dalam tubuh, jaringan otot dan hati merupakan dua kompartemen utama yang
digunakan oleh tubuh untuk menyimpan glikogen. Pada jaringan otot,glikogen akan
memberikan kontribusi sekitar 1% dari total massa otot sedangkan di dalam hati glikogen
akan memberikan kontribusi sekitar 8-10% dari total massa hati. Walaupun memiliki
persentase yang lebih kecil namun secara total jaringan otot memiliki jumlah glikogen 2 kali
lebih besar di bandingkan dengan glikogen hati.
Pada jaringan otot, glukosa yang tersimpan dalam bentuk glikogen dapat digunakan
secara langsung oleh otot tersebut untuk menghasilkan energi. Begitu juga dengan hati yang
dapat mengeluarkan glukosa apabila dibutuhkan untuk memproduksi energi di dalam tubuh.
Selain itu glikogen hati juga mempunyai
peranan yang penting dalam menjaga kesehatan tubuh yaitu berfungsi untuk menjaga level
glukosa darah.Sebagai sumber energi simpanan glikogen yang terdapat di dalam tubuh secara
langsung akan mempengaruhi kapasitas/ performa seorang atlet saat menjalani program
latihan ataupun juga saat pertandingan. Secara garis besar hubungan antara konsumsi
karbohidrat, simpanan glikogen dan performa olahraga dapat di simpulkan sebagai berikut:
Konsumsi karbohidrat yang tinggi akan meningkatkan simpanan glikogen tubuh.
Semakin tinggi simpanan glikogen maka kemampuan tubuh untuk
melakukan aktivitas fisik juga akan semakin meningkat
Level simpanan glikogen tubuh yang rendah menurunkan/membatasi kemampuan
tubuh untuk mempertahankan intensitas dan waktu beraktifitas.
Level simpanan glikogen tubuh yang rendah menyebabkan tubuh menjadi cepat
lelah jika dibandingkan dengan tubuh dengan simpanan glikogen tinggi.
Konsumsi karbohidrat setelah beraktifitas akan mempercepat penyimpanan glikogen.
a. Protein
Protein merupakan salah satu jenis nutrisi yang mempunyai fungsi penting sebagai
bahan dasar bagi pembentukan jaringan tubuh atau bahan dasar untuk memperbaiki jaringan-
jaringan tubuh yang telah rusak. Selain dari kedua fungsi tersebut, protein juga akan
mempunyai fungsi sebagai bahan pembentuk hormon dan pembentuk enzim yang akan
kemudian juga akan terlibat dalam berbagai proses metabolisme tubuh. asam amino dari
protein juga akan digunakan sebagai sumber energi terutama saat simpanan glikogen sudah
semakin berkurang.
Pengunaan protein sebagai sumber energi tubuh saat beraktifitas ataupun berolahraga
biasanya akan dicegah karena hal tersebut akan menganggu fungsi utamanya sebagai bahan
pembangun tubuh dan fungsiya untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Dan
dalam hubungannya dengan laju produksi energi di dalam tubuh, pemecahan protein jika
dibandingkan dengan pembakaran karbohidrat maupun lemak juga hanya akan memberikan
kontribusi yang relatif kecil. Pada saat berolahraga terutama olahraga yang bersifat
ketahanan, protein dapat memberikan kontribusi sebesar 3-5% dalam produksi energi tubuh
dan kontribusinya ini dapat mengalami peningkatan melebihi 5% apabila simpanan glikogen
& glukosa darah sudah semakin berkurang sehingga tidak lagi mampu untuk mendukung
kerja otot. Melalui asam amino yang dilepas oleh otot atau yang berasal dari jaringan-
jaringan tubuh lainnya, liver (hati) melalui proses gluconeogenesis dapat mengkonversi asam
amino atau substrat lainya menjadi glukosa untuk kemudian mengeluarkannya ke dalam
aliran darah agar konsentrasi glukosa darah dapat dipertahankan pada level normal.
Namun pengunaan protein sebagai sumber energi seperti yang telah disebutkan akan
mengurangi fungsi utamanya sebagai bahan pembangun tubuh serta juga fungsinya untuk
memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Selain itu, pembakaran protein sebagai
sumber energi juga akan memperbesar resiko terjadinya dehidrasi akibat dari adanya produk
samping berupa nitrogen yang harus dikeluarkan dari dalam tubuh melalui urine. Oleh karena
itu untuk mencegah pemakaian protein secara berlebihan sebagai sumber energi saat
berolahraga, seorang atlet diharapkan untuk mengkonsumsi karbohidrat yang cukup agar
dapat meningkatkan simpanan glikogen dan juga dapat menjaga level glukosa darah di dalam
tubuh.
b. Lemak
Di dalam tubuh, lemak dalam bentuk trigliserida akan tersimpan dalam jumlah yang
terbatas pada jaringan otot dan akan tersimpan dalam jumlah yang cukup besar pada jaringan
adipose. Ketika sedang berolahraga, trigliserida yang tersimpan ini dapat terhidrolisis
menjadi gliserol dan asam lemak bebas (free fatty acid / FFA) untuk kemudian menghasilkan
energi. simpanan lemak akan memberikan kontribusi yang besar sebagai sumber energi
utama bagi tubuh. Kontribusi simpanan lemak sebagai sumber energi tubuh baru akan
berkurang apabila terjadi peningkatan intensitas dalam beraktifitas. Pada saat terjadinya
peningkatan intensitas olahraga yang juga akan meningkatkan kebutuhan energi, pembakaran
lemak akan memberikan kontribusi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan pembakaran
karbohidrat untuk memenuhi kebutuhan energi di dalam tubuh. Walaupun pembakaran lemak
ini memberikan kontribusi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan pembakaran
karbohidrat saat intensitas olahraga meningkat, namun kuantitas lemak yang terbakar tetap
akan lebih besar jika dibandingkan saat berolahraga dengan intensitas rendah.
Pada saat berolahraga kompetitif dengan intensitas tinggi, pengunaan lemak sebagai
sumber energi tubuh akibat dari mulai berkurangnya simpanan glikogen otot dapat
menyebabkan tubuh terasa lelah sehingga secara perlahan intensitas olahraga akan menurun.
Hal ini disebabkan karena produksi energi melalui pembakaran lemak berjalan lebih lambat
jika dibandingkan dengan laju produksi energi melalui pembakaran karbohidrat walaupun
pembakaran lemak akan menghasilkan energi yang lebih besar (9kkal/gr) jika dibandingan
dengan pembakaran karbohidrat (4 kkal/gr). Perlu juga untuk diketahui bahwa jaringan
adipose dapat menghasilkan asam lemak bebas dalam jumlah yang tidak terbatas, sehingga
kelelahan serta penurunan performa yang terjadi pada saat berolahraga tidak akan disebabkan
oleh penurunan simpanan lemak tubuh.
c. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan nutrisi sumber energi yang tidak hanya berfungsi untuk
mendukung aktivitas fisik seperti berolahraga namun karbohidrat juga merupakan sumber
energi utama bagi sitem pusat syaraf termasuk otak. Di dalam tubuh, karbohidrat yang
dikonsumsi oleh manusia dapat tersimpan di dalam hati dan otot sebagai simpanan energi
dalam bentuk glikogen. Total karbohidrat yang dapat tersimpan di dalam tubuh orang dewasa
kurang lebih sebesar 500 gr atau mampu untuk menghasilkan energi sebesar 2000 kkal. Di
dalam tubuh manusia, sekitar 80% dari karbohidrat ini akan tersimpan sebagai glikogen di
dalam otot, 18-22% akan tersimpan sebagai glikogen di dalam hati dan sisanya akan
bersirkulasi di dalam aliran darah dalam bentuk glukosa. kebutuhan energi bagi tubuh dapat
terpenuhi melalui simpanan glikogen, terutama glikogen otot serta melalui simpanan glukosa
yang terdapat di dalam aliran darah (blood glucose) dimana ketersediaan glukosa di dalam
aliran darah ini dapat dibantu oleh glikogen hati agar levelnya tetap berada pada keadaan
normal.pembakaran 1 gram karbohidrat akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal. Walaupun
nilai ini relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan energi hasil pembakaran lemak, namun
proses metabolisme energi karbohidrat akan mampu untuk menghasilkan ATP (molekul dasar
pembentuk energi) dengan kuantitas yang lebih besar serta dengan laju yang lebih cepat jika
dibandingkan dengan pembakaran lemak.
d. Simpanan karbohodrat ( glikogen )
Mengkonsumsi karbohidrat dalam jumlah yang besar dalam sehari-hari akan memilki
simpanan glikogen yang relatif lebih besar jika dibandingan dengan yang mengkonsumsi
karbohidrat dalam jumlah yang kecil. Dengan simpanan glikogen yang rendah dalam
menjalankan aktifitas akan cepat merasa lelah sehingga kemudian mengakibatkan terjadinya
penurunan intensitas.
Perlu juga untuk diketahui bahwa glikogen yang terdapat di dalam otot hanya dapat
digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut dan tidak dapat dikembalikan ke
dalam aliran darah dalam bentuk glukosa apabila terdapat bagian tubuh lain yang
membutuhkannya. Hal ini berbeda dengan glikogen yang tersimpan di dalam hati yang dapat
dikonversi menjadi glukosa melalui proses glycogenolysis ketika terdapat bagian tubuh lain
yang membutuhkan. Walaupun jumlah karbohidrat yang dapat tersimpan sebagai glikogen ini
memilikiketerbatasan, namun kapasitas penyimpanannya terutama kapasitas penyimpanan
glikogen otot dapat ditingkatkan dengan cara mengurangi konsumsi lemak dan memperbesar
konsumsi bahan pangan kaya akan karbarbohidrat seperti roti, kentang, jagung,singkong atau
juga pasta. Pengisian tubuh dengan karbohidrat pada masa persiapan ini biasanya dikenal
dengan istilah carbohydrate loading dan akan memberikan manfaat.
B. Kecepatan produksi energi dalam tubuh
Salah satu faktor yang menjadi penyebab utama penurunan kapasitas perfoma tubuh
saat beraktivitas fisik seperti berolahraga selain karena berkurangnya jumlah cairan dari
dalam tubuh juga disebabkan oleh berkurangnya jumlah simpanan glukosa (energi) tubuh.
Glukosa merupakan nutrisi karbohidrat terpenting karena mempunyai fungsi utama
sebagai penyedia energi bagi berbagai aktivitas fisik tubuh. Berfungsi sebagai ‘bahan bakar’
utama dalam proses metabolisme energi, menjadikan simpanannya di dalam aliran darah
(blood glucose), otot dan hati (glikogen) menjadi salah satu faktor penting yang menentukan
performa tubuh saat melakukan olahraga intensitas tinggi.
Di dalam tubuh konsumsi glukosa dapat menghasilkan laju produksi energi yang
besar hingga 1 gram per menit.3 Dan manfaat lebih akan didapatkan apabila glukosa ini
dipadukan karbohidrat jenis lain seperti sukrosa atau fruktosa, karena selain akan membantu
mempercepat proses penyerapan cairan ke dalam tubuh kombinasi antara glukosa-sukrosa
atau glukosa-fruktosa ini juga akan menghasilkan laju produksi energi yang lebih besar di
dalam tubuh hingga mencapai 1.3 gram per menit.
C. Metabolism aerobic Dan Anaerobik
Proses produksi energi di dalam tubuh dapat berjalan melalui dua proses metabolisme
yaitu metabolisme aerobik dan metabolisme anaerobik. Metabolisme energi pembakaran
lemak dan karbohidrat dengan kehadiran oksigen (O2) yang akan diperoleh melalui proses
pernafasan disebut dengan metabolisme aerobik.Sedangkan proses metabolisme energi tanpa
kehadiran oksigen (O2) disebut dengan metabolisme anaerobik.
Metabolisme energi secara aerobik dapat menyediakan energi bagi tubuh untuk
jangka waktu yang panjang sedangkan metabolisme energi anerobik mampu untuk
menyediakan energi secara cepat di dalam tubuh namun hanya untuk waktu yang tebatas
yaitu sekitar 5-10 detik. Pada olahraga dengan intensitas rendah tubuh secara dominan
akan mengunakan metabolisme aerobic untuk menghasilkan energi. Dan apabila terjadi
peningkatan intensitas olahraga hingga mencapai titik dimana metabolisme energi aerobik
tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan energi sesuai dengan laju yang dibutuhkan, maka
energi secara anaerobik akan diperoleh dari simpanan creatine phosphate (PCr) dan juga
karbohidrat yang tersimpan sebagai glikogen di dalam otot. Metabolisme energi secara
aerobik disebutkan merupakan proses yang ‘bersih’ karena tidak menghasilkan produk
samping. Hal ini berbeda dengan sistem anaerobik yang akan menghasilkan produk samping
berupa asam laktat yang akumulasinya akan membatasi efektivitas kontraksi otot yang juga
dapat menimbulkan rasa nyeri.
a. Glikolisis aerob.
Reaksi keseluruhan gliolisis aerob adalah:
Glukosa + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP ? 2 piruvat + 2 NADH + 4H+ + 2 ATP + 2 H2O
Bila sel mempunyai kapasitas oksidasi yang tinggi, dalam hal ini tersedia sejumlah
mitokondria, enzim-enzim mitokondria dan oksigen. NADH akan ditransfer ke rantai
transport electron mitokondria dan piruvat akan dioksidasi lengkap menjadi CO2 via siklus
asam trikarboksilat (TCA).
Membran mitokondria impermiabel untuk NADH, karena itu transfer ekivalen tereduksi dari
sitosol ke dalam mitokondria memerlukan mekanisme shuttle (ulang-alik), baik proses ulang-
alik malat-aspartat maupun ulang-alik gliserol 3-fosfat. (lihat gambar 1.1)
Dalam oksidasi aerobic glukosa menjadi piruvat dan subsekuen oksidasi menjadi CO2,
permolekul glukosa menghasilkan fosfat energi tinggi sebesar 38 ATP.
b. Glikolisis Anaerob
Pada kondisi kapasitas oksidatif oleh sel mitokondria terbatas atau karena
ketidakadaan oksigen, NADH yang dihasilkan glikolisis direoksidasi melalui perubahan
piruvat menjadi laktat oleh laktat dehidrogenase. Perubahan glukosa menjadi laktat tersebut
disebut glikolisis anaerob, yang maksudnya proses ini tidak memerlukan molekul oksigen.
Reaksi keseluruhannya:
Glukosa + 2 ADP + 2 Pi ? 2 laktat + 2 ATP + 4 H+ +2 H2O
Energi yang dihasilkan dari glikolisis anaerobic hanya 2 molekul ATP permolekul
glukosa, jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan kondisi aerobik.
E. Proses metabolisme energi dalam tubuh
Metabolisme Energi
Proses ini tentu saja menyangkut proses pembentukan dan penggunaan energi. Karena
itu tingkat aktifitas metabolisme seseorang dapat dinilai dengan melihat besarnya energi yang
digunakan yang dapat dilihat dari besarnya panas yang dilepaskan oleh badan atau besarnya
pemakaian oksigen.
Untuk mengetahui keadaan metabolisme seseorang dilakukan pengukuran kecepatan
pemakaian energi oleh tubuh baik selama kerja eksternal maupun internal yang dikenal
sebagai laju metabolic (metabolic rate).
Laju metabolik = pemakaian energy/satuan waktu= Kkal/m2 luas badan/jam
Karena sebagian besar penggunaan energi tubuh pada akhirnya muncul sebagai panas, maka
laju metabolik dinyatakan sebagai kecepatan produksi panas dalam satuan Kilokalori per jam.
Satu kalori adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 1oC suhu dari 1 gram H2O.
Besarnya laju metabolik dipengaruhi oleh :
1. Aktivitas tubuh (misal olahraga) .
Jadi pada saat orang coba sebelum melakukan tes maka diperlukan istirahat fisik dan
mental agar mendapatkan nilai keadaan basal sebagai standar keadaan basal. Apabila
seseorang tersebut sebelumnya melakukan aktivitas maka hasil Metabolic Rate yang didapat
bisa saja meningkat karena seiring dengan adanya aktivitas.Semakin banyak aktivitas
semakin banyak membakar kalori dalam penggunaan energi.
2. Pemasukan makanan (SDA) .
Orang coba harus puasa tidak makan protein dan lemak 2 hari sebelum pemeriksaan ,
dan selama 10-12 jam terakhir tidak boleh makan (tetapi boleh minum air tawar). Hal
tersebuut disebabkan karena setelah makan yang mengandung banyak karbohidrat dan lemak
maka kecepatan metabolisme meningkat 4% dan protein mempercepat metabolisme hingga
30%.
3. Suhu tubuh
Orang coba tidak boleh melakukan aktivitas tubuh (misalnya berolahraga) karena jika
seseorang melakukan aktivitas maka suhu tubuh akan meningkat. Ini berpengaruh dalam
hasil volume oksigen dalam kondisi Standart Temperatur pressure Dry (STPD).
4. Suhu lingkungan (panas, dingin)
Jika suhu lingkungan lebih rendah dari suhu tubuh, akan diaktifkan mekanisme
penghasil panas seperti menggigil dan kecepatan metabolisme pun meningkat. Kecepatan
metabolisme meningkatkan sekitar 14% untuk setiap peningkatan satu derajat celcius.
5. Emosi (cemas)
Emosi mempengaruhi proses metabolisme jika seseorang mengalami peningkatan
emosi maka meningkat pula hormon adrenalin. Jika adrenalin meningkat maka pacu jantung
juga meningkat maka suhu tubuh ikut meningkat.
6. Tinggi badan, Berat badan, Luas permukaan tubuh
Dalam perhitungan metabolic rate tinggi badan dan berat badan digunakan untuk
menentukan luas permukaan tubuh. Jika luas permukaan tubuh telah diketahui maka kita
dapat mencari metabolic rate dengan pemakaian oksigen dikali satu liter O2 yang setara
dengan 4,825 dibagi dengan luas permukaan tubuh dengan satuan pada hasil kilokalori per
meter persegi per jam.
Orang dengan berat badan yang besar dan proporsi lemak yang sedikit mempunyai
metabolisme basal lebih besar dibanding dengan orang yang mempunyai rat badan yang besar
tapi proporsi lemak yang besar.Demikian pula orang dengan berat badan yang besar dan
proporsi lemak yang sedikit mempunyai metabolisme basal yang lebih besar dibanding
dengan orang yang mempunyai berat badan kecil dan proporsi lemak sedikit.
7. Sex
Karena laki-laki dan perempuan berbeda dalam produksi sekresi hormon tyroid.
Metabolisme basal seorang laki-laki lebih tinggi dibanding dengan wanita
8. Umur
Semakin umur seseorang tua maka metabolisme yang dihasilkan semmakin rendah
atau kecil karena fungsi jaringan tubuh juga berkurang sehingga energi yang dihasilkanpun
juga sedikit.
9. Masa pertumbuhan, laktasi, kehamilan
Hal ini berpengaruh dalam penurunan dan peningkatan hormon dan laju metabolisme
dalam tubuh.
10. Hormon tyroid, epineprin, nor epineprin
Hormon tiroid berfungsi untuk Mengatur laju metabolisme tubuh. Baik T3 dan T4
kedua-duanya meningkatkan metabolisme karena peningkatan komsumsi oksigen dan
produksi panas. Efek ini pengecualian untuk otak,lien, paru-paru dan testes.
Semua ini akan mempengaruhi besarnya laju metabolisme. Oleh sebab itu laju metabolik
seseorang ditentukan pada kondisi basal standar = Basal Metabolic Rate (BMR) dimana
variable yang mempengaruhinya dapat dikontrol. BMR mencerminkan tingkat terkecil
pemakaian energi internal dalam keadaan terjaga (tidak tidur) namun orang yang
bersangkutan dalam keadaan istirahat fisik maupun mental dan berada dalam keadaan
lingkungan yang bersuhu nyaman.
BAB III
PENUTUP