Energi bagi manusia untuk kehidupan

Energi bagi manusia
untuk kehidupan
LEARNING OBJECTIVES
Setelah mempelajari, maka mahasiswa mampu :
1. Mengetahui hubungan antara energi mekanik, kimia dan panas dan
juga mengetahui cara mengkonversi secara matematika diantar bentuk
energi tersebut
2. Mengidentifikasi 3 sistem energi utama manusia, 3 sumber energi
utama tersimpan dalam tubuhnya dan berbagai hara yang diperlukan
manusia
3. Menyebutkan komponen dari pemakaian energi sehari-hari (TDEE)
dan bgmn cara saling berkontribusi untuk total penggunaan energi
sepanjang hari
4. Menerangkan berbagai faktor yang akan mempengaruhi penggunaan
energi
5. Menerangkan peran 3 sistem energi selama melakukan latihan.
Measures of Energy
What is energy?
For our purposes, energy represents the capacity to do work. Work is one form of
energy, often called mechanical energy. When we throw a ball or run a mile, we
have done work; we have produced mechanical energy.
Energy exists in a variety of other forms in nature :
- light energy of the sun,
- nuclear energy in uranium,
- electrical energy in lighthing storms,
- heat energy in fires,
- chemical energy in oil.
The six forms of energy: mechanical, chemical, heat, electrical, light, and nuclear—
are interchangeable according to various laws of thermodynamics. We take
advantage of these laws every day. One such example is the use of the chemical
energy in gasoline to produce mechanical energy—the movement of our cars.
In the human body, four of these types of energy are important.
Our bodies possess stores of chemical energy that can be used
produce electrical energy for creation of electrical nerve
impulses, to produce heat to help keep our body temperature at
37°C (98.6°F) even on cold days, and to produce mechanical
work through muscle shortening so that we may move about.
The sun is the ultimate source of energy
Solar energy is harnessed by plants, through photosynthesis, to
produce either plant carbohydrates, fats, or proteins, all forms
of stored chemical energy.
How do we measure work and energy?
Energy has been defined as the ability to do work. According to the physicist’s
definition, work is simply the product of force times vertical distance, or in formula
format, Work = Force × Distance. When we speak of how fast work is done, the
term power is used. Power is simply work divided by time, or Power = Work/Time.
What is the most commonly
used measure of energy?
Although there are a number of different ways to express energy, the most
common term used in the past and still most prevalent and understood in the
United States by most people is Calorie.
A calorie is a measure of heat. One gram calorie represents the amount of heat
needed to raise the temperature of one gram of water one degree Celsius; it is
sometimes called the gram calorie. A kilocalorie is equal to 1,000 small calories. It
is the amount of heat needed to raise 1 kg of water (1 L) one degree Celsius. In
human nutrition, because the gram calorie is so small, the kilo- calorie is the main
expression of energy. It is usually abbreviated as kcal, kc, or C, or capitalized as
Calorie. Throughout this book, Calorie or C will refer to the kilocalorie.
The following represents some equivalent energy values for the Calorie in
terms of mechanical work and oxygen utilization. Some examples
illustrating several of the interrelationships will be used in later chapters.
1 C = 3,086 foot-pounds
1 C = 427 kgm
1 C = 4.2 kilojoules (kJ) or 4,200 joules
1 C = 200 ml oxygen (approximately)
Energy may be derived from the three major foodstuffs—carbohydrate, fat,
and protein— plus alcohol. The caloric value of each of these three
nutrients may vary somewhat, depending on the particular structure of the
different forms. For example, carbohydrate may exist in several forms—as
glucose, sucrose, or starch—and the caloric value of
Energi di Sekitar Kita
Zat Makanan dan
Sistem Pencernaan
Metabolisme
Respirasi
Fotosintesis
1
1
Energi di Sekitar Kita
Fungsi makanan:
- sebagai sumber tenaga,
- bahan untuk pertumbuhan,
- mengganti sel-sel yang rusak,
- mengatur proses-proses dalam tubuh
Zat makanan yang menjadi sumber
energi bagi tubuh:
- karbohidrat
- protein
- lemak
1
2
Energi di Sekitar Kita
Karbohidrat
Karbohidrat berperan dalam:
- penyedia energi,
- metabolisme,
- keseimbangan asam basa,
- pembentukan struktur sel,
jaringan, dan organ.
