BAB. 6 ENERGI DALAM SISTEM KEHIDUPAN
BAB 6: ENERGI DALAM SISTEM KEHIDUPAN
Apa yang diperlukan tubuhmu agar dapat
melakukan kegiatanmu sehari-hari? Coba
Perhatikan. Mengapa motor dan mobil dapat
berjalan. Jika motor atau mobil tersebut
kehabisan bahan bakar, apakah motor
ataumobil tersebut dapat berjalan?
Pernahkah kamu bersekolah naik sepeda?
Perhatikan gerak roda sepeda yang sedang
berputar. Pada saat berjalan, roda sepeda
mengalami gerakan, yaitu menggelinding.
Sepeda tentu tidak akan berjalan jika pedalnya
tidak dikayuh. Kamu dapat bergerak sesuai
dengan keinginanmu seperti, berdiri, dan duduk
hal itu dapat dilakukan karena tubuhmu
memiliki energi. Untuk memahami hal ini.
A. Pengertian Energi
Mobil-mobilan elektrik tidak dapat berjalan
tanpa adanya baterai. Baterai adalah sumber
energi. Kendaraan bermotor tidak akan berjalan
tanpa ada bahan bakar. Bahan bakar adalah
sumber energi. Jika sakelar di rumah dimatikan,
alat-alat listrik yang terhubung dengan sakelar
tersebut tidak akan menyala. Hal itu terjadi
karena tidak ada aliran energi yang
menghidupkan alat-alat tersebut.
Manusia membutuhkan energi untuk bekerja,
bergerak, bernapas, dan mengerjakan banyak
hal lainnya. Energi menyebabkan mobil dan
motor dapat berjalan. Pesawat terbang dapat
terbang karena adanya energi.Begitu juga kereta
api dapat berjalan cepat karena adanya energi.
Energi menyalakan peralatan listrik di rumah.
Energi ada di mana-mana, bahkan, tumbuhan
dan hewan membutuhkan energi untuk tumbuh
dan berkembang. Dengan demikian, 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.]
Energi ada beberapa bentuk, yaitu sebagai berikut.
• Energi potensial
• Energi kinetik
• Energi kimia
• Energi listrik
• Dan lain-lain
Akibat kedudukan batu terhadap keadaan
setimbang, maka 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 ketinggiannya. Dengan demikian, dapat
disimpulkan tentang energi potensial sebagai
berikut.
[Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu materi karena lokasi atau tempatnya.]
Benda yang diletakkan di atas meja memiliki
energi potensial gravitasi. Karena energi
potensial gravitasi inilah, benda dapat bergerak
dari meja ke tanah. Batu di katapel mendapat
energi saat karet katapel diregangkan. Energi
potensial itulah yang mendorong batu
terlempardari katapel. Kegiatan tersebut
menjelas-kan tiga bentuk energi, yaitu energi
potensial, energi kimia dan energi listrik. 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.
Ada berbagai macam energi potensial, antara
lain energi potensial gravitasi. Energi potensial
gravitasi bumi, yaitu energi yang dimiliki suatu
benda karena terletak di atas permukaan bumi.
Maka semakin 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 katapel dan busur panah)
atau ditekan (misalnya, pada per). Makin jauh
peregangan dan penekanannya, makin besar
energinya.
Bentuk energi lainnya adalah energi kimia.
Energi kimia ialah energi yang terkandung
dalam suatu zat. Misalnya, makanan memiliki
energi kimia, sehingga orang yang makan akan
memiliki energi untuk aktivitas. Contoh energi
kimia lainnya adalah bensin yang mengandung
energi kimia, sehingga dapat digunakan untuk
menggerakkan mesin.
