makalah pk bioenergetika

44
1 BAB I PENDAHULUAN I. Latar Belakang Makan merupakan salah satu ciri suatu makhluk hidup. Makanan yang diperoleh suatu makhluk hidup akan dicerna oleh sistem pencernaan dan akan menghasilkan energi. Energi merupakan kebutuhan dasar suatu organisme dalam menjalani kehidupannya. Setiap aktivitas yang dikerjakan oleh suatu organisme memerlukan energi, sehingga energi harus dipasok setiap saat oleh tubuh. Bioenergetika merupakan ilmu yang mengkaji mengenai kemampuan suatu organisme dalam mengelola sumber daya energinya (Campbell et al., 2002). Organisme merupakan suatu sistem yang terbuka, sehingga terdapat pengaruh energi dari lingkungan terhadap energi dari organisme tersebut. Dalam bioenergetika terdapat dua hukum yang mendasarinya yaitu hukum termodinamika pertama dan hukum termodinamika kedua, dimana kesimpulan dari kedua hukum ini adalah bahwa kuantitas energi di jagat raya adalah sama namun kualitasnya berubah-ubah (Campbell et al., 2002). Oleh karena itu, perlu adanya kajian mengenai bioenergetika agar dalam suatu reaksi dapat diketahui besarnya energi yang menyertai reaksi-reaksi biokimia.

Upload: nindya-sulistyani

Post on 28-Dec-2015

755 views

Category:

Documents


37 download

TRANSCRIPT

1

BAB I

PENDAHULUAN

I. Latar Belakang

Makan merupakan salah satu ciri suatu makhluk hidup. Makanan yang

diperoleh suatu makhluk hidup akan dicerna oleh sistem pencernaan dan akan

menghasilkan energi. Energi merupakan kebutuhan dasar suatu organisme dalam

menjalani kehidupannya. Setiap aktivitas yang dikerjakan oleh suatu organisme

memerlukan energi, sehingga energi harus dipasok setiap saat oleh tubuh.

Bioenergetika merupakan ilmu yang mengkaji mengenai kemampuan

suatu organisme dalam mengelola sumber daya energinya (Campbell et al., 2002).

Organisme merupakan suatu sistem yang terbuka, sehingga terdapat pengaruh

energi dari lingkungan terhadap energi dari organisme tersebut. Dalam

bioenergetika terdapat dua hukum yang mendasarinya yaitu hukum

termodinamika pertama dan hukum termodinamika kedua, dimana kesimpulan

dari kedua hukum ini adalah bahwa kuantitas energi di jagat raya adalah sama

namun kualitasnya berubah-ubah (Campbell et al., 2002). Oleh karena itu, perlu

adanya kajian mengenai bioenergetika agar dalam suatu reaksi dapat diketahui

besarnya energi yang menyertai reaksi-reaksi biokimia.

ATP merupakan suatu sumber energi pada organisme yang memanfaatkan

energi phosphatenya dalam membantu organisme melakukan aktivitasnya. Selain

itu ATP berperan penting dalam pengkopelan energi yang merupakan jembatan

yang menyatukan antara reaksi eksergonik dan endergonik sehingga tercipta

hubungan yang saling melengkapi atara kedua reaksi. Perlunya pembelajaran ini

adalah untuk mengetahui besarnya energi bebas dalam suatu reaksi sehingga dapat

menentukan jenis reaksi tersebut apakah reaksi spontan atau non-spontan dan

dapat mengetahui banyak energi yang dikonsumsi atau dihasilkan dari suatu

reaksi menggunakan dia hukum dasar bioenergetika yaitu hukum Termodinamika

pertama dan kedua.

II. Tujuan

Penulisan makalah ini bertujuan untuk:

2

1. Mengetahui dan memahami pengertian dari bioenergetika dan prinsip yang

mendasarinya.

2. Mampu memahami perbedaan penggunaan energi pada sistem biologis dan

non biologis.

3. Memahami dan menentukan reaksi eksergonik dan reaksi endergonik.

4. Memahami peran ATP dalam pemenuhan energi organisme secara teori

dan mekanismenya.

III. Rumusan Masalah

1. Menurut pendapat anda, mengapa makhluk hidup memerlukan energi?

2. Bioenergetika diterjemahkan sebagai suatu studi tentang perubahan energi

yang menyertai reaksi biokimia dalam sel. Dalam tinjauan tersebut

dapatkah anda menjelaskan pengertian sistem dan lingkungan, serta hal-

hal lain yang berkaitan dengannya?

3. Adakah perbedaan penggunaan energi untuk sistem biologi dan non-

biologi?

4. Dalam bioenergetika ini dikenal kaidah termodinamika dalam sistem

biologis yaitu hukum pertama dan hukum kedua termodinamika. Apa yang

anda ketahui tentang kedua hukum tersebut?

5. Apa yang anda ketahui tentang besaran-besaran termodinamika baik

besaran dasar maupun besaran turunan? Dan bagaimana pula penurunan-

penurunan persamaannya? Berikan salah satu contoh perhitungan

berkaitan denga besaran-besaran tersebut.

6. Apa yang Anda ketahui tentang reaksi yang berlangsung spontan?

Bilamana itu terjadi?

7. Apa yang Anda ketahui tentang reaksi eksergonik dan endergonik?

Dapatkah Anda memberikan contoh reaksi-reaksi yang terlibat di

dalamnya?

8. Terkait dengan bacaan diatas, menurut Anda mengapa senyawa fosfat

diperlukan dalam sistem biologis?

9. Sebagai senyawa pembawa energi, fosfat digolongkan sebagai Low 

3

Energi Phosphates (LEP) dan High Energi Phosphates (HEP), apa yang 

anda ketahui  tentang  keduanya?

10. Dalam sistem biologis, ATP memungkinkan reaksi terjadi dengan cara 

memberikan energi fosfatnya. Dapatkah anda menjelaskan mekanisme rea

ksi yang terjadi?

4

5

BAB II

JAWABAN PERTANYAAN

1. Menurut anda, mengapa makhluk hidup membutuhkan energi?

Jawab :

Gambar 1. Siklus Energi pada Makhluk Hidup

(Sumber: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)

Makhluk hidup membutuhkan energi untuk melakukan aktivitas hidupnya.

Untuk mendapatkan energi, makhluk hidup memperolehnya dari sumber energi.

Sumber energi dapat diperoleh dari makanan, dimana melalui makanan makhluk

hidup menghasilkan energi berupa panas yang berperan dalam menghangatkan

suhu tubuh. Makhluk hidup juga memperoleh energi dari cahaya matahari.

Cahaya matahari dibutuhkan untuk menghangatkan tubuh makhluk hidup dan

khusus untuk organisme autotrof, cahaya matahari dibutuhkan untuk proses

fotosintesis. Dengan bantuan energi dari sinar matahari, organisme autotrof akan

mengubah zat-zat anorganik menjadi senyawa kompleks yang merupakan sumber

makanan dan nantinya akan menjadi sumber energi bagi organisme heterotrof.

6

Tanpa energi, makhluk hidup tidak dapat melakukan aktivitas hidupnya

karena apabila makhluk hidup tidak memiliki energi, maka tubuh makhluk hidup

tidak akan memiliki tenaga untuk berfungsi menjalankan kegiatan sehari-hari.

Energi digunakan untuk menggerakkan otot-otot yang ada sehingga makhluk

hidup dapat bergerak. Dengan demikian, hal-hal yang dilakukan sehari-hari

seperti berjalan, menulis, duduk, dan lain sebagainya tidak akan dapat dilakukan

tanpa adanya energi yang menggerakkan otot-otot tubuh.

Energi juga dibutuhkan untuk mengatur sistem-sistem yang ada di dalam

tubuh makhluk hidup. Makhluk hidup tersusun atas sistem-sistem yang kompleks

yang tidak luput dari kebutuhan energi. Sistem-sistem seperti sistem pernafasan,

sistem koordinasi, sistem pencernaan, sistem peredaran darah dan lain sebagainya

memerlukan energi untuk dapat bekerja dengan baik.