Makanan sumber karbohidrat:
- nasi,
- roti gandum,
- kentang goreng,
- sagu.
1
3
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
Protein
Fungsi protein:
- untuk pertumbuhan dan
perbaikan sel
- sumber energi,
- mengatur keseimbangan pH dan
cairan dalam darah,
- membentuk antibodi dan vitamin.
Makanan sumber protein:
- protein hewani: susu, daging, ikan.
- protein nabati: tempe, tahu.
1
4
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
Lemak
Fungsi lemak:
- sumber energi ,
- cadangan energi ,
- mempertahankan suhu tubuh,
- pelindung organ vital,
- pelarut vitamin A, D, E, dan K.
Makanan sumber lemak:
- Lemak hewani: daging, keju,
susu, telur, ikan.
- Lemak nabati: minyak kelapa,
kacang tanah, kedelai, alpukat.
1
5
Image makanan sumber lemak (hewani & nabati)
Voice:
Fungsi lemak bagi tubuh antara lain:
sebagai sumber energi setelah karbohidrat,
sebagai cadangan energi berupa jaringan lemak,
lapisan lemak di bawah kulit dapat dijadikan sebagai isolator
sehingga tubuh dapat mempertahankan suhu normal,
menjadi bantalan atau pelindung bagi organ vital, seperti ginjal dan
bola mata,
pelarut vitamin A, D, E, dan K, untuk mempermudah
penyerapannya dalam tubuh.
Image makanan sumber lemak hewani
Voice:
Lemak dapat diperoleh dari tumbuhan dan hewan. Sumber lemak
hewani adalah daging, keju, susu, telur, dan ikan,
Image makanan sumber lemak nabati
Voice:
sedangkan sumber lemak nabati adalah minyak kelapa, kacang tanah,
kedelai, kemiri, alpukat, minyak kelapa sawit, dan mentega.
Energi di Sekitar Kita
Pencernaan Makanan
Sistem pencernaan makanan pada
manusia tersusun atas:
•saluran pencernaan
•kelenjar pencernaan
Saluran pencernaan:
rongga mulut – kerongkongan –
lambung – usus halus –
usus besar – anus.
Kelenjar pencernaan terdiri dari:
-Kelenjar ludah
-Kelenjar lambung
-Pankreas
-Hati
-Kelenjar usus
16
Image alat pencernaan manusia
Voice:
•
Proses pencernaan makanan adalah proses untuk
mengubah makanan dari bentuk yang kasar (kompleks)
menjadi bentuk yang halus (sederhana) sehingga dapat
diserap oleh tubuh.
•
Sistem pencernaan makanan pada manusia tersusun
atas alat-alat pencernaan, yang meliputi saluran
pencernaan dan kelenjar pencernaan.
•
Saluran pencernaan dimulai dari rongga mulut,
kerongkongan, lambung, usus halus, usus besar, dan
berakhir pada poros usus (anus).
•
Kelenjar pencernaan terdiri dari:
a. Kelenjar ludah
b. Kelenjar lambung
c. Pankreas
d. Hati
e. Kelenjar usus
Teks kiri (alinea 1, 2, 3, muncul sesuai voice)
Energi di Sekitar Kita
Pencernaan Karbohidrat
Molekul Karbohidrat
dipecah
Monosakarida
Disakarida
Diserap oleh usus halus
dan dialirkan oleh
darah
Monosakarida
dalam organ
Dioksidasi oleh
sel dalam organ
CO2, H2O,
Energi
17
Image bagan di samping
Voice:
(kotak di samping blinking saat kata yang di dalamnya
disebutkan)
Pada pencernaan karbohidrat, molekul karbohidrat yang
berbentuk rangkaian panjang molekul-molekul gula
(polisakarida) dipecah menjadi disakarida dan monosakarida.
Disakardia yang terbentuk dapat dipecah kembali menjadi
monosakarida. Pemecahan ini dibantu oleh enzim.
monosakarida yang hanya terdiri dari satu unit gula dapat
diserap melalui dinding usus halus dan dibawa oleh aliran
darah ke berbagai organ tubuh. Sel-sel yang terdapat di
dalam organ tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO2
dan H2O dan menghasilkan energi.
Karbohidrat yang dicerna juga dapat tersimpan sebagai
cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan
hati, serta dalam bentuk lemak yang disimpan di jaringan
lemak.
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
Pencernaan Protein
Molekul Protein
dipecah
dipecah
Asam
amino
Senyawa
mengandung
N
Diserap oleh usus halus
dan dialirkan oleh
darah
Asam Amino
dalam organ
18
Senyawa tidak
mengandung
N
diproses
Karbohidrat
dan lemak
Image bagan di samping
Voice:
(kotak di samping blinking saat kata yang
di dalamnya disebutkan)
Pada pencernaan protein, molekul
protein akan dipecah oleh enzim protease
menjadi asam amino. Asam amino
kemudian diangkut melalui dinding usus
halus masuk ke dalam pembuluh darah
menuju organ yang membutuhkan.
Apabila tubuh kelebihan protein, maka
protein tersebut akan dipecah menjadi
senyawa yang mengandung unsur N dan
senyawa yang tidak mengandung N.
Senyawa protein yang mengandung N
akan dibuang melalui urin karena bersifat
racun bagi tubuh, sedangkan senyawa
protein yang tidak mengandung N akan
dibentuk menjadi bahan baku karbohidrat
dan lemak. Sehingga protein juga
bertindak sebagai sumber energi.
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
Pencernaan Lemak
Lemak
dipecah
Asam lemak &
Kolesterol
Diserap oleh usus halus
dan dialirkan oleh
darah
Lemak dalam
organ
19
Image: bagan di samping
Voice:
Hampir seluruh pencernaan lemak berlangsung di dalam usus
halus.
Segera setelah makanan masuk ke dalam usus, kantung
empedu berkontraksi hingga mengeluarkan empedu ke
dalam usus. Empedu akan memecah lemak menjadi asam
lemak dan kolesterol sehingga dapat diserap langsung ke
dalam pembuluh kil dan akhirnya masuk ke dalam peredaran
darah lalu ke seluruh tubuh untuk digunakan sebagai energi
atau disimpan di sel lemak yang disebut dengan adiposit.
Energi di Sekitar Kita
Metabolisme: seluruh reaksi
kimiawi dalam sel tubuh untuk
memperoleh energi kimia (ATP)
dari zat-zat makanan.
Image analogi metabolisme
Voice:
Metabolisme merupakan seluruh reaksi kimiawi yang terjadi di dalam sel tubuh
makhluk hidup untuk memperoleh energi kimia dalam bentuk ATP dari zat-zat
makanan yang banyak mengandung energi.
Metabolisme terdiri dari:
(panah hijau katabolisme blinking)
Voice:
Katabolisme merupakan proses penguraian molekul-molekul kompleks menjadi
molekul sederhana,
• Katabolisme: proses
pengurai-an molekul-molekul
kompleks menjadi molekul
sederhana.
• Anabolisme: proses pembentukan senyawa sederhana
menjadi senyawa kompleks.
20
Kegiatan metabolisme di dalam sel makhluk hidup dibagi menjadi dua sistem, yaitu
katabolisme dan anabolisme.
