ENERGI DALAM SISTEM KEHIDUPAN
Pernahkah kamu bersekolah dengan naik sepeda? Perhatikan
gerak roda sepeda yang sedang berputar! Pada saat berjalan, roda sepeda
mengalami gerakan, yaitu menggelinding. Sepeda tentu tidak akan berjalan jika
tidak dikayuh. Kamu dapat bergerak sesuai dengan keinginanmu. Kamu juga dapat
melompat, berdiri, dan duduk. Hal itu dapat dilakukan karena tubuh memiliki
energi.
A. Apakah Energi
itu?
Manusia membutuhkan energi untuk bekerja,
bergerak, bernapas, dan mengerjakan banyak hal lainnya. Energi menyebabkan
mobil, motor, pesawat, dan kereta api dapat berjalan. Energi ada di mana-mana,
untuk tumbuh dan berkembang. Dengan demikan, untuk melakukan usaha, diperlukan
energi. Energi terdapat dalam berbagai bentuk. Kerja kehidupan bergantung pada
kemampuan organisme mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
Energi adalah kemampuan untuk
melakukan usaha (kerja) atau melakukan suatu perubahan.
Akibat kedudukan batu terhadap keadaan
setimbang, batu mampu melakukan kerja atau memiliki energi. Energi yang
diperoleh karena lokasi atau kedudukannya tersebut dinamakan energi potensial.
Contoh lain, air dalam bendungan menyimpan energi potensial karena ketinggian.
Energi potensial adalah energi yang
dimiliki oleh suatu materi karena lokasi atau strukturnya.
Benda yang diletakkan di atas meja
memiliki energi potensial gravitasi. Karena energi potensial gravitasi inilah,
benda dapat bergerak dari meja ke tanah. Batu di ketapel mendapat energi saat
karet ketapel diregangkan. Enegi potensial itulah yang mendorong batu terlempar
dari ketapel.
Asam cuka menyimpan energi kimia. Energi
kimia tersebut dapat berubah menjadi energi listrik yang mampu menyalakan
lampu. Energi listrik kemudian berubah menjadi energi cahaya. Dengan
demikian energi akan mengalami perubahan bentuk, tetapi energinya sendiri tidak
hilang.
Terdapat
berbagai macam energi potensial, antara lain sebagai berikut:
Energi
potensial gravitasi bumi, yaitu energi yang dimiliki suatu benda karena terletak di atas
permukaan bumi. Makin tinggi letak suatu benda di atas permukaan bumi, makin
besar energi potensial gravitasinya.
Energi
potensial elastisitas,
ialah energi yang tersimpan pada benda yang sedang diregangkan (misalnya, pada
karet ketapel dan busur panah) atau detekan (misalnya, pada per). Makin jauh
peregangan dan penekanannya, makin besar energinya.
Energi
kimia, ialah energi
yang terkandung dalam suatu zat. Misalnya, makanan memiliki energi kimia
sehingga orang yang makan akan memiliki energi untuk beraktivitas.
Energi
listrik, ialah
energi yang dimiliki muatan listrik dan arus listrik. Energi ini paling banyak
digunakan karena mudah diubah menjadi energi lainnya.
Setiap materi yang berpindah memiliki
bentuk energi yang disebut energi kinetik atau energi pergerakan.
Objek bergerak melakukan kerja dengan cara menggerakkan benda lan.
Energi kinetik adalah bentuk energi
ketika suatu materi berpindah atau bergerak.
B. Berbagai
Sumber Energi
Sumber energi adalah segala sesuatu yang menghasilkan energi.
Panas matahari yang digunakan untuk memanaskan air adalah sumber energi. Begitu
juga spirtus yang digunakan sebagai bahan bakar adalah sumber energi.
Energi memegang peranan yang sangat
penting bagi kehidupan manusia. Semua aktivitas kehidupan manusia dapat
dilakukan karena melibatkan penggunaan energi.
1. Sumber Energi
Tak Terbarukan
Energ tak terbarukan yang paling banyak dimanfaatkan adalah
minyak bumi, batu bara, dan gas alam. Ketiganya dipakai baik dalam kehidupan
sehari-hari, pada industri, untuk pembangkit listrik, maupun transportasi.
