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/H
Dimana K =
Efisiensi
H = Energi total ( dalam kalori) pada waktu kerja
W = Usaha dinyatakan dalam KgM
Dengan 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 massa
II. Pengaruh Konsumsi
Cabai dalam Metabolime Tubuh
Makanan 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 capsaisin tidak 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 hypotalamus
dirangsang 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.
0 komentar:
Posting Komentar