Hubungan Termodinamika dan Kalor dalam Metabolisme

I. Aplikasi Termodinamika dalam Biologi.Termodinamika adalah kajian mengenai hubungan panas, kerja, dan energi dan secara khusus perubahan panas menjadi kerja. Semua mahluk hidup melakukan pekerjaan. Tumbuh-tumbuhan melakukan pekerjaan ketika mengangkat air dari akar ke cabang-cabangnya, hewan melakukan pekerjaan ketika berenang, merayap, berlari, terbang, dan sebagainya. Kerja juga terjadi ketika pemompaan darah melalui pembuluh darah dalam tubuh dan pada pemompaan ion-ion melewati dinding sel. Semua kerja ini diperoleh dari pengeluaran energi kimia yang disimpan dalam makanan yang dikonsumsi oleh mahluk hidup.Pengaturan temperatur adalah suatu pengaturan secara kompleks dari suatu proses fisiologi dimana terjadi keseimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas, sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.Organisme homotermal secara umum memiliki temperatur tubuh yang konstan walaupun suhu lingkungan berubah. Hal ini terjadi karena ada interaksi berantai antara pembentukan panas dan kehilangan panas. Kedua proses ini dalam keadaan tertentu aktifitasnya diatur oleh susunan syaraf pusat yang mengatur metablisme, sirkulasi darah, respirasi dan kerja otot-otot skeletal. Kontraksi otot banyak menghasilkan panas, rumusnya dapat ditulis:K = W/HDimana      K = Efisiensi                  H = Energi total ( dalam kalori) pada waktu kerja                  W = Usaha dinyatakan dalam KgMDengan mengetahui temperatur kulit rata-rata, dapat ditentukan temperatur tubuhnya. Kuantitas temperatur tubuh ini berkaitan dengan panas yang tertampung di dalam tubuh manusia ( heat storage ). Untuk menghitung banyaknya panas yang tertampung dalam tubuh manusia harus menghitung perubahan temperatur tubuh rata-rata dikalikan dengan panas spesifik dan massa tubuh, maka akan diperoleh persamaan:Heat storage = temperatur change x spesifik heat x massaII. Pengaruh Konsumsi Cabai dalam Metabolime TubuhMakanan mempunyai hubungan dengan aktifitas kelenjar keringat, makanan merupakan salah satu faktor yang sangat berperan sebagai pemicu keluarnya keringat.  Makanan yang masuk ke dalam darah mempengaruhi proses metabolisme sel tubuh. Proses tersebut bisa berlangsung lebih cepat jika makanan yang masuk tergolong merangsang. Misalnya, makanan pedas atau makanan bersuhu tinggi.Salah satu komponen yang ada dalam cabai dikenal dengan nama capsaicin. Komponen kimiawi tersebut bersifat merangsang atau menstimulasi reseptor saraf pada mulut manusia dan mempengaruhi proses persarafan berikutnya dengan informasi kimiawi bahwa tubuh berada dalam keadaan panas. Hal tersebut selanjutnya akan membuat tubuh seakan berada ditengah panas matahari terik dan pengatur suhu alami tubuh kemudian akan dipicu untuk bereaksi melalui sinyal tubuh untuk mengaktifasi kelenjar keringat. Kulit kemudian akan berkeringat sebagai reaksi lebih lanjut yang juga dikenal sebagai efek diaforetik atau meluruhkan keringat termasuk sisa-sisa metabolisme tubuh.Salah satu sifat fisik dan kimia dari capsain adalah mudah larut dalam eter, benzen, kloroform dan air panas.Capsaisin (8-metil-N-vanilil-6-nonenamida) sebagai salah satu senyawa kimia yang terkandung di dalam cabai selain dapat memicu keluarnya keringat, senyawa ini juga dapat menyebabkan iritasi pada lidah berupa rasa panas. Inilah apa yang kita sebut sebagai “ rasa “ panas. Skala Scoville adalah skala yang diciptakan sebagai ukuran tingkat kepedasan suatu senyawa yang terkandung dalam makanan yang dikonsumsi.Struktur senyawa capsain itu sendiri :                                      (Brown, Christopher, Brent, Eric 1976)Dilihat dari bentuk senyawanya, walaupun terdapat beberapa gugus yang dapat menimbulkan ikatan hidrogen intermolekular, karena rantai karbon dan adanya gugus benzena yang menjadi dominan dari senyawa ini, senyawa capsaisintidak mudah larut dalam air, melainkan dalam pelarut non polar. Itulah sebabnya jika merasa pedas, meminum air putih tidak dapat banyak membantu untuk menghilangkan rasa pedas ini. Larutan yang paling tepat untuk melarutkan senyawa ini pada tubuh manusia adalah larutan yang dapat diterima oleh tubuh berupa emulsi asosiatif. Contoh dari zat ini adalah susu, dimana susu mengandung Kasein yang larut dalam air maupun senyawa non polar.Jika proses metabolisme sel tubuh berlangsung cepat karena mengkonsumsi makanan pedas, suhu tubuh akan meningkat. Sitokin (salah satu protein) pun terpicu muncul. Salah satu bahan yang tergolong sitokin adalah kalikrein (Hendaryono dan Wijayani 1994). Bahan itu berpengaruh terhadap pelebaran pembuluh darah yang menuju kelenjar keringat di kulit.Pengendalian suhu tubuh pada manusia terletak di hypotalamus (salah satu bagian otak). Bila hypotalamusdirangsang bahan tertentu, termostat di hypotalamus bisa naik atau malah turun. Parasetamol, sitokin dan antiprostaglandin bisa menurunkan set poin di hypotalamus. Akibatnya, tubuh berkeringat dan suhu tubuh turun. Keringat akan dikeluarkan lebih banyak jika seseorang makan pada lingkungan dengan suhu udara serta kelembapan yang tinggi, termasuk mengkonsumsi makanan atau minuman hangat yang suhunya lebih tinggi daripada suhu tubuh. Makanan pedas atau makanan yang mengandung bahan pemacu metabolisme akan membuat tubuh bereaksi, tubuh akan menetralisasi kondisi yang berubah dengan cepat tersebut dengan mengeluarkan keringat, sehingga terjadi keseimbangan antara produksi panas dan kehilangan panas, sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan.