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