Selain itu, energi pada makhluk hidup digunakan untuk menjaga suhu

tubuh karena dengan suhu tubuh yang terjaga, maka sistem-sistem yang berada

dalam tubuh makhluk hidup menjadi tidak terganggu.

2. Bioenergetika diterjemahkan sebagai suatu studi tentang perubahan

energi yang menyertai reaksi biokimia dalam sel. Dalam tinjauan tersebut,

dapatkah anda menjelaskan pengertian sistem dan lingkungan, serta hal-hal

lain yang berkaitan dengannya?

Jawab:

Gambar 2. Sistem dan Lingkungan secara Umum

(Sumber: www.splung.com)

7

Secara umum, sistem adalah segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian

dalam mempelajari perubahan energi dan berubah selama proses berlangsung.

Lingkungan adalah benda-benda yang berada di luar dari sistem tersebut. Diantara

sistem dan lingkungan, terdapat dinding pembatas yang lebih dikenal dengan

batas sistem (sistem boundary).

Sistem sendiri terdiri atas berbagai macam, antara lain:

Sistem Terbuka

Sistem terbuka merupakan sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran

energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Contoh dari sistem

terbuka adalah saat kita merebus air.

Sistem Tertutup

Sistem tertutup adalah sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi

(panas dan kerja) akan tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan.

Contoh dari sistem tertutup adalah air yang dibiarkan pada gelas tertutup.

Sistem Terisolasi

Sistem terisolasi adalah sistem yang tidak mengakibatkan terjadinya pertukaran

panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contoh dari sistem terisolasi adalah

air yang disimpan dalam termos.

Pada energi, terjadinya perpindahan energi pada sistem dan lingkungan

dapat digambarkan seperti berikut:

Gambar 3. Perpindahan Energi pada Sistem dan Lingkungan. a.

Perpindahan energi dari sistem ke lingkungan, dan b. Perpindahan energi

8

dari lingkungan ke sistem.

(Sumber: Lewis, Thinking Chemistry)

Gambar (a), bahan bakar bereaksi dengan gas oksigen di udara dan

menimbulkan panas di sekelilingnya. Pada proses ini terjadi perpindahan energi

dari sistem ke lingkungan. Pada Gambar (b), daun yang berklorofil berfungsi

sebagai sistem akan menyerap sinar matahari dan CO2 dari lingkungan, karbon

dioksida bereaksi dengan air membentuk karbohidrat dan gas oksigen dalam

proses fotosintesis. Pada proses ini terjadi perpindahan energi dari lingkungan ke

sistem. Berdasarkan ini maka sistem adalah segala sesuatu yang dipelajari

perubahan energinya, sedangkan lingkungan adalah segala yang berada di

sekeliling sistem. Dalam ilmu kimia, sistem adalah sejumlah zat yang bereaksi,

sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar zat-zat tersebut misalnya

tabung reaksi.

Berdasarkan arah berpindahnya kalor dalam sistem dan lingkungan, maka

reaksi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.

Dikatakan reaksi eksoterm (berasal dari kata eks (keluar) dan therm (panas))

apabila kalor berpindah dari sistem ke lingkungan, artinya sistem melepas kalor.

Adapun reaksi endoterm terjadi apabila sistem menyerap kalor atau kalor

berpindah dari lingkungan ke sistem.

a. Reaksi Eksoterm

Setiap kali selesai makan nasi, badan akan menjadi gerah karena  nasi yang

dimakan akan bereaksi dengan oksigen yang dihirup dengan reaksi seperti berikut:

Persamaan termokimianya:

Energi dalam bentuk panas yang dilepas tubuh inilah yang menyebabkan

9

gerah. Di dalam reaksi eksoterm, panas berpindah dari sistem ke lingkungan,

karenanya panas dalam sistem berkurang sehingga DH-nya bertanda negatif.

Secara matematis, DH dirumuskan sebagai berikut: DH = DH hasil reaksi – DH

pereaksi Karena hasilnya negatif, berarti DH hasil reaksi lebih rendah dari DH

pereaksi, dan digambarkan dalam diagram berikut:

Gambar 4. Diagram Reaksi Eksoterm. Arah panah ke bawah menunjukkan

bahwa energi semakin berkurang karena sebagian terlepas.

(sumber: Lewis, Thinking Chemistry)

b. Reaksi Endoterm

Reaksi endoterm merupakan kebalikan dari reaksi eksoterm. Dalam reaksi

ini, sistem menyerap kalor dari lingkungan sehingga harga entalpi reaksinya

bertambah besar dan DH-nya berharga positif, atau DH hasil reaksi– DH pereaksi

> 0. Karena hasilnya positif, berarti DH hasil reaksi lebih tinggi dari DH reaksi,

dan digambarkan dalam diagram berikut:

10

Gambar 5. Diagram Reaksi Endoterm. Arah panah ke atas menunjukkan

bahwa energi semakin bertambah karena sistem menyerap panas dari

lingkungan.

(sumber: Lewis, Thinking Chemistry)

3. Adakah perbedaan penggunaan energi untuk sistem biologi dan

sistem non-biologi?

Jawab:

Perbedaan antara sistem biologi dan sistem non biologi dapat dicermati dalam

tabel perbandingan berikut:

Sistem Biologi Sistem Non Biologi

Energi panas sebagian besar digunakan untuk mempertahankan suhu yang terbentuk dalam reaksi sehingga kebanyakan bersifat isotermal

Energi panas digunakan dalam sistem seperti dalam sistem isobarik, isokhorik, adiabatic

dan isotermal

Energi panas tidak dapat diubah menjadi energi mekanik dan energi listrik seperti

ATP dalam reaksi biokimia yaitu metabolisme sel

Energi panas dapat dikonversi menjadi energi mekanik atau energi listrik

Keterangan: Energi yang digunakan adalah energi bebas

Tabel 1. Perbandingan antara Sistem Biologi dan Sistem Non Biologi dalam

Pengambilan Energi

(Sumber: Dari berbagai sumber)

4. Dalam bioenergetika ini dikenal kaidah termodinamika dalam sistem

biologis yaitu hukum pertama dan hukum kedua termodinamika. Apa yang

anda ketahui tentang kedua hukum tersebut?

Jawab :

Hukum Termodinamika merupakan salah satu cabang fisika teoritik yang

berkaitan dengan hukum pergerakan panas dan perubahan energi panas menjadi

bentuk-bentuk energi yg lain. Prinsip pertama dari hukum termodinamika adalah

hukum kekekalan energi, yang mengambil bentuk hukum kesetaraan panas dan

11

kerja. Sedangkan prinsip yang kedua adalah panas tidak dapat berpindah dari

benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas tanpa adanya perubahan

diantara kedua benda tersebut.

4.1. Hukum I Termodinamika

Hukum I Termodinamika sendiri berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan

dan dimusnahkan tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain”. Asumsi ini

menyatakan bahwa energi di dalam suatu benda dapat bertambah dengan cara

meningkatkan atau menambahkan kalor ke bedan dengan melakukan usaha pada

benda. Hukum pertama tidak membatasi arah perpindahan kalor yang dapat

terjadi. Berdasarkan hukum kekekalan energi maka Hukum I Termodinamika

dirumuskan:

∆ U=Q+W

∆ U=U 2−U 1

Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam sistem, Q adalah jumlah kalor

yang diserap sistem, dan W adalah kerja yang dlakukan sistem. Jadi, hukum

pertama termodinamika adalah prinsip yang diterapkan pada persamaan yang

mengandung koefisien berupan kalor, usaha dan energi dalam. Penerapan Hukum

Termodinamika I sendiri pada sistem biologis berlaku dimana total energi suatu

sistem termasuk lingkungannya adalah tetap (konstan), dan energi dapat berubah

dari satu bentuk ke bentuk lain. Sebagai contoh yaitu makanan yang kita makan

berupa energi kimia yang nantinya akan dicerna dan disimpan dalam ikatan fosfat

pada molekul ATP yang nantinya akan dipecah ketika kita melakukan aktivitas

fisik misalnya saat berlari energi yang dibebaskan melalui hidrolisis ATP akan

digunakan sebagai energi untuk berlari sisanya akan dilepaskan ke lingkungan

sebagai energi panas.

