BIOENERGETIKA

SYAIFUL BAHRI

BIOENERGETIKA DAN ATP

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggu-nakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

HUKUM TERMODINAMIKA 1

• Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya.

HUKUM TERMODINAMIKA 2• Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus

meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati. Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam persamaan:

• ΔG = ΔH – TΔS

• Keterangan: ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut.

Peran Senyawa Fosfat Berenergi Tinggi

• Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe2+ Fe3+. Sebaliknya organisme heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks.

• Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat (lihat Gambar 3.1). Dalam reaksinya di dalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg2+

SIKLUS ENERGI

Energi bebas baku hasil hidrolisis beberapa senyawa organofosfat yang memiliki peran penting dalam biokimia

SENYAWA ATP

3 Sumber Utama ~℗ yang Berperan dalam Konservasi atau Penangkapan Energi.

• Fosforilasi oksidatifFosforilasi oksidatif adalah sumber ~℗ terbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.

• GlikolisisDalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua ~℗ yang terjadi akibat pembentukan laktat

• Siklus asam sitratDalam siklus asam sitrat satu ~℗ dihasilkan langsung pada tahap suksinil tiokinase.

FUNGSI ENERGI ATP

• Untuk oksidasi molekul penghasil energi dalam reaksi katabolisme

• Untuk reksi anabolisme dalam sintesa senyawa (biosintesa)

• Energi osmosa (pengangkutan)• Energi mekanik (kontraksi otot)• Energi listrik pada sistim saraf• Energi sinar (bioluminense) pada kunang2

DASAR ATP SENYAWA ENERGI• Jumlah bentuk resonansi struktur hasil hidrolisis

lebih banyak dari reaksi• Proses hidrolisis mengakibatkan turunannya

tolakan elektrostatik dalam struktur molekul• Terjadinya tautomerasi ketoenol pada struktur

hasil reaksi, merupakan faktor penting menunjang perubahan energi bebas dari hidrolisis

• Proses hidrolisis menghasilkan muatan yang sama shg reaksi tidak bisa kembali

• Sifat hidratasi yang lebih besar senyawa hasil reaksi dibanding pereaksi

Menghitung energi ATP heksokinase

1. ATP + Glukosa Glukosa 6 P + ADP - 4,0 kkalmol-

Glu 6 P pospatase

Glukosa 6 P + H2O Glukosa + Pi - 3.3 kkal mol- + ATP + H2O ADP + Pi - 7,3 kkal mol-

2. Glutamat + NH3 + ATP Glutamin+ ADP + Pi - 3,9 kalmol Glutamin + H2O Glutamat + NH3 - 3,4 kkalmol + ATP + H2O ADP + Pi - 7,3 kkal mol