Istilah lain dari pembentukan energi dalam tubuh

Merdeka.com - Metabolisme adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan semua reaksi kimia yang terlibat dalam mempertahankan keadaan hidup sel dan organisme. Metabolisme dapat dengan mudah dibagi menjadi dua kategori:

• Katabolisme - pemecahan molekul untuk mendapatkan energi
• Anabolisme - sintesis semua senyawa yang dibutuhkan oleh sel

Metabolisme sangat erat kaitannya dengan nutrisi dan ketersediaan nutrisi. Bioenergetika adalah istilah yang menggambarkan jalur biokimia atau metabolisme di mana sel pada akhirnya memperoleh energi. Pembentukan energi merupakan salah satu komponen vital metabolisme.

Berikut selengkapnya tentang metabolisme dan fungsinya yang penting untuk keberlanjutan hidup makhluk hidup yang dilansir merdeka.com dari laman News Medical Life Sciences :

2 dari 6 halaman

Nutrisi adalah kunci metabolisme. Jalur metabolisme bergantung pada nutrisi yang dipecah untuk menghasilkan energi. Energi ini pada gilirannya dibutuhkan oleh tubuh untuk mensintesis protein baru, asam nukleat (DNA, RNA) dll.

Nutrisi dalam kaitannya dengan metabolisme mencakup kebutuhan tubuh untuk berbagai zat, fungsi individu dalam tubuh, jumlah yang dibutuhkan, tingkat di bawahnya yang menyebabkan kesehatan yang buruk, dll.

Nutrisi esensial memasok energi (kalori) dan memasok bahan kimia yang diperlukan yang tidak dapat disintesis oleh tubuh sendiri. Makanan menyediakan berbagai zat yang penting untuk pembangunan, pemeliharaan, dan perbaikan jaringan tubuh, dan untuk fungsi tubuh yang efisien.

Makanan membutuhkan nutrisi penting seperti karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, sulfur, dan sekitar 20 elemen anorganik lainnya. Unsur utama disuplai dalam karbohidrat, lipid, dan protein. Selain itu, vitamin, mineral, dan air juga dibutuhkan.

3 dari 6 halaman

Makanan memasok karbohidrat dalam tiga bentuk: pati, gula, dan selulosa (serat). Pati dan gula merupakan sumber energi utama dan esensial bagi manusia. Serat berkontribusi besar dalam makanan.

Jaringan tubuh bergantung pada glukosa untuk semua aktivitas. Karbohidrat dan gula menghasilkan glukosa melalui pencernaan atau metabolisme.

Reaksi keseluruhan untuk pembakaran glukosa dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + 6 O2 -----> 6 CO2 + 6 H2O + energi

Kebanyakan orang mengonsumsi sekitar setengah dari makanan mereka sebagai karbohidrat. Ini berasal dari nasi, gandum, roti, kentang, pasta, makaroni dll.

4 dari 6 halaman

Protein adalah pembangun jaringan utama dalam tubuh. Mereka adalah bagian dari setiap sel tubuh. Protein membantu dalam struktur sel, fungsi, pembentukan hemoglobin untuk membawa oksigen, enzim untuk melakukan reaksi vital, dan berbagai fungsi lainnya di dalam tubuh. Protein juga penting dalam memasok nitrogen untuk materi genetik DNA dan RNA serta produksi energi.

Protein diperlukan untuk nutrisi karena mengandung asam amino. Di antara 20 atau lebih asam amino, tubuh manusia tidak dapat mensintesis 8 dan ini disebut asam amino esensial.

Asam amino esensial meliputi:

• lisin
• triptofan
• metionin
• leusin
• isoleusin
• fenilalanin
• valine
• treonin

Makanan dengan kualitas protein terbaik adalah telur, susu, kedelai, daging, sayuran, dan biji-bijian.

5 dari 6 halaman

Lemak adalah sumber energi terkonsentrasi. Mereka menghasilkan energi dua kali lebih banyak daripada karbohidrat atau protein berdasarkan berat badan.

Fungsi lemak antara lain:

• membantu membentuk struktur seluler;
• membentuk bantalan pelindung dan isolasi di sekitar organ vital;
• membantu menyerap vitamin larut lemak,
• menyediakan tempat penyimpanan cadangan energi

Asam lemak esensial termasuk asam lemak tak jenuh seperti asam linoleat, linolin, dan asam arakidonat. Ini perlu dikonsumsi dalam makanan. Lemak jenuh, bersama dengan kolesterol, telah terlibat dalam arteriosklerosis dan penyakit jantung.

Mineral dan vitamin dalam metabolisme

Mineral dalam makanan tidak berkontribusi langsung pada kebutuhan energi tetapi penting sebagai pengatur tubuh dan berperan dalam jalur metabolisme tubuh. Lebih dari 50 elemen ditemukan di tubuh manusia. Sekitar 25 elemen telah ditemukan menjadi penting, karena defisiensi menghasilkan gejala defisiensi spesifik.

Mineral penting meliputi:

• kalsium
• fosfor
• besi
• sodium
• kalium
• ion klorida
• tembaga
• kobalt
• mangan
• seng
• magnesium
• fluor
• yodium

Vitamin adalah senyawa organik penting yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia sendiri dan oleh karena itu harus ada dalam makanan. Vitamin yang sangat penting dalam metabolisme meliputi:

• Vitamin A
• B2 (riboflavin)
• Niacin atau asam nikotinat
• Asam Pantotenat dll.

6 dari 6 halaman

Reaksi kimiawi metabolisme diatur ke dalam jalur metabolisme. Ini memungkinkan bahan kimia dasar dari nutrisi untuk diubah melalui serangkaian langkah menjadi bahan kimia lain, dengan urutan enzim.

Enzim sangat penting untuk metabolisme karena memungkinkan organisme untuk mendorong reaksi yang diinginkan yang membutuhkan energi. Reaksi ini juga digabungkan dengan reaksi yang melepaskan energi. 

Karena enzim bertindak sebagai katalis, mereka memungkinkan reaksi ini berlangsung dengan cepat dan efisien. Enzim juga memungkinkan pengaturan jalur metabolisme sebagai respons terhadap perubahan lingkungan sel atau sinyal dari sel lain.

Saat melakukan berbagai aktivitas dalam kehidupan sehari-hari, terutama berolahraga, tubuh membutuhkan asupan energi yang cukup untuk menunjang kegiatan tersebut. Energi ini berasal dari hasil metabolisme zat-zat gizi yang terkandung dalam makanan yang dikonsumsi dan disimpan dalam tubuh. Jenis-jenis zat gizi yang umumnya sering digunakan sebagai penghasil energi adalah karbohidrat dan lemak. Lalu, bagaimanakah  penggunaan karbohidrat dan lemak ini saat latihan? Kapan tubuh akan menggunakan karbohidrat atau lemak sebagai tenaga? Dan bagaimanakah prosesnya? Artikel berikut akan membahas hal tersebut dengan jelas.

Seperti yang disebutkan di atas bahwa energi berasal dari hasil metabolisme zat-zat gizi yang terkandung dalam makanan yang dikonsumsi. Proses penghasilan energi ini terdiri dari 3 jalur yaitu phospagen, glikolisis dan fosforilasi oksidatif. Proses metabolisme berlangsung cukup rumit, melibatkan berbagai reaksi kimia sehingga menghasilkan energi berupa Adenosin Tri Phospat atau lebih dikenal dengan ATP.

Proses penghasilan energi jalur phospagen biasanya terjadi saat tubuh melakukan suatu aktivitas dengan kebutuhan energi yang sangat besar dalam waktu yang singkat, misalnya olahraga angkat besi. Ini merupakan sistem energi anaerobic yaitu tidak menggunakan oksigen. Pada jalur jalur ini, creatin phospat akan dihidrolisis enzim creatin kinase sehingga membentuk ATP.

Jalur glikolisis merupakan sistem energi yang dapat berlangsung secara aerobic maupun anaerobic, yaitu sistem penghasilan energi yang menggunakan oksigen dan tanpa oksigen. Pada jalur ini, karbohidrat akan dipecah menjadi senyawa turunanannya yaitu glukosa. Dari sinilah proses glikolisis dimulai, pada saat ketersediaan oksigen cukup, glukosa akan dipecah menjadi asam piruvat, kemudian asam piruvat masuk ke tahap dekarboksilasi oksidatif sehingga menjadi Asetil KoA, kemudian Asetil KoA masuk ke siklus krebs. Namun, apabila ketersediaan oksigen tidak ada atau kurang, maka akan terbentuk asam laktat.

Fosforilasi oksidatif merupakan suatu proses transfer elektron dari NADH dan FADH yang dihasilkan melalui proses glikolisis, oksidasi asam lemak dan siklus asam sitrat. Setiap satu NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan FADH akan menghasilkan 2 ATP.

Bagaimana penggunaan karbohidrat dan lemak saat latihan ?

Di dalam tubuh, karbohidrat disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot. Simpanan glikogen di hati biasanya berkisar 80 – 100 gram dan simpanan di otot berkisar 50 gram. Sementara itu simpanan lemak pada tubuh biasanya lebih banyak, disimpan di jaringan adiposa berkisar 8 hingga 35 % dari massa tubuh dan dapat juga ditemukan di otot (triasil gliserol intramuscular).