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
atau bergerak memiliki bentuk energi yang
disebut energi kinetik atau energi gerak. Objek
bergerak melakukan kerja dengan cara
menggerakkan benda lain. Pemain biliar
menggerakkan tongkat biliar untuk mendorong
bola. Selanjutnya, bola yang bergerak akan
menggerakkan bola-bola lain. Air yang mengalir
melalui suatu bendungan akan menggerakkan
turbin. Ketika kamu naik sepeda, kontraksi otot
kaki akan mendorong pedal sepeda. Jadi, energi
kinetik dapat disimpulkan sebagai berikut.
Untuk lebih mudah memahami perbedaan
energi potensial dan energi kinetik, perhatikan
ketika anak-anak sedang bermain "perosotan".
Anak-anak di arena bermain ini memiliki lebih
banyak energi potensial pada saat berada di
puncak “perosotan” (karena pengaruh gravitasi)
dibandingkan ketika berada pada dasar
“perosotan”. Energi kinetik akan diubah
menjadi energi potensial (energi tersimpan)
ketika menaiki “perosotan” itu. Energi potensial
diubah menjadi energi kinetik selama meluncur
turun.
B. Berbagai Sumber Energi
Sumber energi adalah segala sesuatu yang
menghasilkan energi. Panas matahari yang
digunakan untuk memanaskan air adalah
sumber energi. Begitu juga spiritus yang di-
gunakan sebagai bahan bakar adalah sumber
energi. Listrik dan arang yang dibakar untuk
memanaskan setrika merupakan sumber energi
juga.
Energi memegang peranan yang sangat penting
bagi kehidupan manusia. Semua aktivitas
kehidupan manusia memerlukan energi.
Pada zaman prasejarah sampai awal zaman
sejarah, hanya kayu dan batu yang dapat digu-
nakan sebagai sumber energi untuk keperluan
hidup manusia. Sampai saat ini, bahan bakar
minyak bumi dan gas digunakan untuk berbagai
keperluan hidup manusia. Diagram di samping
ini merupakan persentase berbagai sumber
energi yang paling banyak digunakan untuk
kehidupan manusia. Untuk memahami lebih
jauh tentang berbagai sumber energi,
lakukanlah kegiatan berikut.
1. Sumber Energi Tak Terbarukan
Energi tak terbarukan yang paling banyak
dimanfaatkan adalah minyak bumi, batu bara,
dan gas alam. Ketiganya digunakan dalam
kehidupan sehari-hari, yaitu pada industri,
untuk pembangkit listrik, mupun transportasi.
Berdasarkan hasil perhitungan para ahli,
minyak bumi akan habis 30 tahun lagi,
sedangkan gas alam akan habis 47 tahun lagi,
dan batu bara akan habis 193 tahun lagi.
a. Energi Hasil Tambang Bumi
Minyak bumi, gas, dan batu bara merupakan
bahan bakar fosil yang berasal dari tumbuhan
dan hewan-hewan yang terkubur jutaan tahun
di dalam bumi. Untuk mendapatkan minyak
bumi, dilakukan penambangan atau eksploitasi
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 yang lebih rendah daripada ketika berada
dalam posisi terpisah. Adanya perbedaan massa
ini maka 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. Salah satu sumber
energi terbarukan yang saat ini mulai dipelajari
agar dapat dikembangkan di Indonesia adalah
biogas yang berasal dari sampah biologis.
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.
Energi matahari dapat digunakan secara
langsung maupun diubah ke bentuk energi lain.
b. Pembangkit 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 hidroelektrik.
Komponen pembangkit listrik jenis ini adalah
generator yang dihubungkan ke turbin yang
digerakkan oleh energi kinetik dari air. Namun,
secara luas pembangkit listrik tenaga air tidak
hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau
air terjun, melainkan juga pembangkit listrik
yang menggunakan tenaga air dalam bentuk
lain seperti tenaga ombak.
c. Energi Angin
Energi angin memanfaatkan tenaga angin
dengan menggunakan kincir angin untuk
diubah menjadi energi listrik atau bentuk energi
lainnya. Umumnya, digunakan dalam ladang
angin dalam skala besar untuk menyediakan
listrik di lokasi yang terisolir.
