SISTEM ENERGI

SISTEM ENERGI

PENDAHULUAN

Energi diperoIeh tubuh dari pembakaran zat makanan oIeh oksigen. Untuk memperoleh zat makanan, orang cukup hanya dengan makan sehari tiga kali. Hal ini disebabkan karena zat makanan dapat disimpan dalam sel-sel tubuh dalam jumlah yang cukup. Lain halnya dengan oksigen yang tidak dapat disimpan. Oksigen harus selalu diambil dari udara dengan perantaraan paru, darah dan sistem peredaran darah. Pada taraf kerja tertentu diperlukan sejumIah oksigen tertentu. Makin tinggi taraf kerja, yang berarti makin banyak jumlah energi yang diperlukan, makin banyak pula jumIah oksigen yang diperlukan. Kemampuan tubuh untuk menyediakan oksigen, disebut kapasitas aerobik, terutama bergantung kepada fungsi sistem pernapasan, darah dan sistem kardiovaskuler. Dari ketiga sistem tersebut, yang hubungannya dengan konsumsi oksigen paling linear iaIah sistem kardiovaskuler. Bahkan pada beberapa cara uji gerak badan, frekuensi denyut nadi merupakan satu-satunya parameter yang dijadikan ukuran untuk meniIai hasiI uji gerak badan tersebut.

KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi manusia dan disebut zat tenaga. Karbohiodrat biasa dikonsumsi banyak terdapat pada jaringan tumbuh-tumbuhan, terutama pada bahan makanan yang banyak mengandung zat tepung (polisakarida), seperti: roti, beras, kentang, padi-padian dan umbi-umbian. karbohidrat juga dapat diperoleh sebagai bahan makanan banyak ditemukan dalam bentuk disakarida, seperti; susu, gula, laktosa, gula biasa, dan sukrosa (McGilvery,1996). karbohidrat pada bahan makanan banyak ditemukan dalam bentuk polisakarida (amilum) dan sebagian kecil dalam bentuk glikogen, sakarida, sukrosa dan laktosa. karbohidrat yang masuk kedalam tubuh akan menjadi monosakarida, yaitu : glukosa, fruktosa atau galaktosa.

Hasil akhir dari proses pencernaan terhadap karbohidrat dalam monosakarida, yaitu: glukosa, fruktosa dan galaktosa. karbohidart dalam bentuk monosakarida tersebut siap diserap oleh darah untuk diedarkan keseluruh tubuh atau disimpan dalam hati sebagai glikogen. Bahan makanan yang tidak diserap oleh sel usus halus diteruskan keusus besar untuk dibuang.

GLUKOSA

Glukosa adalah sumber energi utama bagi sel tubuh. Glukosa merupakan satu-sastunya gula yang terdapat di dalam darah dan merupakan bahan bakar yang ideal bagi sebagian besar jaringan (Guyton & Hall, 1996). Kent (1994) mendefenisikan bahwa glukosa merupakan monosakarida yang berasal dari karbohidrat dan sangat dibutuhkan oleh tubuh. Karbohidrat adalah bahan bakar utama untuk pruduksi metabolit adenosine tree pospat (ATP). Karbohidrta yang digunakan untuk mengasilkan ATP ada dua macam, yaitu: glukosa darah dan glikogen otot (Fox, 1993)

Glukosa yang berada dalam mukosa usus akan berdifusi ke dalam ruang sel dan menuju kedalam kapiler darah. Glukosa secra normal difosforilasi untuk membentuk glukosa -6-fospat pada saat masuk kedalam sel, dan selanjutnya dipolimerisasi menjdi glikogen. Glikogen yang terbentuk merupakan simpanan glukosa yang terdapat hamper di seluruh sel di seluruh jaringan tubuh. Namun, simpanan glikogen yang terbesar terdapat sel hati dan sel-sel otot rangka (Guyton & Hall, 1996; Ganong, 1995).

Glukagon plasma meningkat linier selam latihan ringan pada beberapa spesies non-manusia, sedangkan peningkatan glukagon pada manusia terjadi sekitar I jam selam latihan yang diperpanjang (latihan yang cukup lama dan terus menerus). Peningkatan glukagon terutama diatur oleh kadar glukosa plasma. Penurunan glukosa plasma merupakan stimulator potensial pelepasan glukagon. meskipun terjadi hambatan pelepasan insulin adrenergic, namun mekanisme adrenergic hanya berperan kecil untuk merespon glukagon. Glukagon memilki peranan penting untuk regulasi glukogenolisis hepatic(pemecahan glikogen menjadi glukosa di dalam sel hati). Glukoneogenesis baisanya terjadi pada fase akhir latihan, dimana kadar glukosa darah berkemungkinan sangat menurun (Hoffman, 1996).

PEMASUKAN ZAT GIZI KE DALAM SEL

Masuknya molekul zat ke dalam sel, bukan merembes begitu saja seperti air merembes ke dalam suatu kantung kain. Sel itu dibatasi dengan cairan antarsel bertetangga atau dengan dunia luar oleh membran atau selaput. Membran itu meski tipis sekali, namun bersifat semipermeabel, artinya dapat ditembus oleh beberapa zat saja. Membran sel itu memiliki ribuan molekul protein dengan beraneka macam fungsi.

Diantara protein itu ada yang berfungsi sebagai reseptor (penerima), transporter (pengangkut), atau carrier (pembawa) zat ke dalam sel. Molekul yang dibawa masuk itu terutama sari makanan, glukosa, asam amino, lemak, asam nukleat, vitamin, dan mineral. Semua sudah dalam bentuk molekul kecil dan sederhana, karena diangkut darah ke sebelah luar sel, sebagai hasil pencernaan di dalam usus. Mineral dan vitamin tak perlu lagi dicernakan oleh enzim dalam usus, karena sudah dalam bentuk molekul kecil. Mineral dalam bentuk elektrolit meski demikian kecil, tetapi harus juga memiliki reseptor untuk dibawa masuk ke dalam sel.

Membran sel berangka dasar dua lapis osfolipida. Di antara molekul-molekul lemak itu terdapat bersebar molekul protein yang berfungsi untuk reseptor, transporter, atau carrier. Jika sari makanan tergolong lemak atau larut dalam lemak mudah berdifusi atau merembes langsung ke dalam sel tanpa perlu ada reseptor pada membran itu.

Hormon golongan steroid juga larut dalam lemak, dan mudah berdifusi ke dalam sel. Tetapi, bagi golongan lemak ini ada reseptor dalam sito-plasma yang akan mengangkut zat itu ke dalam inti, terutama yang berbentuk hormon seperti testosteron, estogen, dan koritokosteron. Hormon-hormon ini menempel pada urutan regulator suatu gen lalu merangsangnya aktif melakukan transkripsi dan replikasi.

Molekul lain yang dapat berdifusi bebas masuk sel ialah air (H2O), Oksigen (O2), gas asam arang (CO2), asam nukleat, dan vitamin. Sedangkan untuk glukosa dan ion-ion seperti unsur Na, K, Ca, Cl, harus ada reseptor sendiri, tetapi ada juga molekul yang memiliki reseptor sendiri, tetapi ada juga molekul yang memiliki reseptor bersama dengan molekul lain terutama untuk ion-ion.

Banyaknya zat masuk ke dalam sel dengan cara difusi, baik bebas maupun dengan bereseptor, tergantung kepada kadar zat itu di dalam dan di luar sel. Jika kadar di luar sel lebih besar daripada di dalam, maka zat akan dapat berdifusi. Sebaliknya jika kadarnya lebih tinggi dalam sel, zat tidak bisa dibawa masuk, bahkan arah perembesan adalah sebaliknya, dari dalam ke luar. Ada pula masuknya zat ke dalam sel, di samping harus memiliki reseptor, juga harus mengeluarkan energi tertentu. Jika difusi bebas dan difusi bereseptor tidak memerlukan ATP, tetapi proses pemasukan cara ini digunakan energi. Zat yang dibawa masuk ke dalam sel dengan mengerahkan energi dan ada reseptor ini zat dapat dibawa masuk ke dalam sel meski kadarnya di luar lebih rendah daripada di dalam sel.

BAGI glukosa berlaku ketiga macam cara masuk zat di atas: 1) difusi bebas; 2) difusi bereseptor; dan 3) difusi bereseptor plus ATP. Cara ketiga biasa berlangsung jika dalam darah lebih tinggi konsentrasi glukosa daripada di dalam usus. Glukosa itu tetap tidak akan merembes masuk usus, tetapi ke dalam pembuluh kapiler darah dari dalam rongga usus.

Bagi beberapa jenis sel berlaku pula pemasukan zat atau benda asing ke dalam sel dengan cara memakannya. Sel yang memakan makanan berupa butiran besar, disebut phagocytosis, dan jika berbutiran halus disebut pinocytosis. Yang pertama proses makan, yang kedua proses minum sel. Phaga = makan; pino = minum; cytosis = masuk-keluarnya zat dengan melibatkan pecahnya membran sel, karena dibawa masuknya zat ke dalam sel menyebabkan pecahnya bagian membran yang menerima zat itu. Phagocytosis umum dilakukan oleh lekosit, makrofoga, sel hati, sel lemak, dan beberapa sel epitel dalam keadaan khusus. Pinocytosis umum berlaku bagi sel-sel epitel, terutama pada sel dinding pembuluh kapiler darah. Butiran lemak yang diangkut oleh darah yang disebut lipoprotein, seperti LDL (low density lipoprotein), dibawa masuk ke dalam sel dari plasma darah secara phagocytosis. Dalam satu butiran LDL itu dapat terkandung ribuan butiran kolesterol.

ADA keluarga yang memiliki penyakit keturunan yang disebut hypercholesterolemia, yakni kadar kolesterol yang tinggi dalam darah. Penyakit ini diturunkan secara resesif, dan seorang anak baru akan menderita penyakit itu jika kedua orangtua membawa alel resesifnya. Bagi mereka ini kadar LDL selalu tinggi dalam darah, karena reseptornya pada membran sel tidak beres. Ada juga karena jumlah reseptornya sedikit atau tak ada sama sekali, ada pula karena meski reseptor itu banyak pada membran sel, tetapi tidak menumpuk sehingga bersama-sama tidak mampu mengikat butiran LDL yang melintas. Ada pula karena lekak-lekuk permukaan reseptor itu sendiri yang berubah sehingga tidak bisa berikatan dengan LDL. Ketiga jenis kelainan reseptor ini disebabkan karena terjadinya mutasi pada gen reseptor LDL itu.

Bakteri dimakan oleh lekosit dan makrofoga juga secara phagocytosis.
Setelah benda asing atau zat dibawa masuk ke dalam sel, akan masuk ke dalam lisosom, lalu dicernakan. Setelah tercerna, molekul sederhana akan berdifusi ke dalam sitoplasma. Ampas cernaan dikeluarkan dari membran sel secara exocytosis. Yakni, mengeluarkan zat dari sel dengan proses cytosis. Bisa jadi ampas itu dimakan oleh makrofoga. Butiran zat yang halus sehingga dianggap larut atau membentuk koloid dalam cairan antarsel tertentu atau plasma darah, dibawa masuk ke dalam sel dengan pinocytosis. Selsel dinding pembuluh kapiler darah biasa melakukan ini untuk mengangkut sari makanan dari dalam rongganya ke dalam dindingnya, lalu masuk lagi ke sel-sel jaringan lain. Phagocytosis dan pinocytosis selain harus memiliki reseptor juga mengerahkan energi.

