ATP adalah Sumber Energi Universal Tubuh, Benarkah?





Energi adalah satu kata yang tidak asing lagi di telinga. Kita seringkali menggunakan kata ini dalam percakapan sehari-hari. Misalnya, saat kelelahan setelah berlari keliling lapangan sebanyak sepuluh putaran, kita biasanya berkata "Saya sudah kehabisan energi." Atau, saat diminta melakukan sesuatu, lalu menolak karena tidak tidak ingin membuang-buang energi untuk itu, "Saya tidak mau membuang-buang energi untuk itu."

Meskipun sudah familiar dengan kata "energi", banyak yang belum paham tentang bagaimana sebenarnya tubuh memproduksi energi. Nah, di tulisan kali ini, saya akan bercerita tentang apa itu energi, bagaimana energi diproduksi di dalam tubuh manusia.



***


Dalam percakapan sehari-hari, kita menggunakan kata "energi" untuk mengungkapkan "kemampuan untuk melakukan kerja." Misalnya, saat berkata "saya sudah kehabisan energi", seseorang bermaksud menyampaikan bahwa dia tidak lagi memiliki kemampuan untuk melakukan sesuatu, baik itu untuk melanjutkan kegiatannya taupun untuk melakukan kegiatan yang lain.

Sejalan dengan makna kata energi dalam percakapan sehari-hari, para ilmuan mendefinisikan "energi" sebagai "kemampuan untuk melakukan kerja" atau "kemampuan untuk mengatur ulang suatu kumpulan materi" (Campbell, et al., 2002: 81). Saaat melakukan kerja, kita sebenarnya sedang mengatur ulang kumpulan materi. Misalnya, saat merapikan kamar, melempar bola, menulis, dan berbagai aktivitas lainnya. 

Kemampuan untuk mengatur ulang kumpulan materi tidak hanya penting bagi manusia sebagai individu, tetapi juga penting bagi sel-sel penyusun tubuh. Dengan kemampuan tersebut, sel-sel tubuh dapat menggunakan dan menghasilkan sejumlah energi. Hal ini tentu saja penting, karena, kemampuan individu untuk melakukan berbagai hal, termasuk untuk membaca tulisan ini, pada dasarnya bergantung pada kemampuan sel untuk menghasilkan energi. Tanpa energi, tidak akan ada hal yang dapat kita lakukan, bahkan untuk sekadar mengedipkan mata.



***



Mengapa sel-sel tubuh butuh energi? Energi diperlukan oleh sel-sel tubuh untuk melakukan berbagai aktivitas pendukung kehidupan. Berbagai aktivitas yang dilakukan oleh sel, secara umum dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: (1) kerja mekanis, misalnya kontraksi sel-sel otot, (2) kerja transport, misalnya pemompaan zat-zat melintasi membran melawan gradien konsentrasi, dan (3) kerja kimiawi, seperti produksi senyawa tertentu yang bersifat endergonik (membutuhkan energi). Sel-sel tubuh harus mampu melakukan kerja mekanis, transpot, dan kimiawi tersebut untuk mendukung kehidupan. Untuk itu, sel-sel tubuh butuh energi. 

Jika sel-sel butuh energi, dari mana energi itu didapatkan? Nah, saat merasa kehabisan energi, hal pertama yang akan kita pikirkan adalah makanan. Sebagai orang Indonesia, nasi tentu menjadi pilihan utama. Nasi, merupakan sumber energi bagi tubuh, tetapi tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel tubuh. Nasi sebenarnya adalah suatu molekul besar yang disebut polisakarida. Polisakarida ini tersusun atas ribuan monosakarida yang saling berikatan yang disebut glukosa. Rangkaian glukosa yang membentuk polisakarida ini analog dengan ribuan batu bata yang disusun sedemikian rupa hingga membentuk suatu bangunan.  

Meskipun kita mengonsumsi nasi saat merasa kehabisan energi, nasi yang merupakan polisakarida ini tidak digunakan secara langsung oleh sel-sel tubuh untuk melakukan kerja. Mengapa? Karena, sumber energi utama bagi sel tubuh adalah glukosa. Polisakarida pada nasi yang anda makan harus diproses melalui sistem pencernaan, hingga akhirnya terpotong-potong menjadi penyusun terkecilnya, yaitu glukosa. 

Nah, setelah diperoleh glukosa, apakah sel sudah dapat menggunakannya untuk melakukan kerja? Sayangnya, belum. Glukosa ini masih harus diproses dalam suatu organel sel yang berperan sebagai mesin produksi energi, yang disebut mitokondria. Proses pengubahan glukosa menjadi satuan energi yang dapat digunakan sel dikenal dengan sebutan respirasi seluler.  

Respirasi selular berlangsung melalui tiga tahapan utama, yaitu, glikolisis, siklus krebs, dan rantai transport elektron. Melalui ketiga tahapan ini, energi yang tersimpan dalam ikatan kimiawi molekul glukosa diproses sedemikian rupa hingga akhirnya dapat dipindahkan pada suatu molekul yang dapat digunakan secara langsung oleh sel untuk menggerakkan kerja seluler. Molekul ini disebut Adenosin Triphosphat (ATP).

ATP merupakan suatu molekul yang terdiri atas satu basa nitrogen (adenin), satu monosakarida (ribosa), dan tiga gugus fostat. Nama Adenosine Triphosphate pada dasarnya menunjukkan molekul penyusunnya, yaitu adenosine (adenin + ribosa), dan triphosphate (tiga gugus fosfat).

Mengapa molekul ATP dapat menggerakkan kerja sel? Hal ini, dikarenakan hampir semua kerja sel bergantung pada transfer energi yang dihasilkan dari hidrolisis ATP. Tiga gugus fosfat pada ekor molekul ATP ini memiliki ikatan berenergi tinggi, sehingga bersifat reaktif. Jika gugus fosfat terminal (gugus fosfat terluar) diputus, maka akan dilepaskan energi sebesar 7,3 kkal/mol (dalam kondisi laboratorium). Sejumlah energi itulah yang kemudian dapat dimanfaat sel untuk menggerakkan kerja seluler.

Selain pembebasan energi sebesar 7,3 kkal/mol, pemutusan ikatan pada gugus fosfat terminal tersebut, mengakibatkan lepasnya satu molekul fosfat anorganik (Pi), sehingga molekul adenin dan ribosa kini hanya berikatan dengan dua gugus fosfat, yang kemudian disebut ADP (Adenosine Diphosphate). ADP dan Pi hasil hidrolisis ATP merupakan suatu produk yang lebih stabil. Jika suatu sistem (suatu molekul) berubah ke arah yang lebih stabil, maka perubahan tersebut bersifat eksergonik (menghasilkan energi). 

Sekarang, kita sudah mengetahui sejumlah energi yang dapat diperoleh dengan menghidrolisis ATP. Lalu, bagaimana sejumlah energi tersebut dapat digunakan untuk kerja sel? Di dalam sel, dengan bantuan enzim spesifik, sel dapat menyalurkan energi hasil hidrolisis ATP secara langsung ke proses endergonik, yaitu suatu proses kimiawi yang hanya dapat terjadi jika menerima sejumlah energi. Energi tersebut disalurkan ke proses endergonik dengan cara memfosforilasi (memberi molekul fosfat) molekul tertentu. Misalnya, ATP dapat menggerakkan (memberi energi) pada pergerakan otot dengan cara mentransfer fosfat ke protein kontraktil otot.

Struktur ATP dan ADP (Solomon et al., 2008)

***




Mengapa hanya ATP yang dapat menggerakkan kerja seluler? Hal ini dikarenakan mekanisme kimiawi di dalam sel yang sifatnya sangat spesifik. Beberapa proses seluler terjadi dengan menggunakan energi dari hasil hidrolisis GTP (Guanosine Triphosphate), tetapi jumlahnya sangat sedikit. Mayoritas kerja seluler di dalam tubuh digerakkan oleh energi hasil hidrolisis ATP menjadi ADP. Karenanya, makanan yang mengandung sejumlah energi harus diproses sedemikian rupa agar energinya disimpan dalam bentuk ATP yang siap untuk digunakan sel. Hal ini analog dengan baterai handphone yang sumber energinya berasal dari sumber energi yang lebih besar. Berbagai alat elektronik hanya dapat dioperasikan dengan menggunakan baterai tertentu, meskipun jumlah energinya yang dikandungnya terbatas.