Muncul Image tulisan reaksi respirasi
Voice:
contohnya respirasi yang mengubah glukosa dan oksigen menjadi karbondioksida, uap
air, dan energi dengan bantuan cahaya matahari.
katabolisme memiliki fungsi sebagai penyedia bahan baku untuk sintesis molekul lain
dan penyedia energi kimia yang dibutuhkan untuk melakukan berbagai aktivitas.
(panah hijau anabolisme blinking)
Anabolisme adalah proses pembentukan senyawa yang sederhana menjadi senyawa
yang lebih kompleks melalui proses sintesis.
Muncul Image tulisan reaksi fotosintesis: (menggantikan reaksi respirasi)
contohnya proses fotosintesis pada tumbuhan yang mengubah karbon dioksida dan
uap air menjadi glukosa dengan bantuan energi matahari.
Energi di Sekitar Kita
Respirasi:
- proses pertukaran gas O2 dan
CO2 dalam tubuh,
- penggunaan gas oksigen
untuk menghasilkan energi.
Fungsi energi hasil pernapasan:
- menjaga suhu tubuh
- tenaga untuk beraktivitas
Image proses respirasi
Voice:
Respirasi atau pernapasan adalah proses pertukaran gas oksigen dan
karbon dioksida dalam tubuh dan penggunaan gas oksigen untuk
menghasilkan energi.
Muncul image:
Voice:
(ket gbr di atas blinking saat kata dibold disebutkan)
Oksigen yang masuk ke dalam tubuh dalam proses pernapasan,
digunakan untuk menghasilkan energi dengan cara pembakaran zat
makanan, seperti gula dan lemak. Zat makanan yang siap dioksidasi
biasanya berada dalam bentuk glukosa, yaitu gula sederhana hasil
pemecahan karbohidrat. Karbon dioksida dan uap air (H2O) yang
dihasilkan dari reaksi tersebut dilepaskan ke udara bersama embusan
napas.
Teks alinea 2 muncul
Energi yang dihasilkan, sebagian berupa panas dan berfungsi
memelihara suhu badan, sedangkan sebagian lagi berupa energi yang
berguna untuk melakukan kegiatan seperti berlari, menulis, berpikir,
dan sebagainya.
21
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
Respirasi pada Hewan
Contoh alat respirasi hewan:
kulit, insang, trakea, dan paruparu.
Respirasi pada hewan:
• respirasi aerob
• anaerob
Respirasi aerob: pemecahan
molekul menggunakan oksigen.
Respirasi anaerob (fermentasi):
pemecahan molekul tanpa
menggunakan oksigen.
22
Image beberapa alat respirasi hewan.
Voice:
Alat respirasi hewan beragam, ada yang berupa kulit, insang,
trakea, dan paru-paru.
Voice:
Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, respirasi pada hewan
dibedakan menjadi dua, yaitu respirasi aerob dan anaerob
Image:
Voice:
Respirasi aerob merupakan pemecahan molekul dengan
menggunakan oksigen.
Image:
Voice:
Respirasi anaerob merupakan pemecahan molekul tanpa
menggunakan oksigen. Respirasi anaerob disebut juga
fermentasi.
Sebagian besar makhluk hidup melakukan respirasi aerob, tetapi
beberapa mikrooganisme melakukan respirasi dengan anaerob.
Bab 12 Energi di Sekitar Kita
HOME
MATERI
BAB 3
Respirasi pada Tumbuhan
Pada proses pernapasannya,
tumbuhan memecah senyawa
hasil fotosintesisnya (amilum dan
glukosa) menjadi energi.
Respirasi tumbuhan dipengaruhi:
- ketersediaan substrat,
- ketersediaan oksigen,
- suhu,
- jenis dan umur.
23
Image tumbuhan bernapas
Voice:
Tumbuhan juga bernapas seperti kita.
