Makhluk hidup adalah kumpulan materi dari organisasi kompleks yang bertukar materi dan energi dengan lingkungan secara teratur. Untuk dipertimbangkan seperti itu, makhluk hidup harus mampu menerjemahkan energi yang dikonsumsi dari lingkungan ke dalam pertumbuhan, hubungan dan reproduksi, dengan tujuan akhir meninggalkan jejak genetiknya pada generasi mendatang dengan segala cara.
Makhluk hidup (khususnya manusia) adalah pertukaran terus menerus: kita menghasilkan panas, mengkonsumsi oksigen, melepaskan karbon dioksida dan memproses bahan organik setiap saat dalam hidup kita. Oleh karena itu, kita memiliki serangkaian mekanisme yang memungkinkan kita untuk mempertahankan homeostasis tubuh, atau yang sama, keseimbangan internal meskipun ada perubahan lingkungan. Singkatnya: kita hidup karena kita mengatur diri kita sendiri di luar parameter yang mengelilingi kita.
Semua konsep ini dapat direduksi menjadi ekspresi minimumnya, yaitu sel membelah secara mitosis dan memunculkan garis keturunan baru atau, jika gagal, menggantikan jaringan yang telah rusak. Untuk memahami semua mekanisme dasar ini, perlu jelas tentang serangkaian konsep, yang paling penting adalah yang terkait dengan definisi dan fungsi energi metabolik . Tetap bersama kita, karena kita akan memberi tahu Anda segalanya tentang dia di baris berikut.
- Artikel terkait: “Metabolisme basal: apa itu, bagaimana diukur dan mengapa itu memungkinkan kita untuk bertahan hidup”
Apa itu energi metabolisme?
Metabolisme didefinisikan sebagai kualitas yang dimiliki makhluk hidup untuk dapat mengubah sifat kimia zat tertentu . Pada tingkat praktis, rangkaian proses ini penting bagi sel untuk tumbuh, membelah, mempertahankan strukturnya dari waktu ke waktu dan merespons rangsangan, antara lain.
“Masalahnya” adalah, untuk produksi gerakan atau sintesis makromolekul, badan sel membutuhkan energi. Dengan demikian, perilaku makhluk hidup dikodekan (sebagian besar) berdasarkan memperoleh energi dari lingkungan , sehingga sel-sel mereka dapat menggunakannya untuk menimbulkan reaksi biokimia dan proses fisikokimia yang relevan.
Atas dasar semua proses ini, serangkaian generalisasi yang tak tergoyahkan dapat ditetapkan. Di antara mereka, kita menemukan yang berikut:
- Sel mengasosiasikan reaksi: proses yang melepaskan energi (eksergonik) memungkinkan reaksi yang memerlukannya terjadi (endergonik).
- Sel mensintesis molekul pembawa yang menangkap energi dari reaksi eksergonik dan menyebabkan reaksi endergonik. ATP adalah contoh yang jelas dari ini.
- Sel mengatur kecepatan reaksi kimia berkat aktivitas enzimatik.
Kita terutama dikejutkan oleh molekul ATP (adenosine triphosphate), karena sel menggunakannya untuk menangkap, mentransfer, dan menyimpan energi bebas yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan kimia. Memahami energi metabolik tanpa ATP adalah mustahil, karena molekul ini bekerja sebagai mata uang pertukaran yang jelas pada tingkat energi.
Apa yang dimaksud dengan energi metabolik?
Untuk bagiannya, energi metabolik dapat dipahami sebagai energi yang dihasilkan oleh organisme hidup berkat proses oksidasi kimia (pada tingkat sel), produk dari makanan yang mereka makan . Parameter ini dapat dipahami dengan cara yang berbeda, tetapi kita merasa lebih berguna untuk menerapkannya pada realitas sehari-hari manusia. Pergi untuk itu.
Tingkat metabolisme basal (BMR)
Tingkat metabolisme basal (BMR) adalah jumlah minimum energi metabolisme yang dibutuhkan tubuh untuk tetap hidup. Dalam keadaan istirahat, meskipun mungkin tidak tampak seperti itu, tubuh Anda mengonsumsi 60 hingga 75% kalori yang dicerna , karena membutuhkan energi itu untuk menjaga jantung tetap terpompa, sehingga Anda dapat bernapas dan bahkan agar pikiran dapat berfungsi dengan baik.
Dalam keadaan basal, otak manusia dapat mengkonsumsi sekitar 350 kalori sehari, yaitu 20% dari BMR. Tidak mengherankan jika kita merasa lelah setelah seharian belajar, karena secara harfiah, organ ini adalah sumber pembakaran lemak dan sumber energi lainnya yang nyata. Selain untuk berpikir, bernapas, dan memompa darah, energi metabolisme juga digunakan dalam pertumbuhan sel, pengaturan suhu tubuh, fungsi saraf, dan kontraksi otot (baik yang disengaja maupun tidak disengaja).
Nilai ini hanya dapat dihitung dengan andal oleh ahli gizi, karena bergantung pada faktor intrinsik individu dan parameter lingkungan tertentu. Namun, perkiraan dasar dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
- BMR pada pria = (10 x berat dalam kg) + (6,25 × tinggi dalam cm) – (5 × usia dalam tahun) + 5
- BMR pada wanita = (10 x berat badan dalam kg) + (6,25 x tinggi badan dalam cm) – (5 x usia dalam tahun) – 161
Pengeluaran energi total (GET)
Pengeluaran energi total mirip dengan laju metabolisme basal, tetapi dalam hal ini aktivitas fisik yang dilakukan oleh individu diperhitungkan . Kita tidak memahami “aktivitas fisik” seperti berlari dalam maraton, karena bekerja berdiri di bar, bertindak sebagai pelayan atau hanya berjalan ke tempat tertentu adalah upaya tambahan di luar pemeliharaan fungsi vital.