ATP sebagai penggerak kerja seluler juga analog dengan uang yang dapat kita gunakan untuk membeli barang di pasar tradisional. Sementara itu, glukosa analog dengan kartu ATM dan mutokondria analog dengan mitokondria. Meskipun kartu ATM memiliki sejumlah uang yang banyak, namun kartu itu tidak dapat digunakan untuk melakukan transaksi di pasar tradisional. Kartu ATM harus diproses di mesin ATM, sehingga diperoleh lembaran uang yang dapat secara langsung digunakan untuk melakukan transaksi di pasar tradisional.

Meskipun analog dengan baterai dan lembaran uang, ATP ini bahkan lebih spesial. Coba pikirkan, ATP dapat menggerakkan hampir seluruh kerja seluler di dalam tubuh, sedangkan baterai tertentu hanya dapat digunakan untuk jenis alat elektronik tertentu. Bahkan, setiap smartphone memiliki jenis baterai yang berbeda, kan? Jika ada satu jenis baterai yang cocok untuk seluruh jenis alat elektronik, barulah dia dapat disebut baterai universal dan menyaingi keunikan ATP. Lalu, lembaran uang yang kita miliki juga tidak seunik ATP. Lembaran rupiah yang baru saja ditarik dari mesin ATM itu hanya dapat digunakan di Indonesia saja. Jika kita sudah memiliki lembaran mata uang yang dapat digunakan di seluruh dunia, barulah lembaran itu dapat menyaingi keunikan ATP sebagai sumber energi universal tubuh.




Sumber Bacaan:
1. Campbell, N. A., Reece, J. B., Mitchell, L. G. 2002. Biologi. Jakarta: Erlangga.
2. Solomon, E. P., Berg, L. R., Martin, D. W. 2008. Biology. USA: Thomson Brooks.

Komentar

  1. Mantap penjelasannya, penjelasan tentang aliran energi beserta cara penggunaannya memang harus di buatkan analogi agar pembelajaran lbh bisa di cerna, keep going kak ��

    BalasHapus
    Balasan
    1. terima kasih sudah berkunjung udi

      Hapus
  2. Terima kasih infonya kak.. Keren banget, ini jadi pengetahuan baru saya lagi.. Mudah dipahami karena menggunakan kata-kata yangs sederhana namun jelas.. Syukron kak😊😊

    BalasHapus
  3. perumpamaan yang digunakan sangat sangat membantu kak, selain materi yang sudah dijabarkan. materinya mudah diingat kalau begini.
    kak, saya mau bertanya yang saya tau gula pasir juga mengandung karbohidrat, berarti dia juga punya glukosa. berarti, dia juga dapat menghasilkan ATP jika diproses dalam tubuh. lantas, apakah manusia bisa bertahan dengan mengkonsumsi gula? dan ada jenis makanan lain yang mengandung karbohidrat selain nasi, apa bisa itu digunakan sebaga sumber utama makanan? terimaksih.....

    BalasHapus
    Balasan
    1. Saya bantu jawab yaa...
      Apakah manusia dapat bertahan hanya dengan mengkonsumsi gula ? Untuk menjawab pertanyaan trsebut akan memunculkan pertanyaan kmbali, apakah tubuh agar dpt bertahan, hanya membutuhkan energi dari ATP sj ? Jawabannya tidak.
      Untuk bertahan tubuh tidak hanya membuthkan energi agar dapat bertahan sepanjang hari. Nutrisi, vitamin, serat, dan mineral jg dibuthkan agar dapat bertahan.Contohnya vitamin dan mineral dibuthkan tubuh agar dapat melangsungkan metabolisme dan mempercepat reaksi yg ada dalam tiap sel (dengan menjadi pengaktif enzim pada proses reaksi). Serat dibutuhkan tubuh untuk memperlancar proses pencernaan dan memberi efek kenyang. Cobalah, anda cukup makan gula sj agar dapat bertahan shari. Mungkin energi anda dapat terisi karena ATP dari gula, tapi apakah anda cukup kenyang dgn hanya makan gula sj sepanjang hari? tentu anda akan merasa kelaparan bila hanya makan gula sj dalam sehari. Anda mungkin dapat bergerak krn energi dari ATP gula, namun anda merasa keroncongan. Tentu anda pun butuh serat agar merasa kenyang dan tetap dapat beraktivitas. anda juga butuh vitamin dan mineral agar enzim dalam tubuh bekerja baik, anda juga butuh lemak sebagai alat transpor dan cadangan energi. Jadi jawabannya adalah dengan makan gula sj sebenarnya sudah cukup memberi anda suplai energi, tapi tubuh qt tidak hanya butuh energi saja, namun juga zat lain untuk menunjang metabolisme tubuh secara keseluruhan.

      Pertanyaan kedua mengenai makanan lain selain nasi yang mengandung karbohidrat. Ya, ada. Roti, gandum, mie, singkong, jagung, sagu, dll. adalah sumber karbohidrat utama selain nasi. Tentu saja, makanan tersebut juga menjadi sumber energi utama bagi tubuh yg juga dapat menghasilkan ATP. Pernah liat bule luar negeri yg hanya makan burger saja atau spagetti namun sdh merasa berenergi dan mampu beraktivitas seharian karena makanan tersebut? Ya, itu karena burger dan spagetti jg merupakan sumber karbohidrat selain nasi yg merupakan makanan orang indonesia.

      Just my opinion. Gimana kak citra ?

      Hapus
    2. Hai anriyani.. terima kasih yaa, pertanyaannya bagus..

      terima kasih juga kak isran yang sudah bantu jawab @chem-meal.. Jadi, pertanyaannya anriyani sudah terjawab yah dek..

      Nah, soal gula pasir, benar bahwa gul apasir itu mengandung glukosa.

      Gula pasir adalah sukrosa (disakarida) yang terdiri atas glukosa dan fruktosa. Jadi, benar, gula pasir juga mengandung glukosa yang bisa menghasilkan ATp melalui proses glikolisis. Bahkan, fruktosa juga bisa memasuki jalur glikolisis (melalui proses tertentu, sehingga fruktosa bisa diubah menjadi salah satu molekul intermediat pada jalur glikolisis).

      Bedanya dengan nasi yang polisakarida, molekul sukrosa (pada gula pasir) ini lebih pendek, karena hanya terdiri atas dua monosakarida. Karenanya, kita bisa memperoleh ATP lebih cepat kalau makan makanan yang manis-manis.

      Apa kita bisa bertahan hidup hanya dengan mengonsumsi gula pasir? Saya pikir tidak yaa.. seperti yang sudah dijelaskan kak isran (@chem-meal), tubuh kita tidak hanya butuh ATP, tetapi juga vitamin, mineral, protein, lipid.

      Hapus
  4. Kembali ke hukum termodinamika pertama, Energi tak dapat diciptakan dan energi tak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

    ATP asalnya dari mana? dari karbohidrat
    Karbohidrat dari mana? dari makanan
    Makanan dari mana? dari tumbuhan
    Energi tumbuhan dr mana ? fotosintesis
    Fotosintesis darimana? cahaya matahari
    Trus energi cahaya matahari asalnya drmana ? partikel panas dari matahari itu sendiri
    Partikel panas matahari drmana? Senyawa, atom, dan molekul dari materi yg ada di matahari itu
    Senyawa, atom, dan molekul dari materi yg ada di matahari itu dr mana? sampai sini ada bisa jawab?

    Yah begitulah , tanpa matahari mungkin tak ada lg makanan bagi kita and "its the end of the world"

    BalasHapus
    Balasan
    1. Setuju Kak isran.. Energi tidak dapat diciptakan, dan energi tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

      Nah, bentuk energi dari matahari yang menggerakkan fotosintesis itu disebut foton. Foton adalah partikel cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang tertentu. Semakin pendek gelombangnya, semakin tinggi energi yang dimilikinya. Dan, semakin panjang gelombangnya, semakin rendah energi yang dimilikinya.

      Untuk proses fotosintesis, sepertinya akan dituliskan di postingan selanjutnya kak :)

      Hapus
  5. Kerennya carata menganalogikan ini materi.. Jadi agak mudah dipahami

    BalasHapus
    Balasan
    1. terima kasih ul.. ul boleh kasih saran aaah kalau ada bagian yang perlu diperbaiki dari penjelasannya ^^

      Hapus

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Kekhawatiran Wanita: Kecantikan, Jodoh, dan Gaya Hidup

Hal Yang Belum Bisa Saya Lakukan

5 Buku Terbaik Yang Pernah Saya Baca