BAB I
PENDAHULUAN
Energi merupakan materi yang sangat melimpah
di alam yang sangat dibutuhkan oleh manusia. Energi tidak dapat dimusnahkan
atau diciptakan tetapi dapat diubah bentuk dan kegunaannya. Di dalam ilmu
sains, energi dibagi menjadi tiga kelompok yaitu Biologis, Fisika dan Kimia.
Dalam ilmu Biokimia, bioenergetika menjadi
salah satu pengetahuan yang wajib dipelajari. Bioenergetika juga dapat disebut
thermodinamika yaitu perubahan energi dengan melibatkan reaksi kimia. Mulai
dari SD sampai duduk di bangku kuliah, bioenergetika wajib dipelajari namun
berbeda tingkat kesulitannya pada tiap jenjang pendidikan. Bioenergetika atau
thermodinamika merupakan bagian dari ilmu biokimia yang mempelajari tentang
transformasi (perpindahan) dan penggunaan energi.
Aktivitas manusia dalam
kehidupan sehari-hari selalu melibatkan proses metabolisme. Metabolisme menjadi
bagian yang sangat penting pula dalam kehidupan. Dengan bantuan energi melalui
berbagai macam reaksi kimia akan menghasilkan proses metabolisme yang terjadi
di dalam tubuh.
Metabolisme adalah transformasi energi dengan
menggunakan reaksi kimia. Metabolisme juga dapat diartikan sebagai semua reaksi
kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Metabolisme dibagi menjadi 2
macam yaitu Katabolisme dan Anabolisme. Katabolisme
merupakan reaksi pemecahan senyawa
kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa
sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Sedangkan
Anabolisme merupakan peristiwa perubahan senyawa
sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks.
Laju
metabolisme adalah jumlah total energi yang diproduksi dan dipakai oleh tubuh
per satuan waktu (Seeley, 2002). Laju metabolisme berkaitan erat dengan
respirasi karena respirasi merupakan proses ekstraksi energi dari molekul
makanan yang bergantung pada adanya oksigen (Tobin, 2005). Laju metabolisme
berkaitan erat dengan respirasi karena respirasi merupakan proses ekstraksi
energi dari molekul makanan yang bergantung pada adanya oksigen (Tobin, 2005).
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Bioenergetika
Bioenergetika atau termodinamika
biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai
reaksi biokimia. Reaksi ini diikuti oleh pelepasan energi selama sistem reaksi
bergerak dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yanng lebih
rendah. Sebagian besar energi dilepaskan dalam bentuk panas. Pada sistem
nonbiologik dapat menggunakan energi
panas untuk melangsungkan kerjanya dan dapat diubah menjadi energi
mekanik atau energi listrik. Sedangkan pada sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga
bagi proses kehidupan.
B. Energi Bebas dan Kesetimbangan
Energi bebas adalah jumlah maksimum energi yang
dibebaskan pada suatu proses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas.
Energi bebas dilambangkan dengan ∆G.
Sedangkan, kesetimbangan adalah dua reaksi yang terjadi pada kecepatan yang
sama dan tidak ada lagi perubahan konsentrasi.
Perubahan Energi
Bebas ∆G menunjukkan energi maksimum yang tersedia untuk melakukan kerja. Dalam hal ini, berguna bila sistem berubah dari suatu keadaan menjadi suatu
keadaan lain. Selama proses berlangsung, kemampuan kerja yang diukur dengan ∆G
ini makin berkurang, lama kelamaan menjadi nol (∆G=0), yaitu pada kondisi kesetimbangan. Pada kondisi
kesetimbangan ini tidak bisa melakukan kerja.
1. ∆Go < 0, reaksi
berlangsung spontan dan berlanjut pada keadaan setimbang.
2. ∆Go = 0, reaksi pada
kesetimbangan dinamik.
3. ∆Go > 0, reaksi spontan
berlangsung pada arah yang berlawanan.
C.
Reaksi Eksergonik dan Reaksi Endergonik
Reaksi yang dapat berlangsung
selalu menghasilkan energi bebas dan dinamakan reaksi eksergonik. Reaksi yang
memerlukan energi bebas adalah reaksi endergonik, reaksi seperti ini tidak
dapat berdiri sendiri. Reaksi-reaksi biologik biasanya merupakan gabungan reaksi
eksergonik yang menghasilkan banyak energi bebas dengan reaksi endergonik yang
memerlukan energi bebas. Tidak seluruh energi bebas reaksi eksergonik digunakan
oleh reaksi endergonik, sebagian akan dilepaskan agar reaksi total masih
bersifat eksergonik sehingga dapat tetap berlangsung.
a. Eksergonik (menghasilkan energi)
·
Oksidasi
bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein)
·
Fotosisntesis
·
Peragian
b. Endergonik (membutuhkan energi)
·
Gerakan-gerakan
mekanik
·
Sintesis
bahan sel
·
Pembentukan
gradien konsentrasi
·
Penyimpanan
bahan bakar
D.
Kaidah Termodinamika Biologi
1.
Kaidah pertama
termodinamika
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.
2. Kaidah kedua termodinamika
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.
BAB
III
PENUTUP
Biokimia
merupakan cabang ilmu yang mempelajari tentang makhluk hidup. Energi sangat
diperlukan oleh setiap makhluk hidup. Metabolisme merupakan transformasi energi dengan menggunakan reaksi
kimia. Metabolisme juga dapat diartikan sebagai semua reaksi kimia yang terjadi
di dalam tubuh makhluk hidup. Metabolisme dibagi menjadi 2 macam yaitu
Katabolisme dan Anabolisme.
Katabolisme merupakan reaksi pemecahan senyawa
kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa
sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Sedangkan
Anabolisme merupakan peristiwa perubahan senyawa
sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks.
Reaksi
yang dapat berlangsung selalu menghasilkan energi bebas dan dinamakan reaksi
eksergonik. Reaksi yang memerlukan energi bebas adalah reaksi endergonik,
reaksi seperti ini tidak dapat berdiri sendiri.
Kaidah pertama ini
merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi bahwa energi total sebuah
sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Kaidah kedua berbunyi bahwa entropi
total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan.
DAFTAR PUSTAKA
Mardiani, T. H. 2004. Bioenergetika
Dan Fosforilasi Oksidatif. Nasional. Vol.4(1):1-9
McGilvery, R.W., Goldstein, G.W. 1980. Biokimia Suatu Pendekatan Fungsional Edisi
Ketiga.
Airlangga University Press:Surabaya.
Schmitt, M., Siegwolf, R., Ekblad, A., et al.
2012. Effect of assimilate Supply on Root
and Microbial Components of Soil Respiration in a Mountain Grassland.
Geophysical Research Abstracts. Vol 14 (1) : 1-5.
Thenawijaya, M. 2006. Dasar-dasar
Biokimia. Jakarta:Erlangga.
Tobin,
A.J. 2005. Asking About Life. Canada:Thomson Brooks/Cole.
Laju
metabolisme adalah jumlah total energi yang diproduksi dan dipakai oleh tubuh
per satuan waktu (Seeley, 2002). Laju metabolisme berkaitan erat dengan
respirasi karena respirasi merupakan proses ekstraksi energi dari molekul
makanan yang bergantung pada adanya oksigen (Tobin, 2005). Laju metabolisme
berkaitan erat dengan respirasi karena respirasi merupakan proses ekstraksi
energi dari molekul makanan yang bergantung pada adanya oksigen (Tobin, 2005).
BAB II
1. ∆Go < 0, reaksi
berlangsung spontan dan berlanjut pada keadaan setimbang.
3. ∆Go > 0, reaksi spontan
berlangsung pada arah yang berlawanan.
C.
Reaksi Eksergonik dan Reaksi Endergonik
·
Fotosisntesis
b. Endergonik (membutuhkan energi)
·
Sintesis
bahan sel
·
Penyimpanan
bahan bakar
D.
Kaidah Termodinamika Biologi
ΔG = ΔH – TΔS
Reaksi
yang dapat berlangsung selalu menghasilkan energi bebas dan dinamakan reaksi
eksergonik. Reaksi yang memerlukan energi bebas adalah reaksi endergonik,
reaksi seperti ini tidak dapat berdiri sendiri.
Schmitt, M., Siegwolf, R., Ekblad, A., et al.
2012. Effect of assimilate Supply on Root
and Microbial Components of Soil Respiration in a Mountain Grassland.
Geophysical Research Abstracts. Vol 14 (1) : 1-5.