Bioenergi kehidupan manusia

2. BIOENERGITIKA
• Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah
ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang
menyertai reaksi biokimia.
• Bioenergetika adalah studi tentang proses
bagaimana sel menggunakan, menyimpan dan
melepaskan energi. Komponen utama dalam
bioenergetik adalah transformasi energi, atau
konversi energi dari suatu bentuk ke bentuk energi
yang lain.

3. • Sistem nonbiologik dapat menggunakan
energi panas untuk melangsungkan
kerjanya. energi panas dapat diubah menjadi
energi mekanis atau energi listrik.
• Namun sistem biologik bersifat isotermik
(suhu tubuh konstan) dan menggunakan
energi kimia untuk memberikan tenaga bagi
proses kehidupan.

4. Pada ilmu kimia telah dikenal
adanya :
1. Reaksi eksergonik adalah reaksi yang
menghasilkan atau membebaskan
energi.
2. Reaksi endergonik adalah reaksi yang
memerlukan energi dalam bentuk panas.
3. Coupling reaction adalah Kedua reaksi
tersebut saling berkaitan

5. Eksergonik & Endergonik
• Perubahan metabolit A menjadi metabolit B  terjadi
dgn pelepasan energi dikaitkan dengan reaksi lain yg
memerlukan energi utk mengubah metabolit C menjadi
metabolit D
• Sejumlah energi yg dilepaskan pada reaksi degradasi
dipindahkan ke reaksi sintesis dlm bentuk bukan panas
E.
B
e
b
a
s
D
C B
A
Panas
Energi
Kimia
A ke B  Eksergonik
C ke D  Endergonik
A + C  B + D + Panas
Menghasilkan
Panas
Menghasilkan
Energi kimia

6. Coupling reaction
• Pembentukan senyawa antara
• Keuntungan adanya senyawa antara
: Dapat mengendalikan kecepatan
reaksi

7. Coupling mechanisme
• Pembentukan senyawa kaya energi (~e).
• (~E) menangkap energi dari reaksi eksergonik kemudian
dialihkan pada reaksi endergonik.
1
2
3
4
Reaksi
Eksergonik
Reaksi Endergonik
Sinetesis
Transport aktif
Kontraksi otot
Eksitensi saraf
E

8. Energi bebas
• Energi Bebas merupakan energi dalam suatu
sistem yang tersedia untuk melakukan kerja.
• Perubahan energi bebas (∆G) : adalah bagian
dari perubahan energi total pada sistem yang
dapat melakukan kerja, yaitu energi yang
bermanfaat
• Satu sistem yg berbentuk satu reaksi kimia
yaitu zat A yang berubah menjadi zat B 
pada perubahan itu terjadilah perubahan energi
bebas

9. Hukum termodinamika yang digunakan
pada sistem biokimia
Hukum Termodinamika I:
“energi total suatu sistem, ditambah energi sekitarnya,
adalah konstan.”  juga merupakan hukum
penyimpanan energi
Berarti: dalam seluruh sistem, energi tidak pernah hilang
atau bertambah selama perubahan, tetapi energi dapat
dipindahkan dari satu bagian ke bagian lainnya atau
dapat diubah menjadi bentuk energi lain.
Misal:
Energi kimia diubah menjadi panas, listrik, radiasi atau
energi mekanik

10. Hukum Termodinamika II:
“entropi total suatu sistem harus meningkat bila proses
terjadi spontan”
Entropi: menyatakan besarnya perubahan suatu sistem dan
menjadi maksimum sewaktu sistem mencapai
keseimbangan
Entropi: derajat ketidak teraturan atau keteracakan sistem.
Dalam keadaan suhu & tekanan konstan, hubungan antara
perubahan energi bebas (∆G) suatu sistem yg bereaksi dan
perubahan entropi semesta (sistem + lingkungan) (∆S)
adalah:
∆G = ∆H – T∆S
∆ H : perubahan pada entalpi
T : Suhu absolut

11. Dalam keadaan reaksi
biokimia:
∆G = ∆H – T∆S
1. Jika G negatif (< 0), reaksi disebut eksergonik. Reaksi
ini berlangsung secara spontan dengan kehilangan energi
bebas, dan reaksi kebalikanya tidak akan dapat
berlangsung.
2. Jika G positif (> 0), reaksi disebut endergonik. Reaksi
tidak akan terjadi secara spontan ke kanan, dan reaksi
kebalikannya akan berlangsung secara spontan. Jika ∆G
besar, maka sistem adalah stabil dengan sedikit atau tidak
ada kecenderungan untuk terjadi reaksi,
3. Jika G sama dengan 0, reaksi berada dalam keadaan
keseimbangan, tidak ada perubahan yang terjadi.