d. Energi Tidal
Energi tidal merupakan energi yang me-
manfaatkan pasang surutnya air yang sering
disebut juga sebagai energi pasang surut. Jika
dibandingkan dengan energi angin dan energi
matahari, energi tidal memiliki sejumlah keung-
gulan. Keunggulan tersebut antara lain memiliki
aliran energi yang lebih pasti/mudah diprediksi,
lebih hemat ruang, dan tidak membutuhkan tek-
nologi konversi yang rumit. Kelemahan energi
ini adalah membutuhkan alat konversi yang
andal yang mampu bertahan dengan kondisi
lingkungan laut yang keras karena tingginya
tingkat korosi dan kuatnya arus laut. Setelah
belajar tentang bentuk-bentuk energi, coba
kerjakan latihan berikut.
C. Makanan sebagai Sumber Energi
Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh
manusia. Fungsinya untuk berolahraga, belajar,
dan melakukan aktivitas lainnya. Kamu
membutuhkan makanan sebagai sumber energi.
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, kamu dapat melakukan berbagai
aktivitas sehari-hari. Zat makanan yang
berperan sebagai sumber energi adalah
karbohidrat, protein, dan lemak.
1. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang
tersusun atas 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 setara
dengan 4 kilo kalori).
2. Protein
Protein merupakan senyawa kimia yang
mengandung unsur C, H, O, N (kadang juga
mengandung unsur P dan S). Fungsi protein,
antara lain sebagai sumber energi, pembangun
sel jaringan tubuh, dan pengganti sel tubuh
yang rusak. Bahan makanan yang mengandung
banyak protein, antara lain.
a. protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju;
b. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum.
3. Lemak
Lemak merupakan senyawa kimia yang
mengandung unsur C, H, dan O. Peran lemak
untuk 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. Penyakit jantung koroner terjadi apabila
pembuluh darah tersumbat atau menyempit
karena endapan lemak yang secara bertahap
menumpuk di dinding arteri. Bahan makanan
yang mengandung banyak lemak, antara lain.
1. lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging kambing, daging ayam, dan daging bebek;
2. lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan buah avokado.
•Fungsi lemak, antara lain
1. sumber energi (1 gram lemak setara dengan 9 kilo kalori);
2. pelarut vitamin A, D, E, dan K;
3. pelindung organ-organ tubuh yang penting dan;
4. pelindung tubuh dari suhu yang rendah.
D. Transformasi Energi dalam Sel
Pada makhluk hidup heterotrof (makhluk hidup
yang memanfaatkan sumber makanan
organik/makhluk hidup yang tidak mampu
mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa
organik), energi bersumber dari makanan yang
dikonsumsi. Energi ini akan mengalami
transformasi mulai dari energi potensial berupa
energi kimia makanan menjadi energi panas
dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas
makhluk hidup tersebut. Transformasi energi
tersebut terjadi di dalam organel yang terdapat
di dalam sel. Transformasi energi dalam sel
terjadi dengan cara 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 sinar matahari yang ditangkap
oleh klorofil berfungsi melancarkan proses
fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk
mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa.
Selain menjadi energi kimia dalam bentuk
glukosa, hasil reaksinya menghasilkan oksigen
yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk
beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan
bernapas. Jadi, energi radiasi matahari yang
berbentuk energi cahaya diubah menjadi energi
potensial dan energi kimiawi yang disimpan
dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan
lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh
tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan
berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh
makhluk 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 Mitokondria
Mitokondria adalah organel yang terdapat di
dalam sel, yang memiliki peran dalam respirasi
sel. Di dalam mitokondria, energi kimia
digunakan untuk mengubah karbohidrat,
protein, dan lemak. Mitokondria (Gambar 5.21)
banyak terdapat pada sel otot makhluk hidup
dan sel saraf.
E. Metabolisme Sel
Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi di
dalam 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.
[Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup.]
