PENDAHULUAN

Untuk mempertahankan proses kehidupaan, semua organisme harus memperoleh pasokan energi bebas dari lingkungannya. Yang dimaksud dengan energi bebas disini adalah suatu energi yang mampu melakukan suatu kerja pada kondisi suhu dan tekanan tetap. Pada organisme autotrof merangkaikan metabolismenya dengan proses eksergonik (reaksi yang melepaskan energi) sederhana tertentu dalam lingkungan sekitarnya.

Autotrof adalah organisme yang mampu mensintesis makanan sendiri, menggunakan energi dari matahari, dengan proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Semua tanaman dan beberapa bentuk bakteri datang di bawah kategori ini. Mereka juga dikenal sebagai produsen dalam rantai makanan, karena mereka mampu menghasilkan makanan mereka sendiri dan makanan ini secara langsung atau tidak langsung digunakan oleh anggota lain dari rantai makanan. Mereka mensintesis senyawa organik kompleks seperti karbohidrat, protein dan lemak, dari molekul anorganik sederhana, dengan bantuan energi cahaya atau dengan reaksi kimia anorganik.

Sebaliknya, organisme heterotrof memperoleh energi bebasnya melalui serangkaian metabolisme pada organisme tersebut denagn memecahkan molekul organik kompleks dalam lingkungannya. Organisme ini gagal untuk mensintesis makanan mereka sendiri dan tergantung pada produsen atau autotrof, untuk penyediaan senyawa organik yang diperlukan untuk pertumbuhan mereka. Sebagai heterotrof memperoleh energi dari produsen, mereka berfungsi sebagai konsumen dalam rantai makanan. Senyawa organik kompleks yang diproduksi oleh autotrof dipecah menjadi zat yang sederhana, yang memberikan energi ke heterotrof. Dalam semua proses ini, ATP memainkan peran sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik kepada endergonik. ATP merupakan nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa, dan tiga gugus fosfat. Dalam reaksinya didalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg2+.

Autotrof dan heterotrof – Perbedaan

Perbedaan utama antara autotroph dan heterotrof adalah bahwa autotrof dapat mensintesis makanan sendiri, sedangkan, heterotrof tidak bisa. Kebanyakan autotrof berisi pigmen klorofil, yang memainkan peran kunci dalam sintesis makanan. Klorofil tidak hadir di hampir semua heterotrof. Autptrophs memperoleh energi dengan mengubah bahan baku anorganik menjadi senyawa organik, sedangkan, heterotrof mengkonversi senyawa organik yang kompleks menjadi lebih sederhana untuk memperoleh energi.

Reaksi katabolik merpakan reaksi penguraian dimana pada reaksi tersebut terjadi proses pelepasan energi yang lebih besar daripada energi yang dibutuhkan untuk menjalankan suatu reaksi kimia. Sedangkan reaksi anabolik merupakan reaksi pembentukan dimana reaksi tersebutu membutuhkan energi yang besar daripada energi yang dilepaskan untuk menjalankan reaksi. Siklus yang terjadi dalam reaksi ini sebagai berikut:

ISI (ATP membawa energi dari reaksi katabolik menuju reaksi anabolik)

Sel heterotrof memperoleh energi bebas dalam bentuk kimia, dari degradasi (reaksi katabolik) molekul nutrien (karbohidrat, protein, dan lemak) dan menggunakan energi ini untuk melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula menjadi molekul yang lebih kecil, untuk melakukan kerja mekanik seperti kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah yang berkonsentrasi tinggi. ATP berperan sebagai sneyawa utama yang menghubungkan reaksi kimia penghasil energi dan reaksi yang membutuhkan energi. Selama katabolisme, sebagian dari energi bebasnya diambil untuk membuat ATP dari ADP dan fosfat, yang mana dalam proses ini memerlukan input energi bebas. ATP yang dihasilkan kemudian memberikan sejumlah energi kimianya kepada proses-proses reaksi kimia lainnya (anabolisme) yang memerlukan energi.

Nutrien penghasil energi

Karbohidrat, lemak, protein, asam nukleat

Katabolik Produk miskin energi

NH3 , CO2 , H2O

ADP dan fosfat anorganik

molekul pemula

asam amino, monosakarida, asam lemak serta basa nitrogen

Anabolisme:

1. Biosintesis2. Kontraksi motilitas3. Transport aktif4. Pemindahan informasi

genetik

ATP dan NADPH

Katabolik

Gugus fosfat terminal dapat dipindahkan secara enzimatis dalam reaksi kimianya kepada berbagai senyawa penerima fosfat. Suatu enzim khusus yang dikenal sebagai kinase mengkatalisis pemindahan senyawa fosfast dari senyawa fosfat berenergi tinggi tersebut yang biasanya dilambangkan dengan X-P, kepada ADP membentuk ATP. Pada tahap selanjutnya kinase khusus lainnya mengkatalisa pemindahan senyawa fosfat terminal dari ATP ke suatu molekul penerima, katakanlah Y, yang kandungan energinya meningkat pada saat senyawa ini mengikat fosfat menjadi Y-P. Kedua reaksi ini dapat dituliskan sb:

X-P + ADP → X + ATP

ATP + Y → ADP + Y-P

Pengaruh akhir dari kedua reaksi ini yang dihubungkan oleh senyawa antara ATP adalah pindahnya energi kimia dari X-P menuju Y melalui pemindahan gugus fosfat. ATP, ADP, dan AMP merupakan suatu nukleotida yang etrdiri dari basa purin, adenin, dan gula 5-karbon yaitu D-ribosa, serta gugus fosfat. Nukleotida tidak hanya terdapat dalam sitosol sel namun juga terdapat dalam mitokondria dan inti sel, jadi pada bagian-bagian sel tersebut terjadi reaksi pembentukan ATP.

Terdapat dua senyawa penting pemberi gugus fosfat kepada ADP yaitu 3-fosfogliseroil fosfat dan fosfoenolpiruvat. Keduanya dibentuk dari reaksi pemecahan glukosa menjadi laktat yang menghasilkan energi yang disebut dengan proses glikolis

Sebagian besar energi bebeas yang dilepaskan pada degradasi glukosa menjadi laktat disimpan dalam kedua senyawa diatas (ADP dan ATP). Di dalam sel, senyawa fosfat berenergi tinggi tidak mengalami hidrolisis, melainkan dipindahkan ke ADP, sehingga menghasilkan ATP, oleh kerja kinase spesifik (fosfogliserat kinase).

Pembentukan dua jenis senyawa antara fosfat super tinggi pada pemecahan glukosa menjadi laktat yang menghasilkan energi. Masing-masing memberikan gugus fosfat kepada ADP untuk membentuk ATP.

Reaksi diatas merupakan reaksi pembentukan ADP dari ATP dengan bantuan enzim heksokinase. Pembentukan ADP dimulai dari D-glukosa yang menghasilkan D-glukosa-6-fosfat.