Berdasarkan hasil perhitungan para ahli, minyak bumi akan habis 30 tahun lagi,
sedangkan gas akan habis 47 tahun lagi, dan batu bara 193 tahun lagi.
a. Energi Hasil
Tambang Bumi
Minyak bumi, gas, dan batu bara merupakan bahan bakar fosil
berasal dari tumbuhan dan hewan-hewan yang terkubur jutaan tahun di dalam bumi.
Untuk mendapatkan minyak bumi, dilakukan penambangan ke dalam perut bumi.
b. Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada
partikel di dalam nukleus atom.
Partikel nuklir, seperti proton dan
neutron, tidak terpecah di dalam proses reaksi fisi dan fusi. Akan tetapi,
kumpulan tersebut memiliki massa lebih rendah daripada ketika berada dalam
posisi terpisah. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk energi
panas melalui radiasi nuklir.
2. Sumber Energi
Terbarukan
Ancaman bahwa sumber energi suatu saat akan habis menyebabkan
banyak ilmuwan berusaha menemukan energi alternatif yang terbarukan atau tidak
akan habis dipakai. Sumber energi terbarukan yang saat ini mulai dikembangkan
adalah biogas dari kotoran ternak, air mengalir, angin, dan panas matahari.
a. Energi
Matahari
Energi surya atau energi matahari adalah energi yang didapat dengan
mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi
energi dalam bentuk lain. Matahari merupakan sumber utama energi.
b. Pembangkik
Listrik Tenaga Air
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk
menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini disebut
sebagai hidroelektrik.
Komponen pembangkit listrik jenis ini
adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh energi kinetik
dari air.
c. Energi Angin
Eneri angin memanfaatkan tenaga angin dengan menggunakan
kincir angin untuk diubah menjadi listrik atau bentuk energi lainnya. Umumnya,
digunakan dalam ladang angin skala besar untuk menyediakan listrik di lokasi
yang terisolir.
d. Energi Tidal
Energi tidal merupakan energi yang memanfaatkan pasang surut
air yang sering disebut juga sebagai energi pasang surut. Energi tidal memiliki
keunggulan, antara lain memiliki aliran energi yang lebih pasti/mudah
diprediksi, lebih hemat ruang, dan tidak membutuhkan teknologi konversi yang rumit.
Kelemahan energi ini adalah membutuhkan alat konversi yang andal yang mampu
bertahan dengan kondisi lingkungan laut korosi dan kuatnya arus laut.
C. Makanan
sebagai Sumber Energi
Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia. Untuk
berolahraga, belajar, dan melakukan aktivitas lain. Berikut beberapa kandungan
bahan kimia yang terdapat dalam makanan yang dapat digunakan sebagai sumber
energi bagi tubuh manusia.
Makanan diperlukan oleh tubuh sebagai
sumber energi. Dengan asupan makanan yang baik dan cukup, kita dapat melakukan
berbagai aktivitas sehari-hari. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi
adalah karbohidrat, lemak, dan protein.
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang
tersusun oleh unsur-unsur karbon. Bahan makanan yang banyak mengandung
karbohidrat, misalnya beras, jagung, kentang, gandum, umbi-umbian, dan
buah-buahan yang rasanya manis. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi (1
gram karbohidrat sama dengan 4 kilo kalori).
Protein
Proein merupakan senyawa kimia yang
mengandung unsur C, H, O, N (kadang juga mengandung unsur P dan S). Bahan
makanan yang mengandung banyak protein antara lain:
1. Protein hewani,
misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju.
2. Protein nabati,
misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe,dan gandum.
Lemak
Lemak merupakan senyawa kimia yang
mengandung unsur C H, dan O. Peran lemak adalah 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. Bahan makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain:
·
Lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging
sapi, daging kambing, daging ayam, dan daging bebek.
·
Lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan
buah avokad.
Fungsi
lemak, antara lain:
1. Sumber energi (1
gram lemak sama dengan 9 kilo kalori).
2. Pelarut vitamin
A, D, E, dan K.
3. Pelindung
organ-organ tubuh yang penting sebagai bantalan lemak.
4. Pelindung tubuh
dari suhu yang rendah.
D. Transformasi
Energi dalam Sel
Pada makhluk hidup heterotof (makhluk
hidup yang memanfaatkan sumber makanan organik/makhluk hidup yang tidak mampu
mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik) energi bersumber dari
makanan yang dikonsumsi. Trasformasi energi tersebut terjadi di dalam sel.