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, infra merah,
dan ultra ungu tidak digunakan dalam
fotosintesis. Pada proses fotosintesis yang 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). Glukosa adalah makanan
bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada
proses fotosintesis sangat dibutuhkan oleh
manusia dan hewan.
2. Respirasi
Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi
yang tersimpan dalam zat sumber energi
melalui proses kimia dengan menggunakan
oksigen. Dari respirasi, dihasilkan energi kimia
untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis
(anabolisme), gerak, dan pertumbuhan.
Contoh
Respirasi pada glukosa, reaksi sederhananya
C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + energi. (glukosa)
[Respirasi ialah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen.]
F. Sistem Pencernaan
Makanan sebagai sumber energi bagi tubuh
sudah dikemukakan pada pembahasan
sebelumnya. Makanan yang masuk ke dalam
tubuh akan mengalami perombakan dari
molekul kompleks menjadi molekul sederhana.
Perombakan ini akan menghasilkan sejumlah
energi. Zat makanan yang berperan sebagai
sumber energi adalah karbohidrat, lemak, dan
protein.
1. Pencernaan Karbohidrat dalam Tubuh
Karbohidrat setelah dicerna di usus akan diserap
oleh dinding usus halus dalam bentuk
monosakarida. Monosakarida dibawa oleh
aliran darah sebagian besar menuju hati dan
sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu
dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut.
Di dalam hati, monosakarida mengalami proses
sintesis menghasilkan glikogen, dioksidasi
menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk
dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang
memerlukan. 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, maka 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 energi kimia). Hormon yang mengatur
kadar gula dalam darah, yaitu sebagai berikut.
a. Hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas berfungsi menurunkan kadar glukosa dalam darah.
b. 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 hidrolisis protein,
antara lain pepsin, tripsin, kemotripsin,
karboksi peptidase, dan amino peptidase.Protein
yang telah dipecah menjadi asam amino,
kemudian diabsorpsi melalui dinding usus halus
dan sampai ke pembuluh darah. Setelah
diabsorpsi dan masuk ke dalam pembuluh
darah, asam amino tersebut sebagian besar
langsung digunakan oleh jaringan. Sebagian
lain, mengalami proses pelepasan gugus amin
(gugus yang mengandung N) di hati. Proses
pelepasan gugus amin ini dikenal dengan
deaminasi protein. Cermati skema berikut untuk
dapat memahami proses metabolisme protein
dalam tubuh.
Protein tidak dapat disimpan di dalam tubuh,
sehingga kelebihan protein akan segera dibuang
atau diubah menjadi zat lain. Zat sisa hasil
penguraian protein yang mengandung nitrogen
akan dibuang bersama air seni dan zat sisa yang
tidak mengandung nitrogen akan diubah
menjadi karbohidrat dan lemak. Oksidasi 1
gram protein dapat menghasilkan energi 4
kalori. Kelebihan 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
Kekurangan protein pun tidak baik bagi tubuh.
Gangguan kekurangan protein biasanya terjadi
bersamaan dengan kekurangan karbohidrat.
Gangguan tersebut dinamakan busung lapar
atau Hunger Oedema (HO). Ada dua bentuk
busung, yaitu (a) kwashiorkor dan (b)
marasmus. Perhatikan gangguan pertumbuhan
yang terjadi pada penderita kwashiorkor dan
marasmus pada Gambar 5.27
3. Pencernaan Lemak dalam Tubuh
Di dalam tubuh, lemak mengalami metabolisme.
Lemak akan dihidrolisis 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.
Selanjutnya, senyawa tersebut akan diserap
jonjot usus dan akan terurai menjadi asam
lemak dan garam empedu. Asam lemak tersebut
akan bereaksi dengan gliserol membentuk
lemak. Kemudian, diangkut oleh pembuluh
getah bening usus menuju pembuluh getah
bening dada kiri. Selanjutnya, ke pembuluh
balik bawah selangka kiri.
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.
Sumber: BS IPA kelas 7 semester 1