Muncul Image:
Voice:
Pada proses pernapasan atau respirasi ini, tumbuhan memecah
senyawa kompleks hasil fotosintesis, seperti amilum dan
glukosa untuk mendapatkan energi. (teks pada gambar
blinking saat kata dibold dibacakan.
Image reaksi hilang. Teks di samping, alinea kedua, muncul.
Voice:
Respirasi tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu
ketersediaan substrat, ketersediaan oksigen, suhu, serta jenis
dan umur tumbuhan.
Energi di Sekitar Kita
HOME
Fotosintesis: proses pengubahan
senyawa anorganik (air dan karbon
dioksida) menjadi senyawa organik
(gula atau glukosa) dengan bantuan
cahaya matahari.
Organel tumbuhan yang berperan
dalam fotosintesis: kloroplast (yang
banyak mengandung klorofil)
MATERI
BAB 3
Image diagram fotosintesis
Voice:
Teks di gambar blinking saat disebutkan
Fotosintesis adalah proses pengubahan senyawa anorganik
seperti air dan karbon dioksida menjadi senyawa organik, yaitu
karbohidrat dan oksigen dengan bantuan cahaya matahari.
Image fotosinbtesi pada daun
(Teks kloroplast blinking)
Voice:
Organel tumbuhan yang berperan dalam proses fotosintesis
adalah kloroplast, yang di dalamnya banyak terkandung
klorofil (zat hijau daun). Klorofil lah mengubah energi matahari
(panah kuning blinking), karbon dioksida (panah pink blinking),
dan air ... (panah biru blinking) (jadi ada 3 panah yang nyala)
menjadi energi kimia (hanya panah ungu yang blinking), yaitu
dalam bentuk senyawa-senyawa organik, seperti gula, oksigen,
dan air.
24
Energi di Sekitar Kita
Jenis klorofil:
- klorofil a (berwarna hijau)
- klorofil b (berwarna biru)
Reaksi fotosintesis:
Umumnya, terdapat dua macam klorofil, yaitu klorofil a dan klorofil b. Klorofil a mengandung
warna hijau dan klorofil b mengandung warna biru. Klorofil berfungsi untuk menyerap energi
cahaya matahari selain warna hijau atau biru. Energi inilah yang akan digunakan dalam
proses fotosintesis.
Persamaan reaksi fotosintesis secara umum dapat digambarkan sebagai berikut.
Image rex terang & gelap
Voice:
Fotosintesis berlangsung melalui dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
Tahapan reaksi fotosintesis:
- reaksi terang
- reaksi gelap
Reaksi terang memerlukan cahaya dan terjadi dalam grana (elips hijau dilingkari, diberi
keterangan : grana) yang mengandung klorofil. Dalam tahap ini, terjadi proses pemecahan
molekul air (H2O blinking)
Fungsi fotosintesis:
- menyediakan O2 untuk
bernapas
- mendaur ulang CO2 hasil
pernapasan
- menghasilkan zat makanan
(glukosa dan karbohidrat)
Reaksi gelap dapat berlangsung tanpa cahaya matahari dan terjadi dalam stroma. (stroma
blinking). Dalam tahap ini, Karbon dioksida (panah CO2blinking) akan diubah menjadi glukosa
(panah G3P blinking) dan karbohidrat dengan menggunakan ion hidrogen dan energi yang
dibentuk saat reaksi terang (panah kiri siklus kalvin blinking). Reaksi gelap sering disebut
Siklus Kalvin.
25
menjadi ion hidrogen dan melepaskan oksigen (H+ dan O2 blinking) serta penyerapan energi
cahaya matahari oleh klorofil (sinar matahari blinking
Fotosintesis berperan penting bagi kehidupan organisme karena menyediakan oksigen yang
diperlukan untuk proses pernapasan, mendaur ulang karbon dioksida yang dihasilkan dari
proses pernapasan, dan menghasilkan zat makanan, berupa glukosa maupun karbohidrat