Kita telah banyak membahas mengenai bagaimana proses pencernaan makanan yang dikonsumsi tubuh kita. Zat-zat nutrisi tersebut diserap oleh usus halus dan diedarkan ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah dan pembuluh limfe. Nutrisi-nutrisi itu akan diubah menjadi senyawa energi untuk selanjutnya digunakan dalam metabolisme tubuh. Lalu bagaimana proses zat nutrisi tersebut menjadi energi? Mari kita pelajari bersama.
Seperti yang telah kita ketahui, makanan yang kita makan akan dipecah dan diubah menjadi zat nutrisi untuk diserap oleh usus halus. Zat nutrisi ini kemudian dihantarkan melalui pembuluh darah dan pembuluh limfe, zat nutrisi yang masuk ke dalam hati akan diubah menjadi glukosa atau zat gula untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh. Glukosa akan melalui serangkaian reaksi kimiawi untuk diubah menjadi energi. Glukosa paling banyak berasal dari karbohidrat, tapi lemak dan protein juga dapat diubah menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis. Biasanya glukosa disimpan dalam tubuh dalam bentuk glikogen. Tubuh membutuhkan energi untuk melakukan berbagai proses tubuh seperti kontraksi otot, kerja kelenjar-kelenjar hormon, konduksi sistem saraf dan proses lainnya.
Rangkaian reaksi kimia yang mengubah glukosa menjadi energi dimulai dengan proses glikolisis. Reaksi ini merupakan reaksi anaerobik, reaksi yang terjadi di sitoplasma sel tanpa kehadiran oksigen, sebutan lainnya adalah proses fermentasi. Reaksi ini selain melibatkan glukosa sebagai bahan utama, juga melibatkan enzim yang berfungsi sebagai katalisator, namun enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Proses glikolisis pada intinya mengubah molekul glukosa yang memiliki 6 rantai karbon (rantai C) menjadi 2 molekul piruvat (memiliki 3 rantai karbon). Selain piruvat sebagai produk akhir, reaksi glikolisis juga menghasilkan molekul ATP atau Adenosin Tri Phospat. Glikolisis menghasilkan sebanyak total 8 buah ATP, setiap ATP dapat digunakan selama 45-120 detik, jadi bila kita akan melakukan aktivitas selama beberapa jam, hitung saja berapa ATP yang dibutuhkan.
Setelah piruvat terbentuk pada reaksi anaerobic, piruvat akan digunakan dalam reaksi aerobic (melibatkan oksigen), yang terjadi di dalam bagian mitokondria sel tubuh. Apabila ternyata sel-sel tubuh mengalami kekurangan oksigen, piruvat akan diubah menjadi asam laktat, bila ini terjadi terus menerus akan menimbulkan rasa nyeri. Reaksi aerobik menghasilkan produk akhir berupa air (H2O) dan CO2, tahapan ini disebut proses respirasi seluler. Proses ini terbagi atas tiga tahap utama yaitu produksi Acetyl-CoA, proses oksidasi Acetyl-CoA melalui siklus asam sitrat atau daur krebs dan tahap rantai transport electron.
Tahap pertama yaitu produksi Acetyl-CoA membutuhkan bantuan multi enzim yang disebut dengan piruvat dehidrogenase complek (PDC) melalui 5 urutan reaksi yang juga membutuhkan coenzim. Reaksi tahap pertama ini juga menghasilkan CO2 dan 3 buah ATP. Tahap kedua yaitu proses oksidasi Acetyl-CoA melalui siklus asam sitrat atau daur krebs, yang juga merupakan pusat metabolisme tubuh. Siklus asam sitrat tidak hanya memetabolisme karbohidrat atau glukosa, tapi juga memproses molekul lain seperti protein dan lemak.
Tahap siklus asam sitrat dapat dikatakan sebagai siklus yang cukup rumit dengan melibatkan sejumlah enzim dan molekul. Berikut ini reaksi kimia siklus asam sitrat secara sederhana :
Berdasarkan penjelasan di atas, dapat dikatakan metabolisme glukosa merupakan salah satu metabolisme penting dalam tubuh kita. Glukosa tubuh dapat diubah menjadi energi dalam jumlah besar, sehingga kita mampu beraktivitas. Selain itu, ketersediaan oksigen dalam sel-sel tubuh kita juga merupakan hal yang sangat penting. Pada reaksi aerobik (melibatkan oksigen) dapat menghasilkan 36 buah ATP, sedangkan reaksi anaerobik (tanpa oksigen) hanya menghasilkan 8 buah ATP. Selain itu, bila tidak ada oksigen dalam sel tubuh, akan terjadi penimbunan asam laktat dan dapat menimbulkan nyeri.
Sebagian besar lemak disimpan sebagai cadangan energi di lapisan bawah kulit atau jaringan adiposa. Lemak baru akan digunakan ketika kadar karbohidrat dan glukosa dalam tubuh tidak cukup lagi untuk pembentukan ATP sebagai sumber energi. Sebagian besar lemak yang dikonsumsi oleh tubuh kita merupakan zat yang tak larut air dan sebagian masih berbentuk monogliserida. Zat-zat lemak yang masuk dalam usus halus akan dipecah dengan bantuan empedu menjadi senyawa lemak trigliserida (pembentukan trigliserida disebut dengan esterifikasi), senyawa inilah yang kemudian dihantarkan melalui pembuluh limfe sebagian menuju hati dan sebagian lagi menuju jaringan adiposa. Trigliserida disalurkan dengan cara berkumpul dalam gelembung-gelembung yang disebut dengan kilomikron.
Ketika tubuh membutuhkan energi dalam jumlah besar, sedangkan cadangan karbohidrat atau glukosa dalam tubuh terbatas, maka cadangan lemak akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi. Trigliserida akan dipecah lagi menjadi asam lemak dan gliserol, untuk kemudian bermetabolisme menjadi ATP. Trigliserida memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan karbohidrat atau glukosa. Pemecahan trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol disebut dengan proses lipolisis (Lipo = lemak; Lisis = pecah).
Proses pemecahan lemak menjadi energi bentuk ATP kurang lebih sama dengan proses pemecahan glukosa, yaitu melalui 3 tahap. Tahap pertama pembentukan Acetyl CoA, kedua tahap oksidasi lemak dalam siklus asam sitrat dan yang terakhir tahap rantai transpor elektron. Yang berbeda dari proses pemecahan lemak, bila ternyata kebutuhan energi sudah terpenuhi, Acetyl CoA akan mengalami proses Lipogenesis menjadi asam lemak kembali dan selanjutnya akan mengalami esterifikasi menjadi trigliserida, sebagai simpanan energi kembali.
Secara garis besar, proses pembentukan energi dari berbagai zat nutrisi dinamakan proses katabolisme. Pengertian dari proses ini adalah penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa atau zat tersebut. Selain energi, proses katabolisme juga menghasilkan panas atau kalor. Hal tersebut dapat dirasakan ketika kita melakukan suatu aktivitas, suhu tubuh kita agak sedikit meningkat. Oleh karena itu ketika suhu lingkungan di sekitar kita amat dingin, kita dianjurkan untuk banyak bergerak sehingga terjadi proses pembentukan energi sekaligus menghasilkan panas. Proses-proses pembentukan energi tersebut tidak akan berlangsung bila tidak ada bahan dasar yang dapat diolah. Oleh karena itu kita harus senantiasa memenuhi kebutuhan nutrisi kita agar pembentukan energi dapat terus berlangsung.
Energi yang dihasilkan tidak serta merta tanpa proses yang panjang. Secara langsung makanan yang dikonsumsi adalah penentu seberapa besar energi yang dimiliki oleh tubuh. Semakin kompleks asupan nutrisi, maka energi yang dimiliki juga akan semakin besar. Tetapi, seimbang tetap menjadi hal yang lebih baik dari kekurangan maupun kelebihan. Jadi, seimbangkan saja pola makan Anda, terutama dalam hal asupan nutrisi.
Pembentukan Energi dari Karbohidrat dan Glukosa
Rangkaian reaksi kimia yang mengubah glukosa menjadi energi dimulai dengan proses glikolisis. Reaksi ini merupakan reaksi anaerobik, reaksi yang terjadi di sitoplasma sel tanpa kehadiran oksigen, sebutan lainnya adalah proses fermentasi. Reaksi ini selain melibatkan glukosa sebagai bahan utama, juga melibatkan enzim yang berfungsi sebagai katalisator, namun enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Proses glikolisis pada intinya mengubah molekul glukosa yang memiliki 6 rantai karbon (rantai C) menjadi 2 molekul piruvat (memiliki 3 rantai karbon). Selain piruvat sebagai produk akhir, reaksi glikolisis juga menghasilkan molekul ATP atau Adenosin Tri Phospat. Glikolisis menghasilkan sebanyak total 8 buah ATP, setiap ATP dapat digunakan selama 45-120 detik, jadi bila kita akan melakukan aktivitas selama beberapa jam, hitung saja berapa ATP yang dibutuhkan.
Setelah piruvat terbentuk pada reaksi anaerobic, piruvat akan digunakan dalam reaksi aerobic (melibatkan oksigen), yang terjadi di dalam bagian mitokondria sel tubuh. Apabila ternyata sel-sel tubuh mengalami kekurangan oksigen, piruvat akan diubah menjadi asam laktat, bila ini terjadi terus menerus akan menimbulkan rasa nyeri. Reaksi aerobik menghasilkan produk akhir berupa air (H2O) dan CO2, tahapan ini disebut proses respirasi seluler. Proses ini terbagi atas tiga tahap utama yaitu produksi Acetyl-CoA, proses oksidasi Acetyl-CoA melalui siklus asam sitrat atau daur krebs dan tahap rantai transport electron.
Tahap pertama yaitu produksi Acetyl-CoA membutuhkan bantuan multi enzim yang disebut dengan piruvat dehidrogenase complek (PDC) melalui 5 urutan reaksi yang juga membutuhkan coenzim. Reaksi tahap pertama ini juga menghasilkan CO2 dan 3 buah ATP. Tahap kedua yaitu proses oksidasi Acetyl-CoA melalui siklus asam sitrat atau daur krebs, yang juga merupakan pusat metabolisme tubuh. Siklus asam sitrat tidak hanya memetabolisme karbohidrat atau glukosa, tapi juga memproses molekul lain seperti protein dan lemak.
Tahap siklus asam sitrat dapat dikatakan sebagai siklus yang cukup rumit dengan melibatkan sejumlah enzim dan molekul. Berikut ini reaksi kimia siklus asam sitrat secara sederhana :
Acetyl-CoA + oxaloacetate + 3 NAD + GDP + Pi +FAD --> oxaloacetate + 2 CO + FADH + 3 NADH + 3 H + GTP
Dapat dilihat dari persamaan kimia tersebut bahwa tahap siklus asam sitrat menghasilkan FADH dan NADH, yang nantinya akan diproses lebih lanjut pada tahap ketiga yaitu tahap rantai transport electron. Pada tahap ini FADH dan NADH akan bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan kembali molekul Adenosin Tri Phospat (ATP), sebagai sumber energi. Satu buah molekul NADH setara dengan 3 molekul ATP, sedangkan satu molekul FADH setara dengan 2 molekul ATP.Berdasarkan penjelasan di atas, dapat dikatakan metabolisme glukosa merupakan salah satu metabolisme penting dalam tubuh kita. Glukosa tubuh dapat diubah menjadi energi dalam jumlah besar, sehingga kita mampu beraktivitas. Selain itu, ketersediaan oksigen dalam sel-sel tubuh kita juga merupakan hal yang sangat penting. Pada reaksi aerobik (melibatkan oksigen) dapat menghasilkan 36 buah ATP, sedangkan reaksi anaerobik (tanpa oksigen) hanya menghasilkan 8 buah ATP. Selain itu, bila tidak ada oksigen dalam sel tubuh, akan terjadi penimbunan asam laktat dan dapat menimbulkan nyeri.
Pembentukan Energi dari Lemak
Ketika tubuh membutuhkan energi dalam jumlah besar, sedangkan cadangan karbohidrat atau glukosa dalam tubuh terbatas, maka cadangan lemak akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi. Trigliserida akan dipecah lagi menjadi asam lemak dan gliserol, untuk kemudian bermetabolisme menjadi ATP. Trigliserida memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan karbohidrat atau glukosa. Pemecahan trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol disebut dengan proses lipolisis (Lipo = lemak; Lisis = pecah).
Proses pemecahan lemak menjadi energi bentuk ATP kurang lebih sama dengan proses pemecahan glukosa, yaitu melalui 3 tahap. Tahap pertama pembentukan Acetyl CoA, kedua tahap oksidasi lemak dalam siklus asam sitrat dan yang terakhir tahap rantai transpor elektron. Yang berbeda dari proses pemecahan lemak, bila ternyata kebutuhan energi sudah terpenuhi, Acetyl CoA akan mengalami proses Lipogenesis menjadi asam lemak kembali dan selanjutnya akan mengalami esterifikasi menjadi trigliserida, sebagai simpanan energi kembali.
Secara garis besar, proses pembentukan energi dari berbagai zat nutrisi dinamakan proses katabolisme. Pengertian dari proses ini adalah penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa atau zat tersebut. Selain energi, proses katabolisme juga menghasilkan panas atau kalor. Hal tersebut dapat dirasakan ketika kita melakukan suatu aktivitas, suhu tubuh kita agak sedikit meningkat. Oleh karena itu ketika suhu lingkungan di sekitar kita amat dingin, kita dianjurkan untuk banyak bergerak sehingga terjadi proses pembentukan energi sekaligus menghasilkan panas. Proses-proses pembentukan energi tersebut tidak akan berlangsung bila tidak ada bahan dasar yang dapat diolah. Oleh karena itu kita harus senantiasa memenuhi kebutuhan nutrisi kita agar pembentukan energi dapat terus berlangsung.
Energi yang dihasilkan tidak serta merta tanpa proses yang panjang. Secara langsung makanan yang dikonsumsi adalah penentu seberapa besar energi yang dimiliki oleh tubuh. Semakin kompleks asupan nutrisi, maka energi yang dimiliki juga akan semakin besar. Tetapi, seimbang tetap menjadi hal yang lebih baik dari kekurangan maupun kelebihan. Jadi, seimbangkan saja pola makan Anda, terutama dalam hal asupan nutrisi.