Tranformasi energi dalam sel terjadi sebagai berikut
1. Transformasi
Energi oleh Klorofil
Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel
sel tumbuhan yang disebut kloroplas. Klorofil berfungsi dalam fotosintesis.
Energi radiasi matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan
proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O
menjadi glukosa. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas
(tumbuh dan berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh makhlu hidup lain yang
mengonsumsi tumbuhan tersebut. 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.
2. Transformasi
energi oleh mitokandria
Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang
memiliki peran dalam respirasi sel. Di dalam mitokondria, energi kimia
digunakan untukmengubah karbohidrat, protein, dan lemak.
E. Metablisme
Sel
Metabolisme adalah proses kimia yang
terjadi di dala tubuh sel makhluk hidup.
Metabolisme
disebut reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi selalu menggunakan
katalisator enzim. Metabolisme terdiri atas reaksi
pembentukan/sintesis/anabolisme seperti fotosintesis dan reaksi
penguraian/katabolisme seperti respirasi. Enzim mengarahkan aliran materi melalui
jalur-jalur metabolisme dengan cara mempercepat tahapan reaksi secara selektif.
1. Fotosintesis
Fotosintesis
merupakan perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa.
Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya
tampak, dari ungu sampai merah, inframerah, dan ultraungu tidak digunakan dalam
fotosintesis. Proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, 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).
2. Respirasi
Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan
energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan
menggunakan oksigen.
Contoh: Respirasi
pada Glukosa, reaksi sederhananya: C6H12O6 -------> 6CO2+6H2O+energi.
F. Sistem
Penernaan
Makanan yanh masuk ke dalam tubuh akan
mengalami perombakan dari molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Zat
makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak, protein.
1. Pencernaan
Karbohidrat dalam Tubuh
Karbohidrat setelah dicerna di usus akan diserap oleh dinding
usus halus dalam bentuk monosakarida. Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam
darah atas bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas.
Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat menyebabkan glukosa dalam
darah meningkat sehingga sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya,
jika banyak kegiatan, banyak energi yang digunakan untuk kontraksi otot
sehingga kadar glukosa dalam darah menurun. Dalam hal ini, glikogen akan
diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan
energi (dalam bentuk energo kimia).
Hormon yang mengatur kadar gula dalam
darah, yaitu:
·
Hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi
menurunkan kadar glukosa dalam darah,
·
Hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal,
berfungsi menaikkan kadar glukosa dalam darah.
2. Pencernaan
Protein dalam Tubuh
Di dalam tubuh, protein diubah menjadi asam amino oleh
beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim
yang bekerja pada proses hidrolis protein, antara lain pepsin, tripsin,
kemotripsin, karboksi peptidase, dan amino peptiase.
Protein yang telah dipecah menjadi asam
amino, kemudian diabsorpsi melalui dinding usus halus dan sampai ke pembuluh
darah. Setelah diabsorpsi dan masuk kedalam pembuluh darah, asam amino tersebut
sebagian besar langsung digunakan oleh jaringan. Oksida 1 gram protein dapat
menghasilkan energi 4 kalori. Kelebuhan protein dalam tubuh dapat mengakibatkan
pembengkakan hati dan ginjal karena beban kerja organ-organ tersebut lebih berat
dalam menguraikan protein dan mengeluarkannya melalui air seni.
Akibat
Kekurangan Protein
Gangguan kekurangan protein biasanya terjadi bersamaan dengan
kekurangan karbohidrat. Gangguan tersebut dinamakan busung lapar atau Hunger
Oedema (HO). Ada dua bentuk busung, yaitu kwashiorkor dan marasmus.
3. Pencernaan
Lemak dalam Tubuh
Di dalam tubuh, lemak mengalami metabolisme. Lemak akan
dihidrilisis menjadi asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase.
Proses ini berlangsung dalam saluran pencernaan. Sebelum diserap usus, asam
lemak akan bereaksi dengan garam empedu membentuk senyawa, seperti sabun.
Lemak dikirim dari tempat penimbunannya ke hati
dalam bentuk lesitin untuk dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol.
Selanjutnya, gliserol akan diubah menjadi gula otot atau glikogen. Asam lemak
akan diubah menjadi asetil koenzim.
Gangguan metabolisme berupa tertimbunnya
senyawa aseton yang dapat menyebabkan gangguan pernapasan. Kesulitan bernapas
terjadi karena meningkatnya tingkat keasaman dan jumlah CO2 yang tertimbun.
Kelainan ini dinamakan asidosis