Energi dalam Sistem Kehidupan - Chapter 3 (Last)

Chapter 3 (Last)

D. MAKANAN SEBAGAI SUMBER ENERGI

Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia. Fungsinya untuk berolahraga, belajar, dan melakukan aktivitas lainnya. Dengan asupan makanan yang baik dan cukup, kamu dapat melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, protein, dan lemak.

  1. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang tersusun atas unsur-unsur karbon. Bahan-bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat, misalnya  beras,  jagung, kentang, gandum umbi-umbian, dan buah-buahan yang rasanya manis. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi (1gram karbohidrat setara dengan 4 kilo kalori).

Gambar.1.31. bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat, 

 Fungsi karbohidrat antara lain adalah sebagai sumber energi utama, pengendali berat badan, pencegah berbagai penyakit, dan penentu indeks glikemik.

2. Protein

Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, O, N (kadang juga mengandung unsur P dan S). Makanan yang banyak mengandung protein, antara lain :

a. protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju;

Gambar.1.32. bahan makanan yang banyak mengandung protein hewani,

b. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum.

Gambar.1.33. bahan makanan yang banyak mengandung protein nabati.

 Fungsi protein, antara lain sebagai sumber energi, pembangun sel jaringan tubuh, dan pengganti sel tubuh yang rusak.

3. Lemak

Lemak merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O. Peran lemak untuk menyediakan energi sebesar 9 Kalori/gram, melarutkan vitamin A, D, E, K, dan menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia.

Lemak mulai dianggap berbahaya bagi kesehatan setelah adanya suatu penelitian yang menunjukkan hubungan antara kematian akibat penyakit jantung koroner dengan banyaknya konsumsi lemak dan kadar lemak di dalam darah.

Penyakit jantung koroner terjadi apabila pembuluh darah tersumbat atau menyempit karena endapan lemak yang secara bertahap menumpuk di dinding arteri. Bahan makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain:

a. lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging kambing, daging ayam, dan daging bebek;

Gambar.1.34. bahan makanan yang banyak mengandung lemak hewani,

b. lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan buah avokad.

Gambar.1.35. bahan makanan yang banyak mengandung lemak nabati.

 

 D. Transformasi Energi dalam Sel

 Pada makhluk hidup heterotrof (makhluk hidup yang memanfaatkan sumber makanan organik/makhluk hidup yang tidak mampu mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik), energi bersumber dari makanan yang dikonsumsi. Energi ini akan mengalami transformasi mulai dari energi potensial berupa energi kimia makanan menjadi energi panas dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas makhluk hidup tersebut. Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang terdapat di dalam sel.

Transformasi energi dalam sel terjadi dengan cara sebagai berikut:

1. Metabolisme Sel

Setiap makhluk hidup membutuhkan energi untuk melakukan aktivitas sehari – hari. Contoh aktivitas yang dilakukan manusia seperti berjalan, berlari, duduk, beridi, dan lain sebagainya. Pada hewan pun juga demikian, banyak aktivitas sama yang dilakukan manusia dan hewan. Sedangkan pada tumbuhan, aktivitas yang dilakukan seperti melakukan pengolahan makanan dari air dan mineral menjadi bahan makanan yang dibutuhkan oleh manusia dan hewan.

Metabolisme adalah keseluruhan reaksi kimia dalam sel yang melibatkan enzim di dalam tubuh makhluk hidup. Tujuan dari metabolisme adalah untuk menghasilkan energi. Energi hasil dari metabolisme inilah yang digunakan makhluk hidup untuk melakukan berbagai aktivitas seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Proses Metabolisme menghasilkan reaksi yang dibedakan pada dua macam, yaitu anabolisme dan katabolisme.

a. Anabolisme

 Anabolisme yaitu proses asimilasi/penyusunan senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Proses ini berlangsung dengan menggunakan energi dari luar. Energi tersebut dapat berupa energi cahaya (pada proses fotosintesis) atau energi kimia (pada proses kemosintesis).

Gambar.1.36. Proses Anabolisme

 

a.1 Fotosisntesis   

 Terjadinya fotosintesis pada tumbuhan juga tidak terlepas dari adanya perubahan energi ini. Fotosintesis bisa terjadi karena adanya perubahan energi cahaya, yaitu yang bisa didapatkan dari matahari menjadi energi kimia.

Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan yang disebut kloroplas. Klorofil berfungsi dalam fotosintesis. Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa. Selain menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, hasil reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas jadi, energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya  diubah  menjadi  energi  potensial dan  energi  kimiawi  yang  disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang mengonsumsi tumbuhan tersebut.

Gambar.1.32. Tumbuhan melakukan Fotosintesis

Akibatnya energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam  tubuh  makhluk  hidup  lainnya  dan menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi kembali.

Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap oleh klorofil menghasilkan oksigen (O2) dan senyawa glukosa (C6H12O6).

Glukosa adalah makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses fotosintesis sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan. Proses fotosintesis reaksi sederhananya adalah:

b. Katabolisme

Katabolisme yaitu proses disamilasi (penguraian/pemecahan)

Molekul-molekul organik zat makanan yang semula kompleks menjadi molekul – molekul yang lebih sederhana. Tujuan utama dari proses katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirasi. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut proses fermentasi.

 

Gambar.1.37 Proses Katabolisme

 

 

Klorofil, Si Hijau pencegah Penyakit

 

 

Daul alfalfa yang mengandung konsentrasi tinggi pigmen hijau sering diekstrak menjadi suplemen klorofil cair. Beruntunglah mereka yang gemar menyantap sayuran hijau. Sumber pangan rendah lemak dan kaya serat ini memiliki banyak khasiat kesehatan karena mengandung zat gizi dan non gizi yang sangat dibutuhkan tubuh, salah satunya adalah klorofil, pigmen pemberi warna hijau pada tanaman. Dalam kehidupan sehari-hari, klorofil telah menjadi barang konsumsi yang akrab bagi kesehatan kita. Mulai dari sayur mayur yang kita makan, pewarna yang aman untuk makanan dan minuman tradisional, hingga pewarna alami untuk tenun dan batik. Dalam dunia kesehatan, klorofil kini dikembangkan sebagai salah satu suplemen untuk meningkatkan kekebalan tubuh. Bahkan peranan klorofil kini terus dikembangkan dalam terapi tumor dan kanker. Banyak hasil penelitian menunjukkan klorofil mempunyai sifat antimutagenik (mencegah penyebaran gen penyebab kanker).

Menurut Prof.dr.Made Astawan, Guru Besar Teknologi Pangan dari IPB, dalam bukunya Kandungan Gizi Aneka Bahan Makanan, klorofil dalam menghambat reaksi pengikatan senyawa karsinogen (penyebab kanker) dengan DNA, dan menangkal reaksi senyawa radikal. Klorofil juga dapat melindungi sistem kekebalan tubuh melalui kemampuannya meredam reaktivitas senyawa radikal. Fungsi yang menonjol dari klorofil adalah sebagai antioksidan dan membersihkan sistem intestinal (saluran pencernaan makanan mulai dari rongga perut hingga saluran pembuangan atau anus). Klorofil juga berfungsi untuk menetralkan bau mulut, pemacu sirkulasi darah, hingga penenang otak alami.

Dr. Leenawaty Limantara, ilmuwan yang mendalami riset mengenai klorofil, mengatakan molekul klorofil memiliki kesamaan struktur dengan hemoglobin, pigmen merah dalam darah manusia. Karena itu klorofil menjadi nutrisi vital bagi tubuh manusia dan merupakan molekul yang dapat diterima oleh tubuh secara alamiah sehingga potensial meningkatkan ketahanan tubuh. Kemampuan klorofil dalam memperkuat sistem kekebalan tubuh ini juga disebabkan oleh adanya pasokan antitumor dan antikuman untuk menghambat pertumbuhan bakteri, jamur, dan luka infeksi pada saluran cerna. Sebenarnya alam telah menyediakan sumber-sumber klorofil yang sangat andal dan dapat dikonsumsi secara mudah. Caranya adalah mengonsumsi sayuran hijau secara rutin. Menurut Leenawaty, katuk merupakan tumbuhan lokal asli Indonesia yang kaya akan klorofil. Namun, proses pemasakan dan pengolahan sayuran yang tidak tepat juga bisa mengurangi nutrisi yang terdapat dalam bahan makanan. “Gangguan fungsi saluran cerna juga bisa membuat penyerapan makanan tidak baik. Tandanya bisa dilihat dari adanya sisa-sisa makanan dalam feses,” kata dr.Roy Indrasoemantri. https://lifestyle.kompas.com/

b.1 Respirasi

Proses selanjutnya adalah respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi, dihasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, dan pertumbuhan.

Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran dalam respirasi sel . Di dalam mitokondria, energi kimia digunakan untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak.

Gambar 1.33.Prinsip kerja transformasi energi pada mitokondria Sumber: : ciclodekrebsntic.blogspot.com

Contoh Respirasi pada glukosa, reaksi sederhananya:

C6 H12 O6 + O2         6CO2 + 6H2O + energi (38 ATP) 

Respirasi Aerob adalah proses respirasi yang melibatkan O2 sebagai akseptor elektron terakhir. Respirasi aerob terdiri dari empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, daur krebs, dan sistem transpor elektron.

  1. Glikolisis: pemecahan glukosa beratom karbon 6 menjadi asam piruvat beratom karbon 3 di dalam sitoplasma. Pada tahap ini dihasilkan dua molekul NADH dan dua Adenosina Triphospat/ATP (pada keadaan normal) atau tiga ATP (pada keadaan stres/sedang aktif tumbuh), ATP ini dibentuk melalui reaksi fosforilasi tingkat substrat.
  2. Dekarboksilasi Oksidatif: asam piruvat bereaksi dengan coenzym – A lalu membentuk asetil Co – A sekaligus melepaskan CO2. Hasil dari dekarboksilasi oksidatif adalah dua asetil Co – A, dua NADH, dan dua CO2. Tahap ini menghubungkan glikolisis dengan daur Krebs.
  3. Daur Krebs/Daur Asam Sitrat: berlangsung di dalam matriks mitokondria. Hasil dari daur Krebs adalah senyawa yang berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon bagi sintesis senyawa lain, tiga NADH, satu FADH2, dan satu ATP untuk setiap satu asam piruvat. Senyawa NADH dan FADH2kemudian akan dioksidasi dalam sistem transport elektron untuk menghasilkan ATP.
  4. Sistem Transpor Elektron: Proses terjadi pada bagian membran di dalam mitokondria (kristae), terdiri atas suatu rantai pembawa elektron yang tersusun dari NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Pada sistem transpor elektron terjadi oksidasi senyawa NADH dan FADH2 guna menghasilkan ATP.

 

Al Biruni

       

Bernama lengkap Abu Raihan Muhammad ibn Ahmad Al Biruni, ilmuwan besar ini dilahirkan pada 362 H (15 September 973 – 13 Desember 1048), di desa Khath yang merupakan ibukota kerajaan Khawarizm, Turkmenistan (kini kota Kiva, wilayah Uzbekistan). Ia lebih dikenal dengan nama Al Biruni. Nama “Al Biruni” sendiri berarti „asing‟, yang dinisbahkan kepada wilayah tempat tanah kelahirannya, yakni Turkmenistan. Kala itu, wilayah ini memang dikhususkan menjadi pemukiman bagi orang-orang asing.

                Dalam bukunya, Al-Jamahir, Al-Biruni juga menegaskan, “penglihatan menghubungkan apa yang kita lihat dengan tanda-tanda kebijaksanaan Allah dalam ciptaan-Nya. Dari penciptaan alam tersebut kita menyimpulkan eksistensi Allah.”

                Prinsip ini dipegang teguh dalam setiap penyelidikannya. Ia tetap kritis dan tidak memutlakkan metodologi dan hasil penelitiannya. Prestasi paling menonjol di bidang fisika ilmuwan Muslim yang pertama kali memperkenalkan permainan catur ke negeri-negeri Islam ini adalah tentang penghitungan akurat mengenai timbangan 18 batu. Selain itu, ia juga menemukan konsep bahwa cahaya lebih cepat dari suara. Dalam kaitan ini, Al-Biruni membantah beberapa prinsip fisika Aristotelian seperti tentang gerak gravitasi langit, gerak edar langit, tempat alamiah benda serta masalah kontinuitas dan diskontinuitas materi dan ruang.

                Dalam membantah dalil kontinuitas materi yang menyatakan, benda dapat terus-menerus dibagi secara tak terhingga, Al-Biruni menjelaskan bahwa jika dalil itu benar tentu benda yang bergerak cepat tidak akan pernah menyusul benda yang mendahuluinya, namun bergerak lambat. Kenyataannya, urai Al-Biruni, dalam pengamatan kita, benda yang bergerak cepat dapat menyusul benda yang mendahuluinya seperti bulan yang mendahului matahari karena gerak bulan jauh lebih cepat daripada matahari. Lalu Al-Biruni menjelaskan bahwa alangkah hinanya jika kita menafikan pengamatan atas kenyataan itu.

                Sebagai seorang fisikawan, Al-Biruni memberikan sumbangan penting bagi pengukuran jenis berat (specific gravity) berbagai zat dengan hasil perhitungan yang cermat dan akurat. Konsep ini sesuai dengan prinsip dasar yang ia yakini bahwa seluruh benda tertarik oleh gaya gravitasi bumi. Teori ini merupakan pintu gerbang menuju hukum-hukum Newton 500 tahun kemudian. Al Biruni juga mengajukan hipotesa tentang rotasi bumi di sekeliling sumbunya. Konsep ini lalu dimatangkan dan diformulasikan oleh Galileo Galilei 600 tahun setelah wafatnya Al Biruni.

 

 

Nah, itulah materi mengenai Energi dalam Sistem Kehidupan.
Untuk menambah pemahaman, silahkan download dan kerjakan Lembar Kerja berikut ini:

https://drive.google.com/file/d/1oqacJViTEWFqvvZWIs4DjTLhbhCiOiwe/view?usp=sharing

 

Chapter 1&2:

https://smpalfalahsby.sch.id/blog/energi-dalam-sistem-kehidupan-chapter-1/

https://smpalfalahsby.sch.id/blog/energi-dalam-sistem-kehidupan-chapter-2/