Metabolisme dan Hukum Pertama Termodinamika

Apabila Anda melakukan kerja, seperti berjalan, berlari, atau mengangkat benda, maka Anda membutuhkan energi. Energi juga dibutuhkan untuk pertumbuhan, yaitu untuk membuat sel-sel baru dan mengganti sel-sel lama yang telah mati. Banyak proses perubahan bentuk energi yang terjadi dalam satu organisme, dan proses ini disebut sebagai metabolisme.

Metabolisme adalah istilah yang dipakai untuk mengidentifikasikan perubahan yang terjadi dalam kehidupan organisme yang bernyawa. Dalam arti luas, metabolisme sinonim dengan jumlah total reaksi kimia atau fisika yang diperlukan untuk kehidupan. Metabolisme juga dipakai dalam batasan untuk menunjukkan serangkaian reaksi dari tipe-tipe makanan (food stuff) atau derivatnya.

Terdapat perubahan bentuk energi berkelanjutan dalam tubuh ketika bekerja ataupun tidak. Kita dapat menerapkan hukum termodinamika pertama, ΔU = Q – W untuk semua organisme. Dimana ΔU adalah perubahan cadangan energi, Q adalah kalor yang hilang atau diperoleh , dan W adalah kerja yang dilakukan oleh tubuh dalam berbagai kegiatan. Jika hasilnya tidak berupa penurunan energi dalam tubuh (dan temperatur), energi harus ditambahkan untuk mengimbangi kekurangan energi. Energi dalam tubuh tidak dipertahankan oleh aliran kalor Q ke dalam tubuh. Biasanya, temperatur tubuh lebih tinggi dari lingkungannya, sehingga kalor mengalir keluar tubuh. Bahkan pada hari yang sangat panas ketika kalor diserap, tubuh tidak menggunakan kalor ini untuk menunjang proses vitalnya. Dengan demikian yang menjadi sumber energi adalah energi dalam (energi kimia) yang tersimpan dalam makanan. Pada sistem tertutup, energi dalam berubah hanya sebagai hasil aliran kalor atau kerja yang dilakukan.

Pada sistem terbuka, seperti hewan, energi dalam mengalir ke dalam atau keluar sistem. Ketika kita menyantap makanan, maka energi dalam masuk ke dalam tubuh kita, kemudian menaikkan energi dalam total U pada tubuh. Energi ini akhirnya dipakai untuk kerja dan aliran kalor dari tubuh menurut hukum pertama. Laju metabolisme adalah laju perubahan energi dalam pada tubuh menjadi kalor di dalam tubuh. Proses ini disebut sebagai laju metabolisme. Laju metabolisme dinyatakan dalam kJ/jam atau dalam J/s (watt). Laju metabolisme dapat mencapai nilai terendah 250-300 kJ/jam. Seseorang yang berjalan dengan tenang memiliki laju metobolisme sebesar 900 kJ/jam. Jika fisik seseorang tidak sehat, laju metabolism enya dapat mencapai 6000 kJ/jam atau lebih selama beberapa menit aktivitas berat.