Selain aktivitas fisik, pengeluaran energi total juga memperhitungkan termogenesis endogen (TE), yang pada gilirannya mencakup efek termal dari diet (ETA) . Parameter terakhir ini mencerminkan energi yang dibutuhkan untuk mencerna, menyerap, dan memetabolisme nutrisi. Dalam hal ini, energi metabolisme yang diarahkan ke proses dan diperoleh sebagai hasilnya tergantung pada sifat makanan dan campurannya dalam makanan, tetapi menyumbang sekitar 10% dari total energi yang dikonsumsi.
Dengan demikian, kita dapat mengumpulkan semua istilah yang termasuk sejauh ini dalam persamaan sederhana, yang mencerminkan ke mana energi metabolik yang diperoleh setelah konsumsi bahan organik dari lingkungan pergi:
Pengeluaran energi total (100%): Laju metabolisme basal (70%) + aktivitas fisik (20%) + termogenesis endogen (10%)
Sekali lagi perlu ditegaskan bahwa nilai-nilai tersebut sangat bervariasi antar individu . Misalnya, orang yang sangat menetap akan menghabiskan 10% energinya untuk aktivitas fisik non-sukarela (bangun, pergi berbelanja atau berjalan ke tempat kerja), sedangkan seorang atlet akan menggunakan 50% kalori yang dikonsumsi untuk melatih otot dan tubuhnya. .
Selain itu, perlu dicatat bahwa tingkat metabolisme basal menurun 1-2% untuk setiap dekade setelah usia 20 tahun. Jadi, secara statistik, orang berusia 80 tahun saat istirahat akan membakar lebih sedikit kalori daripada orang berusia 20 tahun, hanya karena fisiologi dan metabolisme mereka yang melambat.
- Anda mungkin tertarik: “Bagian terpenting dari sel dan organel: ringkasan”
Energi metabolisme pada hewan lain
Manusia cenderung memusatkan perhatian kita pada spesies kita, tetapi kita tidak boleh lupa bahwa apa yang telah dijelaskan sejauh ini berlaku untuk semua makhluk hidup homeotermik , yaitu mereka yang dapat mempertahankan suhu tubuh meskipun ada perubahan lingkungan (mamalia dan burung). .
Di luar angka dan persentase, sungguh menarik untuk mengetahui bahwa hewan melakukan pertukaran yang jelas dalam hal memperoleh energi metabolisme. Misalnya, ketika seekor cheetah berburu mamalia herbivora, ia menghabiskan sejumlah besar energi selama perlombaan mengejar untuk menemukan mangsa. Bernilai?
Theory of optimal foraging (TFO) adalah caral perilaku prediktif yang mencoba menjelaskan perilaku makhluk hidup berdasarkan premis ini . Kegunaan ini mengumumkan hal berikut: untuk memaksimalkan kebugaran, seekor hewan mengadopsi strategi mencari makan yang memberikan manfaat (energi) tertinggi dengan biaya terendah, memaksimalkan energi bersih yang diperoleh.
Dengan demikian, seekor hewan tidak akan memakan apa pun yang menyebabkannya mengeluarkan lebih banyak energi untuk mencari daripada yang dikonsumsinya. Mungkin sekarang Anda mengerti mengapa, misalnya, beberapa pemangsa besar (seperti beruang) sepenuhnya mengabaikan burung terbang kecil dan vertebrata lain yang termasuk dalam mikrofauna: mereka tidak layak untuk memburu mereka pada tingkat energik.
Ringkasan
Seperti yang telah Anda lihat, tema energi metabolik berkisar dari ATP dan sel hingga perilaku makhluk hidup . Organisme adalah sistem terbuka dan, dengan demikian, kita terus-menerus bertukar materi dan energi dengan lingkungan. Oleh karena itu, kita beradaptasi untuk memaksimalkan efektivitas kebiasaan kita, agar bisa bertahan lebih lama dan meningkatkan peluang bertahan hidup.
Pada akhirnya, semuanya dapat direduksi menjadi keseimbangan: jika apa yang diperoleh lebih berat daripada apa yang dihabiskan, biasanya itu layak pada tingkat evolusi. Jika ada sesuatu yang lebih baik daripada yang buruk, biasanya itu membantu hewan bertahan hidup di hari lain untuk bereproduksi.
Referensi bibliografi:
- Bonfanti, N., Fernández, JM, Gomez-Delgado, F., & Pérez-Jiménez, F. (2014). Pengaruh dua diet rendah kalori dan kombinasinya dengan latihan fisik pada tingkat metabolisme basal dan komposisi tubuh. Nutrisi Rumah Sakit, 29 (3), 635-643.
- Gutierrez, G. (1998). Strategi mencari makan. Manual Analisis Eksperimental Perilaku, 359-381.
- Redondo, RB (2015). Pengeluaran energi saat istirahat. Metode dan aplikasi evaluasi. Rev Esp Nutr Comunitaria, 21 (Suppl 1), 243-251.
- Vázquez Cisneros, LC, López-Espinoza, A., Martínez Moreno, AG, Navarro Meza, M., Espinoza-Gallardo, AC, & Zepeda Salvador, AP (2018). Pengaruh frekuensi makan dan waktu pada termogenesis yang diinduksi diet pada manusia, tinjauan sistematis. Nutrisi Rumah Sakit, 35 (4), 962-970.