Energi diperlukan oleh setiap sel dalam tubuh untuk mempertahankan kehidupannya dan melaksanakan fungsinya dengan baik. Sumber energi berasal dari masakan yang dimakan, diserap, dan kemudian diolah oleh tubuh.
Keseimbangan energi penting untuk mempertahankan berat tubuh yang sehat. Keseimbangan energi juga berarti menyesuaikan semua masakan dan minuman ke dalam gaya hidup sehat yang aktif, termasuk mengonsumsi masakan dengan gizi seimbang dan beraneka ragam dalam jumlah yang mencukupi kebutuhan, serta melaksanakan acara fisik secara teratur.
TERMODINAMIKA
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa “total energi di dunia ialah konstan, energi tidak sanggup diciptakan maupun dihancurkan.” Oleh lantaran itu, semua energi yang ikut andil dalam hidup kita sanggup dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Energi Tubuh = Energi masuk - Energi Keluar
Energi masuk merupakan energi yang berasal dari masakan yang dimakan yang merupakan sumber energi. Energi didapatkan dari ikatan kimia pada masakan yang diuraikan untuk kemudian dipakai dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi pada ATP. Energi ini sanggup dipakai untuk melaksanakan kerja biologis atau disimpan di dalam tubuh untuk kebutuhan nanti.
Energi keluar merupakan jumlah energi yang dikeluarkan oleh tubuh, yang merupakan kombinasi antara kerja dan panas yang dilepaskan ke lingkungan. Persamaan untuk energi keluar sebagai berikut :
Energi Keluar = Kerja + Panas yang dilepaskan
Kerja sanggup dibagi dua yaitu kerja eksternal dan kerja internal. Kerja eksternal merupakan energi yang dikeluarkan ketika otot rangka berkontraksi untuk menggerakkan objek eksternal atau menggerakkan tubuh terhadap lingkungan, sedangkan kerja internal merupakan pengeluaran energi biologis yang tidak berafiliasi dengan kerja mekanik di luar tubuh. Kerja internal meliputi dua tipe acara yaitu kerja otot rangka selain kerja mekanik, menyerupai postural dan menggigil, dan energi untuk mempertahankan hidup, menyerupai kerja jantung dan bernapas, yang biasa juga disebut “metabolic cost of living”.
Tidak semua energi yang keluar tubuh merupakan suatu kerja. Energi keluar yang tidak dipakai untuk mendukung kerja merupakan panas yang dilepaskan atau energi termal. Dari total energi yang masuk ke dalam tubuh, sekitar 75% menjadi panas dan hanya 25% yang dimanfaatkan untuk bekerja. Akan tetapi panas yang dihasilkan tersebut tidak sia-sia, lantaran sebagian besarnya dipakai untuk mempertahankan temperatur tubuh.
Terdapat tiga kemungkinan bentuk keseimbangan energi, antara lain:
1. Keseimbangan Energi Netral
Keseimbangan yang terjadi apabila energi yang masuk ke dalam tubuh sama persis dengan energi yang keluar. Pada kondisi ini berat tubuh akan tetap.
2. Keseimbangan Energi Positif
Keseimbangan yang terjadi apabila jumlah energi yang masuk tubuh lebih besar daripada energi yang keluar. Energi yang masuk ke dalam tubuh dan tidak dipakai akan disimpan di dalam tubuh, terutama sebagai jaringan adiposa, sehingga berat tubuh bertambah.
3. Keseimbangan Energi Negatif
Keseimbangan yang terjadi apabila jumlah energi yang masuk tubuh lebih kecil daripada energi yang keluar. Kondisi ini menjadikan tubuh harus memakai energi cadangannya untuk memenuhi kebutuhan aktivitas, sehingga berat tubuh akan berkurang.
METABOLISME
Metabolisme merujuk pada semua reaksi kimia dan energi yang terjadi di dalam tubuh. Pemecahan nutrisi yang masuk ke tubuh disebut katabolisme, yang sanggup membebaskan energi untuk kemudian disimpan. Penyimpanan energi tersebut selain dalam bentuk ATP juga sanggup berbentuk molekul kompleks karbohidrat, protein, dan lemak yang prosesnya membutuhkan energi dan disebut anabolisme.
Metabolisme sanggup ditinjau dari dua segi antara lain metabolisme materi atau intermedier dan metabolisme energi. Metabolisme intermedier merupakan perubahan bahan-bahan dalam tubuh selama proses kehidupan, sedangkan metabolisme energi ialah pertukaran energi menyerupai yang telah dibahas di konsep energi di penggalan sebelumnya.
LAJU METABOLIK
Laju metabolik ialah laju dipergunakannya energi oleh tubuh baik untuk kerja eksternal maupun internal. Laju metabolik secara normal dinyatakan sebagai laju panas yang dibebaskan selama terjadinya pelbagai reaksi kimia di semua sel tubuh. Laju metabolik sanggup dirumuskan melalui persamaan berikut :
Laju Metabolik = Energi Keluar : Satuan Waktu
Oleh lantaran kebanyakan energi keluar tampak sebagai panas, maka untuk perhitungannya dipakai satuan panas, yaitu kalori (cal) atau kilokalori (1000 x kalori; kcal). Energi yang dihasilkan oleh oksidasi karbohidrat dan protein ialah 4 kcal/g, sedangkan dari lemak ialah 9 kcal/g.
Laju metabolik sanggup diukur dengan mengukur jumlah total panas yang dihasilkan tubuh dalam kurun waktu tertentu. Pengukuran total panas tubuh secara pribadi (kalorimeter langsung) sangat sulit dilakukan, oleh lantaran itu dipakai beberapa metode tidak pribadi (kalorimeter tidak langsung). Salah satu metode tidak pribadi yang sering dilakukan ialah mengukur laju pemakaian oksigen. Metode ini dilakukan lantaran metabolisme pembentukan ATP paling efisien dilakukan dengan memakai oksigen. Persamaan kimianya ialah sebagai berikut :
C6H12O6 + O2 + ADP + Pi CO2 + H2O + ATP
Banyak studi yang menyatakan bahwa jumlah energi yang dibebaskan per liter konsumsi oksigen tubuh pada diet biasa ialah sekitar 4,5 - 5 kcal. Angka tersebut disebut juga ekivalen energi oksigen. Menggunakan ekivalen ini, sanggup ditentukan dengan ketepatan tinggi laju panas yang dikeluarkan tubuh menurut jumlah oksigen yang dipakai dalm kurun waktu tertentu.
Selain memakai “ekivalen energi oksigen,” sanggup juga dipakai metode lain untuk mengukur laju metabolik yaitu dengan mengukur produksi karbon dioksida (CO2). Dasar dari metode ini ialah konsumsi oksigen dalam kondisi aerob yang merupakan kondisi efisien untuk menghasilkan ATP selalu menghasilkan karbon dioksida. Metode ini disebut juga respiratory quotient (RQ) atau respiratory exchange ratio (RER). RQ merupakan indeks pemakaian relatif pelbagai materi masakan oleh tubuh.4 Rasio pada metode ini ialah perbandingan antara CO2 dan oksigen yang berbeda untuk setiap diet (CO2/O2). RQ ditentukan oleh jenis masakan dan proporsinya serta bervariasi untuk setiap nutrien yaitu 1,0 untuk karbohidrat, 0,8 untuk protein, dan 0,7 untuk lemak. Terdapat faktor lain yang mempengarui RQ selain dari makanan, yaitu dari keadaan tubuh antara lain hiperventilasi, hipoventilasi, asidosis metabolik dan alkalosis metabolik.
LAJU METABOLIK BASAL / BASAL METABOLIC RATE (BMR)
BMR ialah pengeluaran energi minimal yang diperlukan oleh tubuh untuk bertahan hidup. BMR merupakan suatu ukuran laju metabolik jaringan tanpa bergantung pada faktor luar tubuh, sehingga bisa dikatakan bahwa BMR merupakan laju pemakaian energi di tubuh dalam keadaan istirahat seseorang yang berada dalam kondisi sadar. BMR normal untuk laki-laki muda ialah sekitar 60 kcal/jam, sedangkan perempuan muda sekitar 53 kcal/jam. Penghitungan BMR sanggup dilakukan dengan memakai rumus sebagai berikut :
V = (p / 273) × 273/(273 + t) × Vu
Keterangan :
p = tekanan barometer tempat pemeriksaan
t = suhu alat
Vu = volume O2 yang diukur
Berdasarkan studi didapatkan bahwa RQ pada kondisi BMR ialah 0,82 = 4.825 kalori. Makara kalori yang dipakai sebagai berikut : BMR = V x 4.825 kalori/jam.
Setiap pasien mempunyai ukuran tubuh yang berbeda, untuk menyesuaikan dengan ukuran tubuhnya, maka bisa dihitung juga metabolisme basal per luas permukaan tubuh. Persamaannya sebagai berikut :
BMR/luas permukaan tubuh = BMR/luas permukaan tubuh = kalori/m2/jam
BMR dan laju metabolik dipengaruhi oleh banyak faktor, antara lain :
1. Usia dan Jenis Kelamin
Perbedaan BMR menurut jenis kelamin terjadi lantaran laki-laki mempunyai lebih banyak lean muscle mass dan lebih sedikit jaringan lemak. Laju metabolik akan menurun seiring bertambahnya usia yang dimungkinkan juga lantaran menurunnya lean muscle mass seiring bertambahnya usia.
