METABOLISME
Pengantar :
Metabolisme adalah jumlah total dari semua reaksi kimia yang terlibat dalam menjaga keadaan hidup dari sel-sel , dan dengan demikian organisme . Secara umum metabolisme dapat dibagi menjadi dua kategori : katabolisme atau memecah molekul untuk memperoleh energi , dan anabolisme atau sintesis semua senyawa yang dibutuhkan oleh sel-sel ( contoh adalah DNA , RNA , sintesis protein ) . Diagram di sebelah kiri berisi ringkasan dari semua jenis metabolisme yang akan diperiksa . Dalam modul ini , rantai transpor elektron diperiksa .
Bioenergetika adalah istilah yang menggambarkan jalur biokimia atau metabolik dimana sel akhirnya memperoleh energi .
Nutrisi adalah ilmu yang berhubungan dengan hubungan zat makanan
untuk makhluk hidup . Dalam studi gizi , hal-hal berikut harus dipertimbangkan
: a) kebutuhan tubuh untuk berbagai zat , b ) fungsi dalam tubuh , c ) jumlah
yang dibutuhkan ; d ) tingkat di bawah yang hasil kesehatan yang buruk .
Makanan penting pasokan energi ( kalori ) dan memasok bahan kimia yang
diperlukan tubuh sendiri yang tidak dapat mensintesis . Makanan menyediakan
berbagai zat yang penting untuk gedung , pemeliharaan , dan perbaikan jaringan
tubuh , dan untuk melaksanakan fungsi tubuh .
Diet yang lengkap harus menyediakan unsur , karbon , hidrogen , oksigen ,
nitrogen , fosfor , sulfur , dan setidaknya 18 unsur anorganik lainnya .
Unsur-unsur utama dipasok karbohidrat , lipid , dan protein . Selain itu,
setidaknya 17 vitamin dan air yang diperlukan . Jika nutrisi penting dihilangkan
dari diet , gejala defisiensi tertentu muncul.
karbohidrat :
karbohidrat :
Makanan pasokan karbohidrat dalam tiga bentuk : pati , gula , dan selulosa
(serat ) . Pati dan gula adalah sumber utama dan penting energi bagi manusia .
Kurangnya karbohidrat dalam makanan mungkin akan mengakibatkan terbatasnya
jumlah kalori dalam makanan . Selulosa melengkapi massal dalam makanan .
Karena jaringan tubuh memerlukan glukosa setiap saat , diet harus
mengandung zat-zat seperti karbohidrat atau zat yang akan menghasilkan glukosa
oleh pencernaan atau metabolisme . Untuk sebagian besar orang di dunia , lebih
dari setengah dari diet terdiri dari karbohidrat dari beras, gandum , roti ,
kentang , makaroni .
Protein :
Semua kehidupan membutuhkan protein karena merupakan pembangun jaringan kepala dan bagian dari setiap sel dalam tubuh . Di antara fungsi lainnya , protein membantu untuk : membuat hemoglobin dalam darah yang membawa oksigen ke sel-sel , membentuk anti bodi yang melawan infeksi , pasokan nitrogen untuk DNA dan RNA bahan genetik , dan pasokan energi .
Semua kehidupan membutuhkan protein karena merupakan pembangun jaringan kepala dan bagian dari setiap sel dalam tubuh . Di antara fungsi lainnya , protein membantu untuk : membuat hemoglobin dalam darah yang membawa oksigen ke sel-sel , membentuk anti bodi yang melawan infeksi , pasokan nitrogen untuk DNA dan RNA bahan genetik , dan pasokan energi .
Protein diperlukan untuk gizi karena mengandung asam amino . Di antara 20
atau lebih asam amino , tubuh manusia tidak dapat mensintesis 8 , oleh karena
itu, asam amino ini disebut asam amino esensial . Sebuah makanan yang mengandung
protein mungkin nilai biologis miskin jika kekurangan salah satu atau lebih
dari 8 asam amino esensial : lisin , triptofan , metionin , leusin , isoleusin
, fenilalanin , valin , dan treonin . Protein hewani memiliki nilai biologis
tertinggi karena mengandung sejumlah besar asam amino esensial . Makanan dengan
protein kualitas terbaik terdaftar dalam urutan kualitas berkurang : seluruh
telur, susu , kedelai , daging , sayuran , dan biji-bijian .