12. PERANAN ATP
 ATP  adl suatu nukleotida trifosfat yang
mengandung adenin, ribosa, dan 3 gugus fosfat.
 Peranan atp sebagai pembawa energi terletak
pada gugusan trifosfat yg mengandung 2 ikatan
fosfoanhidrid. hidrolisis ikatan ini akan
melepaskan banyak energi bebas.
 Pada semua proses  ATP memegang peranan
utama dlm pemindahan energi bebas dr proses-
proses eksergonik ke proses-proses
endergonik.

13.  ATP mempunyai peranan dalam pemindahan radikal
fosfat
 Peranan ATP dalam bioenergetika biokimia
diperlihatkan pada percobaan yang menunjukkan
bahwa ATP & kreatin fosfat dipecah selama konstraksi
otot & disintesis kembali yang tergantung pada suplai
energi dari proses-proses oksidatif
 Pada reaksinya dalam sel, ia berfungsi sebagai
kompleks Mg2+

15.  ATP
O P O ~P O ~P O
O O O
O-
O- O-
 ADP O P O ~P
O O
O-
O-
O-
 AMP O P O
O
O-

16. ADENIN
GULA :
RIBOSA
TIGA GUGUS
FOSFAT
STRUKTUR ATP

18.  Rumus empiris:
C10H16N5O13P3
 Rumus kimia:
C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H
 ADP dan Pi beda: kalau adp
mengandung adenin & ribosa.
Itu termasuk organik karena
masuk ke organ,
 Kalau Pi itu memisahkan diri
menjadi Pi sendiri, itu
termasuk anorganik.
 Pentingnya fosfat pd metabolisme menjadi jelas
setelah ditemukan detail kimia dari glikolisis &
peranan ATP, ADP dan fosfat anorganik (Pi) pada
proses ini.

19. fosfat berenergi tinggi
 Utk menunjukkan adanya gugus fosfat berenergi
tinggi Lipmann mengemukan simbol ~ P, 
menunjukkan ikatan fosfat berenergi tinggi.
 Simbol ~ P  menunjukkan bahwa gugus yang
melekat pada ikatan, pada saat peralihan
pada suatu akseptor yang tepat, akan
mengakibatkan pemindahan kuantitas energi
bebas yang lebih besar.
 ATP  mengandung 2 gugus fosfat berenergi
tinggi dan ADP mengandung satu, sedangkan
ikatan fosfat AMP adalah dari jenis energi
rendah krn ikatan ester normal

20. sumber utama ~ P
• Sumber ~ P yang paling besar pada organisme
aerobik adl dr reaksi yg dikatalisis oleh ATP
sintetase  yg akibatnya membalikkan
hidrolisis ATP
 energi bebas yg mengendalikan proses ini
berasal dari reaksi oksidasi rantai pernapasan
mitokondria
 Proses fosforilasi oksidatif adl bagian dari
mekanisme dalam sel yg bekerja utk mencapai
penyimpanan energi atau pengikatan energi.

21. • Sumber kedua adl glikolisis, membentuk total
dua ~ P yang terjadi pada reaksi pemecahan
glukosa menjadi laktat.
 1 molekul glukosa yg dikatabolisme akan
membentuk 2 gugus fosfat berenergi tinggi,
yaitu 2 mol ATP
• Sumber ketiga adl siklus asam sitrat, dimana
satu ~ P dihasilkan langsung pada konversi
suksinil ko-A menjadi suksinat.
• Contoh senyawa energi tinggi:
Adenosin Trifosfat, ADP, 1,3 difosfo asam gliserat,
fosfoenol piruvat, fosfo guanidin, asetil fosfat,
arginin fosfat, keratin fosfat

22. PERANAN FOSFAT BERENERGI TINGGI DLM
BIOENERGETIKA & PENANGKAPAN ENERGI
 Utk mempertahankan proses kehidupan, organisme
mendapatkan suplai energi bebas dari lingkungannya
 Organisme autotropik  adalah organisme yang mampu
menyediakan/mensintesis makanan sendiri
Misal:
Tumb. hijau menggunakan energi matahari
• Organisme heterotropik  organisme yang
memanfaatkan bahan-bahan organik sebagai
makanannya dan bahan tersebut disediakan oleh
organisme lain. Yang tergolong heterotrof adalah
manusia, hewan, jamur, dan mikroba