ADA lagi cara lain memasukkan zat ke dalam sel, yaitu lewat pertautan antara sel bersebelahan. Antara sel bertetangga dalam suatu jaringan ada pertautan. Pertautan ada tiga macam dan berfungsi khusus: 1) untuk melekatkan sel sepopulasi sesama sehingga jadi kompak, tidak lepas-lepas; 2) mematri bagian samping membran sel bertetangga agar zat atau air tidak merembes melintas dari lapisan bawah; 3) perlintasan zat makanan antara sel sepopulasi agar cepat tersebar dan merata.

Pertautan untuk perlintasan zat antara sel sepopulasi umum terdapat antara sel epitel dan sel otot. Sel otot dinding rahim dan jantung memiliki pertautan untuk perlintasan zat ini, termasuk untuk penyebaran rangsangan saraf antara sel-sel otot itu. Pertautan ini semacam kisi-kisi roster antara sel bersebelahan. Roster pada membran satu sel setentang dengan roster pada membran sel sebelah, sehingga aliran zat dari satu sel ke sel lain berjalan lancar.

Tidak ada energi diperlukan untuk aliran zat lewat roster-roster ini. Tetapi ATP diperlukan untuk kelancaran fungsi pertautan ini. Energi perlu untuk mengatur-buka tutup lubang-lubang halus tiap roster. Membuka-tutup lubang roster ini perlu untuk mengatur besarnya aliran zat yang melintas. Jika suatu zat sudah merata dan cukup banyak pada suatu populasi sel, maka lubang itu pun menutup. Zat yang melintas lewat pertautan ialah semua zat makanan, yaitu glukosa, asam amino, asam lemak, gliserol, vitamin, dan elektrolit. Ikut juga melintas obat yang dimakan atau disuntikan.

Reseptor pada membran sel selain menerima dan membawa masuk zat makan ke dalam sel, ada pula yang bertindak untuk menerima sejenis zat perangsang yang disebut sinyal. Sinyal itu misalnya ialah hormon, zat penyampai rangsangan (neuro-transmitter), dan faktor tumbuh. Seperti halnya untuk zat makanan reseptor juga khas untuk sejenis sinyal. Hormon insulin memiliki reseptor sendiri. Bagi hormon golongan steroid tak perlu ada reseptor pada membran, tetapi berada dalam sitoplasma sel. Steroid ini oleh reseptor diangkut ke dalam inti untuk merangsang gen aktif bekerja. Hormon dari senyawa protein atau peptida ada reseptornya, tetapi tidak di bawa masuk ke dalam sel. Hormon itu hanya menimbukan reaksi berantai pada seperangkat protein pada membran lalu merangsang terbentuknya protein aktif untuk mendorong metabolisme. Protein aktif itu disebut kinase.

RACUN (toksin) yang dihasilkan oleh kuman sering dapat memaksa atau mengecoh reseptor dan menganggapnya sebagai hormon atau faktor tumbuh. Racun itu berikatan dengan reseptor dan membuat reseptor itu bereaksi untuk menyampaikan rangsangan ke dalam sel. Bahkan rangsangan itu berlebihan dibandingkan dengan hormon atau faktor tumbuh yang biasa. Contoh terkenal ialah racun yang dihasilkan oleh bakteri kolera. Racun ini tidak masuk sel, dan tidak pula merusaknya. Tetapi, merangsang sel-sel kelenjar lendir usus untuk menggetahkan cairan.

Dalam keadaan biasa kelenjar ini hanya menggetahkan cairan untuk mencernakan makanan sebanyak 1-2 liter per hari. Guna lendir ini digetahkan banyak-banyak ialah untuk menetralkan keasaman bubur makanan yang turun dari lambung. Tetapi racun ini merangsang mereka untuk menggetahkan lendir 20-30 liter per hari. Cairan ini dikeluarkan dari tubuh lewat muntah atau buang air besar. Ini membuat tuan rumah mengalami kekurangan air yang luar biasa dan bersifat fatal.