Karbohidrat dan lemak adalah substrat dominan. Saat latihan, kedua zat gizi makro ini akan teroksidasi secara bersamaan, namun kontribusi relatif dari kedua substrat ini tergantung pada berbagai faktor termasuk intensitas dan durasi latihan, diet dan kondisi lingkungan.

• Intensitas dan durasi latihan

Saat melakukan latihan dengan intensitas rendah, kebutuhan energi akan meningkat dibandingkan saat beristirahat, oksidasi karbohidrat dan lemak juga akan meningkat. Namun, ketika intensitas latihan meningkat, oksidasi lemak akan meningkat hanya hingga VO2 Max sekitar 65% (intensitas sedang) dan akan mengalami penurunan  saat terjadi peningkatan ke intensitas tinggi. Oksidasi lemak pada tingkatan intensitasnya membentuk kurva seperti huruf U terbalik.

Sementara itu pada karbohidrat, semakin meningkatknya intensitas latihan maka semakin meningkat pula penyerapan dan oksidasi glukosa. Oksidasi yang terjadi pun jauh melebihi glukosa yang diserap. Hal ini menunjukkan terjadinya proses pemecahan glikogen otot.

• Diet (Pola Makan)
• Diet tinggi karbohidrat rendah lemak

Penelitian menyebutkan bahwa, diet tinggi karbohidrat dan rendah lemak menyebabkan peningkatan glikogen otot secara signifikan. Di sisi lain, terjadi penurunan oksidasi lemak hingga 27%, hal ini dikaitkan dengan rendahnya cadangan intramuscular triasil gliserol. Saat asupan lemak terbatas, maka simpanan intramuscular triasil gliserol juga menjadi sedikit.

• Diet tinggi lemak rendah karbohidrat

Asupan tinggi lemak menyebabkan meningkatnya oksidasi lemak dan menurunnya oksidasi glikogen. Peningkatan oksidasi lemak disebabkan oleh adaptasi enzim oksidatif di sel otot. Hal ini menyebabkan kadar glikogen dan oksidasi dari otot menurun.

Kondisi lingkungan juga dapat mempengaruhi penggunaan substrat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi lingkungan seperti panas dan paparan dingin dapat mempengaruhi penggunaan substrat, baik saat istirahat dan selama latihan. Ketinggian juga akan mempengaruhi penggunaan substrat saat istirahat dan selama latihan.

• Latihan di suhu panas akan meningkatkan oksidasi karbohidrat dan menurunkan oksidasi lemak. Hal ini terjadi karena saat panas terjadi peningkatan penggunaan glikogen otot.
• Latihan di suhu dingin akan menyebabkan kontribusi karbohidrat yang lebih banyak dibandingkan lemak terhadap energi expenditure. Namun, ada juga beberapa penelitian yang menyebutkan bahwa tidak terjadi perubahan apa-apa.

Kesimpulan :

Penggunaan karbohidrat dan lemak saat latihan dipengaruhi oleh berbagai faktor diantaranya yaitu intensitas dan durasi latihan, diet serta kondisi lingkungan. Agar dapat memberikan performa maksimal saat melakukan latihan, maka mulai perhatikanlah intensitas dan durasi latihan yang Anda lakukan, kemudian penuhi kebutuhan energi dengan mengonsumsi makanan bergizi seimbang sesuai dengan kebutuhan, dan perhatikan pula kondisi lingkungan tempat berlatih.

Writer                            : Tri Oktariani Putri, A.Md.Gz

Editor & Proofreader : Jansen Ongko, MS.c, RD

Referensi :

Dieter, B. 2015. Fat and Carbohydrate Utilization During Exercise. http://sciencedrivennutrition.com/fat-and-carbohydrate-utilization-during-exercise/

Jeukendrup, A. 2004. Modulation of carbohydrate and fat utilization by diet, exercise and environment. Biochemical Society Transactions 31(Pt 6):1270-3 Loughborough University https://www.researchgate.net/publication/8988969_Modulation_of_carbohydrate_and_fat_utilization_by_diet_exercise_and_environment

Mike, J. 2014. The Truth About Energy Systems. http://www.elitefts.com/education/the-truth-about-energy-systems/#

Melzer, K. 2010. Carbohydrate and fat utilization during rest and physical activity. the European e-Journal of Clinical Nutrition and Metabolism http://e-spenjournal.org.marlin-prod.literatumonline.com/article/S1751-4991(11)00006-0/fulltext

Apa yang dimaksud dengan metabolisme tubuh?

Apa itu energi dalam tubuh?

Dalam bentuk apa energi dalam tubuh kita?

Metabolisme apa saja?