2. Jumlah lean muscle mass
Otot mengonsumsi oksigen lebih banyak dibandingkan jaringan lemak, sehingga BMR orang yang mempunyai lebih banyak lean muscle mass akan lebih tinggi dibandingkan orang yang lebih banyak mempunyai jaringan lemak.
3. Tingkat aktivitas
Aktivitas fisik dan kontraksi otot akan meningkatkan laju metabolik meningkat menjauhi BMR, sedangkan acara fisik ringan akan menurunkan laju metabolik.
4. Diet
Laju metabolik akan meningkat sesudah makan, fenomena ini disebut juga diet-induced thermogenesis atauspecific dynamic action atau imbas termik makanan. Kondisi ini terjadi lantaran terdapat energi yang dipakai untuk mencerna makanan. Akan tetapi kondisi ini juga sanggup disebabkan oleh imbas stimulatorik asam amino yang berasal dari protein masakan yang tercerna pada proses-proses kimia di dalam sel. Setiap tipe nutrisi berbeda jumlah produksi panasnya, antara lain protein 30%, lemak 4%, dan karbohidrat 6%.
5. Hormon
BMR akan meningkat tanggapan kerja hormon tiroid dan katekolamin (epinefrin dan norepinefirn).
6. Genetik
Terdapat orang dengan metebolisme efisien dimana nutrisi yang diserap akan lebih banyak diubah menjadi energi untuk disimpan di dalam tubuh. Akan tetapi terdapat juga orang dengan metabolisme yang kurang efisien dimana lebih banyak energi yang berkembang menjadi energi panas dibandingkan diubah menjadi energi yang sanggup disimpan didalam tubuh.
Pengaturan Suhu Tubuh
Suhu jaringan dalam tubuh (dibawah kulit dan lapisan subkutan) atau suhu inti atau core temperature akan tetap konstan dalam kisaran ± 0,6 oC meskipun suhu lingkungan berfluktuasi. Suhu pada permukaan kulit disebut juga shell temperature. Kondisi tersebut disebabkan lantaran insan merupakan makhluk homoioterm. Suhu tubuh normal ialah 37,1 oC dengan rentangan 35,5-37,5 oC. Suhu inti yang terlalu tinggi sanggup membunuh insan lantaran denaturasi protein, begitu juga dengan yang terlalu rendah yang sanggup menginduksi aritmia jantung. Suhu inti sanggup bervariasi pada setiap individu tergantung beberap faktor antara lain jam biologis, siklus menstruasi pada wanita, olahraga, usia, dan paparan pada suhu ekstrim.
Pengaturan suhu dilakukan dengan mengendalikan keseimbangan antar produksi dan pengeluaran panas yang merupakan produk sampingan metabolisme. Sebagian besar panas tubuh dihasilkan di jaringan dalam tubuh, sehingga core temperature cenderung lebih tinggi dibandingkan shell temperature. Pemindahan panas dilakukan dari dalam ke luar tubuh sehingga lajunya tergantung dari kecepatan konduksi panas ke kulit dan dan dari kulit ke lingkungan. Aliran darah ke kulit dari penggalan tengah tubuh juga membantu proses pemindahan panas dan besar lengan berkuasa terhadap pengeluaran panas tubuh.
Perpindahan Panas
Perpindahan panas pada insan dari kulit ke lingkungan atau sebaliknya sanggup terjadi melalui mekanisme sebagai berikut :
1. Radiasi
Radiasi menimbulkan perpindahan panas dalam bentuk berkas inframerah. Perpindahan panas ini disebabkan lantaran semua benda bersuhu diatas nol mutlak akan mengeluarkan gelombang inframerah ke segala arah. Sekitar 60% panas tubuh keluar melalui radiasi.
2. Konduksi
Pengeluaran panas secara konduksi terjadi melalui kontak pribadi antara kulit dengan suatu benda. 3% tanggapan kontak dengan benda lain dan 15% tanggapan kontak dengan udara.
3. Konveksi
Pengeluaran panas secara konveksi terjadi lantaran gerakan udara. Udara yang telah dipanaskan secara konduksi oleh kulit akan naik ke atas dan digantikan oleh lapisan udara gres yang belum dihangatkan.