Penyakit kencing manis (diabetes mellitus) ada karena reseptor pada membran sel kurang afinitas terhadap insulin, atau karena reseptor itu sendiri kurang dihasilkan. Sedangkan hormon insulin sendiri cukup banyak dihasilkan oleh pankreas. Jenis penyakit ini disebut insulin-independent diabetes mellitus (IIDM). Ada pula penyakit ini karena memang insulinnya sendiri kurang sekali atau tidak ada sama sekali dihasilkan pankreas. Jenis penyakit ini disebut insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM). Reseptornya sendiri banyak terdapat pada membran sel.

Jika reseptor diberikan dengan insulin, kompleks reseptor-insulin ini dibawa masuk ke dalam sitoplasma, terus dibawa melekat ke pori inti. Sementara itu, pemasukan glukosa ke dalam sel pun meningkat. Insulin masuk ke dalam sel akan merangsang gen menghasilkan enzim untuk mengubah glukosa, jadi glikogen, dan meningkatkan oksidasi glukosa yang ada untuk dirubah jadi energi.

Kadar glukosa yang tinggi dalam darah akan diturunkan enzim oleh rangsangan insulin, dan glukosa pun diubah jadi glikogen. Sebaliknya jika glukosa sedikit dalam darah, maka glikogen dirombak jadi glukosa agar kadar gula darah tetap. Pada orang IDDM glukosa itu tidak bisa dioksidasi dengan benar dalam otot sehingga kadarnya tetap tinggi dalam darah dan kelebihan itu dibuang lewat kemih. Jika pasien demikian diberi suntikan insulin, glukosa diubah jadi glikogen, dan reseptornya pada membran sel otot dan sel lemak diproduksi gen banyak-banyak sehingga pemasukan glukosa ke dalam sel jadi meningkat.

Pada orang gemuk jumlah reseptor insulin pada membran sel jauh lebih sedikit daripada orang biasa. Tetapi jika ia berolahraga teratur jumlah reseptor bertambah jadi normal kembali. Demikian pula reseptor untuk glukosa sehingga zat ini banyak dioksidasi. Kadar glukosa darah jadi turun, lalu hati merombak glikogen jadi glukosa. Lemak dalam jaringannya pun dimobilisasi, diubah jadi sakarida, lalu masuk reaksi pernapasan untuk menghasilkan energi.

Dalam suasana normal kadar glukosa darah dan cairan tubuh dikontrol secara berbalikan (antagonis) antara hormon insulin dan glukogen. Keduanya sama-sama digetahkan oleh pankreas. Jika kadar glukosa dalam darah terlalu rendah, reseptor glukogen pada sel hati mengikat hormon ini banyak-banyak, lalu menimbulkan reaksi berantai pada membran sel sehingga terbentuk protein kinase yang mengkatifkan metabolisme sel. Glikogen pun dirombak jadi glukosa, sampai kadarnya dalam darah kembali normal.

PROSES AEROBIK DAN PROSES ANAEROBIK.

Dalam pembentukan energi, terdapat dua macam proses yang dapat ditempuh, yaitu proses aerobik, proses yang memerlukan oksigen; dan proses anaerobik, proses yang tidak memerlukan oksigen. Pada proses aerobik terjadi proses pembakaran yang sempuma. Atom hidrogen dioksidasi menjadi HzO dan atom karbon dioksidasi menjadi COz. Sisa metabolisme tersebut dikeIuarkan dari tubuh melalui proses pernapasan. Energi yang diperoIeh dari proses aerobik ini tidak dapat langsung digunakan otot sebagai sumber energi untuk mengerut. Energi tersebut dengan proses lebih lanjut digunakan untuk sintesis ATP (adenosine triphosphate) dan senyawa-senyawa berenergi tinggi yang lain. Senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa yang dapat menyimpan energi dalam jumlah yang besar. Proses pemecahannya yang tidak memerIukan oksigen dengan menghasilkan energi yang besar itu merupakan proses anaerobik. Energi yang dihasilkan dari pemecahan ATP ini dapat digunakan sebagai sumber energi untuk mengerut oleh otot (2,3). Proses aerobik dan proses anaerobik tersebut dalam tubuh selalu terjadi bersama-sama dan berurutan. Hanya berbeda intensitasnya pada jenis dan tahap kerja tertentu. Pada kerja berat yang hanya berlangsung beberapa detik saja, dan pada permulaan kerja pada umumnya, proses anaerobik lebih menonjol dari pada proses aerobik. Pada keadaan kerja tersebut, sistem kardiopulmonal belum bekerja dengan kapasitas yang diperlukan. Untuk penyesuaiannya, diperlukan waktu. Dengan demikian oksigen yang tersedia tidak mencukupi. Maka keperluan akan energi terutama dicukupi dengan proses anaerobik. Pada keadaan kerja tersebut terdapat “hutang” oksigen. “Hutang” ini akan dibayar sesudah berhenti bekerja, sehingga orang sesudah berhenti bekerja masih terengah-engah dan denyut jantungnya masih cepat. Bila pekerjaan diteruskan dengan taraf kerja yang tetap, refleks-refleks tubuh akan mengatur fungsi sistem kardiopulmonal untuk mencukupi jumlah oksigen yang diperlukan, sehingga dicapai kerja steady-state. Pada kerja steady-state ini jumlah oksigen yang diperlukan tetap jumlahnya dari waktu ke waktu (2,3). Bila taraf kerja ditingkatkan lagi dengan menambah beban kerja, pada saat ditingkatkan tersebut terjadi “hutang” oksigen lagi dan kembaIi proses anaerobik lebih menonjoI. Dan bila taraf kerja dipertahankan lagi pada taraf yang baru ini, akan terjadi lagi kerja steady-state tetapi pada taraf yang lebih tinggi. Jumlah oksigen yang diperlukan pada taraf kerja yang lebih tinggi ini juga lebih besar. Bila taraf kerja dinaikkan secara bertahap demikian dengan setiap kali menambah beban kerja, suatu saat seluruh kapasitas sistem kardiopulmonal terpaksa dikerahkan untuk memenuhi keperluan akan oksigen. Dalam hal demikian berarti kapasitas aerobik maksimal telah dicapai. Bila beban kerja dinaikkan lagi, tubuh tidak dapat lagi menambah persediaan oksigen. Maka kembali proses anaerobik akan lebih menonjol daripada proses aerobik. Taraf kerja demikian tidak boleh dipertahankan dalam waktu yang cukup lama (beberapa menit) karena persediaan tenaga dalam tubuh akan habis dan orangnya mengalami exhaustion (2). Proses anaerobik merupakan proses oksidasi yang tidak sempurna. Salah satu sisa metabolismenya ialah asam Iaktat. Maka biIa proses anaerobik meningkat, kadar asam laktat darah juga meningkat. 3 0 Cermin Dunia Kedokteran No. 19, 1980.

DAFTAR RUJUKAN

Siswono. 2001. Pemasukan Zat ke Dalam sel. Pemasukan Zat ke Dalam sel (online), (http://www.gizi.net/cgi-bin/berita/fullnews, diakses 14 September 2008).

Setiadji, Sutarmo, V, dan, Gunawan, B. 2002. Uji Gerak Badan. Bagian Ilmu Faal Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia Jakarta (online), (http://www.kalbe.co.id/files/cdk/files, diakses 9 september 08).

Asnaldi, Arie. 2007. Artikel Olahraga. Pengaruh pemberian glukosa dengan program latihan fisik anaerobik tehadap peningkatan kapasitas kerja maksimal (online), (http://artikel-olahraga.blogspot, diakses 9 September 2008)

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s