KAJIAN PUSTAKA
2.6 Metabolisme Energi
2.6.2 Metabolisme Energi Secara Aerobik
ATP yang dihasilkan dalam metabolisme energi aerobik, simpanan energi yang digunakan yaitu simpanan karbohidrat, simpanan lemak, dan simpanan protein (Ludington dan Diehl, 2011). Sistem ini merupakan pembentukan kembali ATP melalui fosforilasi oksidatif yang berlangsung di mitokondria. Yang merupakan pengikatan kembali Pi menggunakan sumber energi dari makanan (Sugiharto, 2011).
Proses persediaan energi dari aktivitas yang menggunakan energi karbohidrat dan lemak dituliskan sebagai berikut (Janssen, 1993):
Glukose + O2+ ADP → CO2 + ATP + H2O
Lemak + O2+ ADP → CO2 + ATP + H2O
Menurut Sugiharto (2011), proses yang terjadi dalam mitokondria terbagi menjadi tiga tahapan yaitu: glikolisis aerobik, siklus kreb, dan sistem transportasi elektron. Sistem glikolisis aerobik merupakan tahap awal dari perubahan, dimana mulai terjadi pemecahan glikogen menjadi CO2 dan H2O. Dalam proses ini, satu molekul
glikogen dipecah menjadi dua mol asam piruvat dan menghasilkan energi untuk meresintesis tiga mol ATP. Yang dituliskan sebagai berikut:
Glukose (C6H12O6) → 2 asam piruvat + energi (2 ATP) + 4H
Energi + 3 ADP +3 Pi → 3 ATP.
Pemecahan glukose berikutnya adalah dua asam piruvat dengan bantuan koenzim A (Ko-A) menjadi asetil A, CO2, dan H (dituliskan asam piruvat + Ko-A →
Asetil A + 2 CO2 + 4H) dan selanjutnya Asetil Ko-A masuk dalam siklus Kreb atau siklus asam sitrat. Periode ini disebut dengan siklus Kreb.
Proses berikutnya adalah pemecahan glikogen pada membran mitokondria dengan terbentuknya H2O yang dihasilkan dari senyawa pada siklus Kreb dan O2 yang masuk ke jaringan. Rangkaian ini disebut siklus transportasi elektron.
2.6.2.1 Metabolisme karbohidrat
Karbohidrat merupakan zat gula (karbohidrat sederhana) dan zat tepung (karbohidrat komplek) yang terkandung dalam makanan yang dikonsumsi setiap hari. Setelah dicerna, kedua jenis karbohidrat ini diabsorsi oleh usus dan diedarkan oleh darah berupa glukose. Karbohidrat juga tersimpan dalam otot dan hati berupa glikogen (Ludington dan Diehl, 2011).
Karbohidrat adalah nutrisi yang paling penting dalam melangsungkan aktivitas seseorang, mengingat karbohidrat merupakan sumber energi yang segera dapat digunakan, maka harus dikonsumsi oleh atlet antara 60-70% dari total energi yang dibutuhkan. Dari hasil penelitian didapatkan pada kelompok atlet dengan diet tinggi karbohidrat mampu berlari selama 167 menit, kelompok dengan makanan yang biasa dimakan sehari-hari mampu berlari selama 114 menit dan kelompok diet tinggi protein dan lemak hanya mampu berlari tanpa berhenti dalam waktu 57 menit (Sihadi, 2006; Neil-Nedley, 2009).
Karbohidrat adalah nutrisi terpenting dalam olahraga. Dengan jumlah yang memadai, sangat dibutuhkan sebagai sumber energi utama bagi otot yang sedang
bekerja, meningkatkan fungsi otak dan sistem saraf pusat (SSP), dan membantu tubuh dalam memanfaatkan lemak tubuh seefisien mungkin (Burke, 2001).
Asam piruvat yang dihasilkan melalui proses glikolisis ini diubah menjadi Asetil koenzim-A (Asetil-KoA) dalam mitokondria. Proses ini juga menghasilkan produk sampingan berupa NADH, yang menghasilkan 2 - 3 molekul ATP. Hasil konversi asam piruvat ini akan masuk ke dalam siklus asam sitrat (siklus Kreb) untuk memenuhi kebutuhan energy bagi sel tubuh yang aktif. Hasil akhirnya adalah karbon dioksida (CO2), ATP, NADH, dan FADH2 (McArdle dkk., 2010). Persamaan reaksinya
dituliskan sebagai reaksi sederhana Asetil-KoA + ADP + Pi + 3NAD + FAD + 3H2O
→ 2CO2 + CoA + ATP + 3NADH + 3H + FADH2 (Irawan, 2007b).
Setelah melampaui reaksi asam pirupat, dilanjutkan dengan reaksi fosforilasi oksidatif, di mana molekul NADH yang dihasilkan dalam siklus asam piruvat diubah menjadi ATP dan H2O. Dalam proses ini satu molekul NADH menghasilkan tiga
molekul ATP dan satu molekul FADH2 menghasilkan dua molekul ATP.
Metabolisme energi secara aerobik melalui metabolism simpanan energi glukose maupun glikogen menghasilkan 38 molekul ATP dan menghasilkan produk samping berupa karbon dioksida (CO2), dan air (O2). Persamaan reaksi sederhana dapat dituliskan sebagai berikut (Irawan, 2007b):
Glukose + 6O2+ 38 ADP + 38Pi → 6CO2 + 6H2O + 38ATP
2.6.2.2 Metabolisme lemak
Lemak adalah senyawa yang tidak larut dalam air, yang didapat dari organisme yang diekstrak dengan menggunakan pelarut non polar atau pelarut yang kepolarannya lemah (Ngili, 2009). Lemak dapat terbentuk dari asam lemak yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah kecil untuk mengoptimalkan kesehatan yaitu untuk mengurangi ateroklerosis (Mirchandani, 2008). Lemak merupakan zat gizi yang menghasilkan energi terbesar yaitu 1 gr menghasilkan 9 kilo kalori. Akan tetapi kelebihan lemak dapat menurunkan daya tahan tubuh (Sihadi, 2006).
Metabolisme lemak diawali dengan pemecahan simpanan lemak di dalam jaringan adipose dan jaringan otot berupa trigliserida (intramuscular triglyserides) melalui suatu proses yang disebut lipolisis. Trigliserida ini akan dikonversi menjadi asam lemak (fatty acid) dan gliserol. Dalam proses ini, satu molekul trigliserida menghasilkan tiga molekul asam lemak dan satu molekul gliserol. Trigliserida yang terbentuk dipecah menjadi bagian yang kecil melalui proses β-oksidasi yang akan menghasilkan ATP di dalam mitokondria, sedangkan gliserol yang dihasilkan masuk ke dalam siklus metabolisme dan diubah menjadi glukose. Proses β-oksidasi yang terjadi berjalan dengan adanya oksigen dan memerlukan adanya korbohidrat, sehingga proses pembakaran asam lemak berjalan dengan sempurna. Asam lemak yang terdiri dari 16 atom karbon dipecah menjadi unit kecil yang dibentuk dari dua atom karbon. Setiap dua atom karbon, dapat mengikat sebanyak satu molekul KoA dan terbentuk asetil KoA. Asetil KoA yang terbentuk akan masuk ke dalam siklus asam piruvat dan menghasilkan energi (Kholmeier, 2003).
2.6.2.3 Metabolisme protein
Protein yang terbentuk dari asam amino bermanfaat untuk membangun dan memperbaiki jaringan tubuh yaitu otot, ligament dan tendon, membentuk sel darah merah dan hormon. Protein meningkatkan penampilan atlet seperti mempercepat pemulihan setelah latihan, dan meningkatkan kekebalan tubuh (Cribb, 2006). Bila protein yang dikonsumsi melebihi batas yang dibutuhkan, maka kelebihan asam amino ini disimpan sebagai lemak (Burke, 2001).
Menurut Sihadi (2006), protein yang diabsorpsi dipergunakan sebagai zat pembangun, pertumbuhan dan perkembangan jaringan tubuh, sel-sel khusus seperti hemoglobin, albumin, globulin, serta senyawa kimia lain yang digunakan untuk metabolisme. Kebutuhan protein seorang atlet adalah 0,8 - 1 g/kgBB/hari. Untuk daya tahan tubuh sebanyak 1 - 1,2 g/kgBB/hari dan untuk olahraga kekuatan sebanyak 1,3 - 1,6 g/kgBB/hari, sedangkan untuk olahraga usia dini butuh sebanyak 2,0 g/kgBB/hari.
Orang dewasa perlu 0,8 - 1 g/kgBB/hari dan orang Amerika yang aktif membutuhkan sebanyak 1,5 g/kgBB/hari untuk pertumbuhan dan perkembangan otot (Burke 2001).