Bioenergetika Biokimia

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.      ∆G^o < 0, reaksi berlangsung spontan dan berlanjut pada keadaan setimbang.

2.      ∆G^o = 0, reaksi pada kesetimbangan dinamik.

3.      ∆G^o > 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.