Lemak dan Lipid :
Lemak merupakan sumber energi terkonsentrasi karena mereka memberikan dua
kali energi sebanyak karbohidrat atau protein baik secara berat . Fungsi lemak
adalah untuk: membentuk bagian dari struktur sel , membentuk bantal pelindung
dan insulasi panas di sekitar organ vital , membawa vitamin larut lemak , dan
menyediakan penyimpanan cadangan untuk energi .
Tiga asam lemak tak jenuh yang penting meliputi : linoleat , linolinic , dan arakidonat dan memiliki 2 , 3 , dan 4 ikatan rangkap masing-masing . Lemak jenuh , bersama dengan kolesterol , telah terlibat dalam arteriosclerosis , " pengerasan arteri " . Untuk alasan ini , diet harus dikurangi lemak jenuh ( hewani ) dan lemak tak jenuh meningkat ( nabati ).
Tiga asam lemak tak jenuh yang penting meliputi : linoleat , linolinic , dan arakidonat dan memiliki 2 , 3 , dan 4 ikatan rangkap masing-masing . Lemak jenuh , bersama dengan kolesterol , telah terlibat dalam arteriosclerosis , " pengerasan arteri " . Untuk alasan ini , diet harus dikurangi lemak jenuh ( hewani ) dan lemak tak jenuh meningkat ( nabati ).
a) MH + NAD + --- > NADH + H + + M + energi
b ) ADP + P + energi --- > ATP + H2O
Mineral :
Mineral dalam makanan tidak memberikan kontribusi langsung kepada kebutuhan energi tetapi penting sebagai regulator tubuh dan konstituen sebagai penting dalam banyak zat-zat penting dalam tubuh . Sebuah MINERAL agak longgar didefinisikan sebagai setiap elemen tidak biasanya bagian dari struktur karbohidrat , protein , dan lemak . Lebih dari 50 elemen yang ditemukan dalam tubuh manusia .
Sekitar 25 unsur telah ditemukan untuk menjadi penting, karena kekurangan
menghasilkan gejala defisiensi yang spesifik . Semua mineral yang dibutuhkan
oleh tubuh manusia mungkin tidak diketahui pada saat ini . Meskipun mineral
mungkin tidak menjadi bagian dari struktur karbohidrat , protein , dan lemak ,
mereka dicampur dalam makanan dalam jumlah jejak selama proses tumbuh serapan
dari tanah .
Mineral utama Sertakan : ion kalsium , fosfor, besi , natrium , kalium ,
dan klorida .
Mineral penting lainnya Sertakan : tembaga , kobalt , mangan , seng , magnesium , dan iodin .
vitamin :
Vitamin adalah senyawa organik penting bahwa tubuh manusia tidak dapat mensintesis dengan sendirinya dan karena itu harus , hadir dalam makanan . Istilah vitamin ( amine penting ) diciptakan oleh Casmir Funk dari vita Latin yang berarti " hidup " ( penting bagi kehidupan ) dan amina karena ia berpikir bahwa semua senyawa ini mengandung sebuah gugus fungsional amina .
Vitamin sangat penting dalam metabolisme meliputi :
Mineral penting lainnya Sertakan : tembaga , kobalt , mangan , seng , magnesium , dan iodin .
vitamin :
Vitamin adalah senyawa organik penting bahwa tubuh manusia tidak dapat mensintesis dengan sendirinya dan karena itu harus , hadir dalam makanan . Istilah vitamin ( amine penting ) diciptakan oleh Casmir Funk dari vita Latin yang berarti " hidup " ( penting bagi kehidupan ) dan amina karena ia berpikir bahwa semua senyawa ini mengandung sebuah gugus fungsional amina .
Vitamin sangat penting dalam metabolisme meliputi :
Vitamin A : Pigmen kuning dan hijau ditemukan dalam sayuran disebut karoten
yang pro vitamin dan diubah menjadi vitamin A. Peran vitamin A di Vision telah
dibahas dalam halaman sebelumnya .
Vitamin B2 lebih dikenal sebagai riboflavin dan didistribusikan secara luas
dalam banyak makanan . Riboflavin digunakan untuk membentuk FAD koenzim yang
penting dalam pemanfaatan oksigen dalam sel .
Niacin , juga dikenal sebagai asam nikotinat , juga di kompleks B vitamin .