4. Penguapan atau evaporasi
Perpindahan panas secara penguapan terjadi dengan menguapnya air tanggapan panas yang berasal dari suhu tubuh. Sewaktu air menguap, 0,58 kalori panas tubuh hilang untuk setiap gram air. Pengeluaran panas secara evaporasi sanggup terjadi secara pasif (insensible perspiration) dan aktif yaitu dalam bentuk berkeringat yang dirangsang oleh sistem saraf simpatis. Pengeluaran panas melalui penguapan sangat penting kalau suhu lingkungan mendekati atau sama dengan suhu tubuh lantaran ketika itu pengeluaran melalui radiasi jauh berkurang.
Pengaturan Suhu Tubuh – Peran Hipotalamus
Hipotalamus berperan sebagai sensor suhu yang peka yaitu di kawasan preoptik-hipotalamus anterior. Pada kawasan tersebut banyak terdapat neuron peka-panas, sedangkan neuron peka hambar banyak terdapat disubstansi retikular otak tengah. Terdapat suatu setpoint suhu yaitu 37,1 oC. Jika pusat suhu mendeteksi suhu tubuh terlalu panas atau dingin, maka akan diaktifkan mekanisme untuk menurunkan atau menaikkan suhu. Selain itu, terdapat juga reseptor suhu di tempat lain yaitu di kulit dan di dalam tubuh, yaitu di sekitar abdomen dan medula spinalis.
Mekanisme untuk menurunkan suhu yang sanggup dilakukan oleh tubuh yakni sebagai berikut :
1. Vasodilatasi pembuluh darah
Vasodilatasi pembuluh darah di kulit sanggup memperbanyak anutan darah dari dalam tubuh menuju kulit sehingga akan makin banyak panas yang dilepaskan ke lingkungan. Melalui vasodilatasi, pengeluaran panas sanggup ditingkatkan sampai 8 kali kondisi normal.
2. Berkeringat
Berkeringat meningkatkan laju pengeluaran panas melalui evaporasi.
3. Inhibisi kuat mekanisme yang meningkatkan produksi panas
Tubuh akan menghambat mekanisme yang sanggup memproduksi panas menyerupai menggigil dan termogenesis kimiawi.
Mekanisme untuk menaikkan suhu yang sanggup dilakukan oleh tubuh yakni sebagai berikut :
1. Vasokonstriksi pembuluh darah
Vasokonstriksi pembuluh darah di kulit sanggup mengurangi anutan darah menuju kulit sehingga makin sedikit panas yang dilepas ke lingkungan.
2. Piloereksi
Piloereksi ialah berdirinya rambut di tubuh untuk menahan udara yang berkontak dengan kulit sehingga akan terbentuk lapisan udara hangat yang berfungsi sebagai insulator. Mekanisme ini terutama bekerja pada hewan, sedangkan pada insan kurang efektif lantaran rambu relatif jarang tumbuh.
3. Peningkatan pembentukan panas oleh sistem metabolic
Contoh pembentukan panas yang ditingkatkan ialah eksitasi produksi panas oleh persarafan simpatis, meningkatnya sekresi tiroksin, dan menggigil. Menggigil diatur oleh pusat menggigil yang terdapat didorsomedial hipotalamus posterior yang dirangsang oleh perubahan suhu tubuh.
AKLIMATISASI DAN AKLIMASI
Aklimatisasi ialah adapatasi proses fisiologis terhadap banyak sekali keadaan lingkungan yang terjadi secara alamiah. Apabila ditinjau dari segi suhu, aklimatisasi sanggup dibagi dua yaitu terhadap kondisi panas dan dingin. Caranya sanggup dilakukan dengan melaksanakan kegiatan berulang-ulang pada suhu tersebut selama 1 bulan.
Aklimatisasi terhadap panas terbagi menjadi tiga fase antara lain fase penyesuaian awal (1-5 hari), maksimum (5-8 hari), dan penyesuaian penuh (14 hari). Aklimatisasi tercapai apabila toleransi kerja meningkat, suhu tubuh naik sedikit, dan pengeluaran keringat meningkat dengan konsentrasi Na+ berkurang tanggapan sekresi aldosteron yang meningkat. Aklimatisasi terhadap suhu hambar tercapai apabila laju metabolisme meningkat, kemampuan tubuh sebagai insulator meningkat dengan bertambahnya jaringan adiposa tubuh, dan bisa menahan suhu hambar tanpa menggigil.
Aklimasi merupakan proses penyesuaian yang terjadi secara artifisial atau di dalam laboratorium. Aklimasi awal terjadi pada waktu 1-4 hari dan tercapai sepenuhnya sesudah 10 hari.
0 Response to "Keseimbangan Energi"
Posting Komentar