Asam nikotinat pertama kali diperoleh dari nikotin alkaloid dalam tembakau dan
kemudian ditemukan dalam banyak jaringan tanaman dan hewan sebagai niacin .
Nicotinamide adalah bagian dari koenzim yang penting , Nicotinamide Adenine
Dinucleotide ( NAD ) . Ini koenzim NAD + adalah penting selama oksidasi
biologis dan dibahas secara rinci dalam halaman berikutnya .
Asam pantotenat adalah seni struktur koenzim A.
Sekilas Metabolisme : Seperti telah disebutkan , metabolisme mengacu pada
reaksi kimia yang dilakukan dalam sel . Reaksi metabolik utama yang akan kita
pelajari adalah yang melibatkan katabolisme yang merupakan pemecahan molekul
yang lebih besar untuk mengekstrak energi . Kami akan fokus diskusi kita pada
langkah-langkah individu dalam reaksi metabolisme di mana energi dihasilkan .
Perhatian juga akan diberikan kepada sintesis biomolekul lainnya .
Reaksi keseluruhan untuk pembakaran glukosa tertulis :
Reaksi keseluruhan untuk pembakaran glukosa tertulis :
C6H12O6 + 6 O2 ----- > 6 CO2 + 6 H2O + energi
Meskipun persamaan di atas merupakan reaksi metabolisme keseluruhan untuk
karbohidrat , sebenarnya ada lebih dari tiga puluh reaksi individu . Setiap
reaksi dikendalikan oleh enzim yang berbeda . Kegagalan enzim untuk fungsi
mungkin memiliki konsekuensi serius dan mungkin fatal. Sedikit kurang dari
setengah dari 686 kkal / mol energi yang dihasilkan oleh pembakaran yang
tersedia untuk penyimpanan dan penggunaan oleh sel dengan jumlah yang tersisa
hilang sebagai panas . Metabolisme akan dipelajari di berbagai bagian .
Keterkaitan akan menunjukkan seperti yang ditemui . Sama seperti ada tiga
biomolekul dasar - karbohidrat , lemak , dan protein , metabolisme
masing-masing akan dipelajari secara individual . Keterkaitan komponen utama dalam
metabolisme yang ditabelkan pada Gambar 1 . Pada akhir studi metabolisme , Anda
mungkin diminta untuk diagram bagian dari memori .
Sumber:
Metabolisme
Santorio
Santorio (1561—1636) diyakini pertama kali melakukan
eksperimen atas metabolisme dengan menggunakan timbangan besar.
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,
·
anabolisme, yaitu reaksi yang
merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.[1]
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 disebutpromoter 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.
Jalur umum
Katabolisme
·
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.
Anabolisme
Jalur anabolisme yang
membentuk senyawa-senyawa dari prekursor sederhana mencakup:
·
Metabolisme
sekunder, jalur-jalur metabolisme yang tidak esensial bagi pertumbuhan, perkembangan, maupun reproduksi, namun biasanya berfungsi
secara ekologis, misalnya pembentukanalkaloid dan terpenoid.
Jalur metabolisme
obat,
yaitu modifikasi dan penguraian obat-obatan dan senyawa ksenobiotik lainnya melalui sistem
enzim khusus mencakup:
Lain-lain
Sejarah
Eksperimen terkontrol atas
metabolisme manusia pertama kali diterbitkan oleh Santorio
Santorio pada tahun 1614 di dalam bukunya, Ars de statica medecina yang membuatnya terkenal diEropa. Dia mendeskripsikan
rangkaian percobaan yang dilakukannya, yang melibatkan penimbangan dirinya
sendiri pada sebuah kursi yang digantung pada sebuah timbangan besar (lihat
gambar) sebelum dan sesudah makan, tidur, bekerja, berhubungan seksual, berpuasa makan atau minum, dan buang air besar. Dia menemukan bahwa
bagian terbesar makanan yang dimakannnya hilang dari tubuh melalui perspiratio insensibilis (mungkin dapat
diterjemahkan sebagai "keringatan yang tidak tampak").
Sumber:
Metabolisme Energi Saat Olahraga
Saat sedang berolahraga terdapat dua simpanan energi
utama yang akan digunakan oleh tubuh
untuk menghasilkan energi yaitu simpanan karbohidrat dan lemak. Simpanan
karbohidrat terdapat dalam jumlah yang
terbatas di dalam tubuh yaitu sekitar 0.5 kg dan tersimpan dalam bentuk glikogen otot,
glikogen hati dan glukosa darah. Sedangkan lemak dalam jumlah yang besar akan tersimpan di dalam jaringan adipose dan
di dalam otot sebagai triasilgliserol.
Proses produksi
energi di dalam sel otot akan
berlangsung tepatnya di dalam mitokondria sel. Di dalam
mitokondria, lemak atau karbohdrat akan dioksidasi atau dalam istilah yang
lebih popular akan di 'bakar' untuk menghasilkan molekul energi ATP (adenosin trifosfat) yang
merupakan sumber energi di dalam sel-sel tubuh.
Selama
berolahraga, secara ideal energi harus
dapat diperoleh oleh sel-sel otot
dengan laju yang sama dengan kebutuhannya. Adanya ketidakseimbangan antara laju
pemakaian energi dengan pergantian atau jumlah persediaan energi akan mengurangi kerja maksimal otot sehingga secara perlahan intensitas olahraga akan menurun dan tubuh
akan terasa lelah akibat dari terjadinya
ketidakseimbangan neraca energi.
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.
Olahraga seperti
jalan kaki, jogging, lari jarak menengah-jauh dan bersepeda merupakan olahraga yang cenderung
dilakukan dengan intensitas rendah-sedang pada waktu yang panjang secara
dominan akan mengunakan metabolisme aerobic untuk menghasikan energi. Dan
olahraga seperti sprint, angkat berat atau jenis olahraga lain yang membutuhkan energi besar
secara cepat merupakan olahraga
yang dominan mengunakan metabolisme energi anaerobik. Sedangkan untuk olahraga beregu seperti sepakbola, bola basket, hoki yang
biasanya merupakan kombinasi antara
komponen intensitas rendah-tinggi yang juga diselingi dengan periode istirahat akan mengunakan kombinasi
metabolisme aerobik dan anaerobik untuk menghasilkan energi begitu pula
dengan olahraga individual seperti tenis, bulutangkis atau juga squash.
NUTRISI
PENYEDIA ENERGI
2 jenis nutrisi utama yang dapat berperan
sebagai penyedia energi (kalori) bagi kerja tubuh adalah karbohidrat dan lemak.
Protein dapat juga berfungsi sebagai penyedia energi namun memiliki kontribusi
yang sangat sedikit & terbatas. Hal ini menyebabkan protein tidak memiliki
fungsi utama sebagai penghasil energi namun memiliki fungsi penting dalam
perkembangan & perbaikan jaringan-jaringan tubuh.
Peningkatan
intensitas olahraga juga akan menyebabkan peningkatan pengunaan karbohidrat
sebagai penyedia energi di dalam tubuh. Selain itu, pembakaran lemak juga akan
membutuhkan karbohidrat agar dapat berjalan dengan sempurna. Sehingga hal ini
juga menjadikan konsumsi karbohidrat merupakan hal yang penting untuk
diperhatikan bagi seorang atlet baik yang sedang latihan atau dalam menjalani
pertandingan kompetitif.
Secara umum,
tingkat kebutuhan nutrisi seorang atlet saat menjalani latihan/pertandingan
dapat dipenuhi melalui konsumsi per-hari dengan kombinasi sbb :
- 55-65%
pemenuhan kebutuhan energi dari konsumsi karbohidrat atau 5-7 gr karbohidrat /
kg berat badan. Atlet juga diharapkan untuk meningkatkan konsumsi karbohidrat
sebesar 7-12 kg karbohidrat /kg berat badan saat latihan intensif atau
pertandingan kompetitif
- 12-15%
konsumsi protein atau 1.2-1.7 gr protein / kg berat badan. Konsumsi protein
atlet lebih tinggi dari kebutuhan secara umum (0.8 gr protein/kg berat badan)
karena fungsi protein yang khas untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang
rusak
- 20-35%
konsumsi lemak atau 1,1 gr lemak / kg berat badan
Selain digunakan
untuk mendukung kerja otot saat beraktivitas fisik, tubuh juga akan membutuhkan
energi untuk menjalankan fungsi utama organ-organnya seperti untuk : kerja
otak, jantung, hati, ginjal dan paru-paru. Sekitar 60-70% dari total pemakaian
energi (kalori) tubuh/hari merupakan energi yang digunakan untuk menjalankan
berbagai fungsi penting ini.
Sumber:
Perhitungan
Kalori Tubuh