4.2. Hukum II Termodinamika

Hukum II merupakan pengembangan dari Hukum I Termodinamika yang

kemudian dalam penerapannya ditemukan banyak ketidaksesuaian dengan

kenyataan. Contohnya : Kalor tidak dapat kembai dari udara ke air secara spontan

padahal menerima perlakuan yang sama, hanya diletakkan pada ruangan terbuka.

(1)

(2)

12

Hukum II Termodinamika dibuat berdasarkan pernyataan-pernyataan yang

mendukung Hukum I Termodinamika. Rumusan pertama dari Hukum II

Termodinamika disampaikan oleh R.J.E Clausus yaitu “Tidak mungkin membuat

mesin yang bekerja dalam suatu siklus mengambil kalor dari sebuah reservoir

rendah dan memberikan pada reservoir bersuhu tinggi tanpa memerlukan usaha

dari luar”. Pernyataan ini menjelaskan sifat awal kalor yang tidak dapat

melakukan perpindahan apabila suhu dari sistem yang dituju lebih tinggi

dibandingkan suhu sistem awal. Kemudian Gagasan lain dari Hukum II

Termodinamika berasal dari Kelvin Planck yaitu “Tidak mungkin membuat mesin

dalam suatu siklus, menerima kalor dari sebuah reservoir dan mengubah

seluruhnya menjadi energi atau usaha luas “. Pernyataan ini didasarkan pada

mesin-mesin yang menghasil energi tidak sebanding dengan energi masukan. Hal

ini disebabkan oleh efisiensi mesin kalor tersebut. Pada hukum II termodinamika

dibuatlah suatu besaran baru yang disebut sebagai entropi, dimana entropi

merupakan besaran yang menyatakan banyaknya energi atau kalor yang tidak

dapat diubah menjadi usaha. Ketika suatu sistem menyerap sejumlah kalor dari

reservoir meningkat, maka entropi reservoirnya akan menurun. Perubahan entropi

dapat dinyatakan sebagai berikut :

∆ S=QT

Dari persamaan tersebut, dapat dinyatakan bahwa “ Tidak ada sebuah alat

atau mekanisme yang dapat mengkonversikan seluruh kalor yang diserap menjai

kerja yang dilakukan oleh sebuah sistem”. Hubungan antara hukum II

Termodinamika dibandingkan dengan Hukum I-nya adalah transformasi energi

yang dilakukan oleh sel tidak menghasilkan efisiensi 100%. Efisiensi Termal

dapat dihitung dengan persamaan :

EfisiensiTermal=Output Kerja BersihTotal Input Panas

=WQ¿

=1−Qout

Q¿

5. Apa yang anda ketahui tentang besaran-besaran termodinamika baik

besaran dasar maupun besaran turunan? Dan bagaimana pula penurunan-

(3)

(4)

13

penurunan persamaannya? Berikan salah satu contoh perhitungan berkaitan

denga besaran-besaran tersebut.

Jawab:

5.1. Besaran dasar Termodinamika.

a. Suhu

Suhu digunakan sebagai parameter kesetimbangan termal dan digunakan

dalam menghitung kalor yang dipindahkan, energi dalam dan entropi. Satuan

SI untuk suhu adalah Kelvin (K).

b. Tekanan

Tekanan terbagi menjadi 2 jenis :

i. Tekanan mutlak (absolute pressure) : tekanan yang diukur mulai dari acuan

tekanan vakum sempurna, dimana tekanan vakum sempurna 0 bar absolute (

0 bar absolute ).

ii. Tekanan gauge (bar g) : tekanan yang diukur mulai dari acuan tekanan udara

luar atmosfer, dimana tekanan udara luar atmosfer dianggap nol bar (0 bar

gauge) atau yang biasa hanya ditulis bar, yang biasanya kita kenal dengan

nilai 1 atm yaitu tekanan udara atmosfer pada permukaan laut dengan suhu

25oC. Satuan yang digunakan dalam pengukuran tekanan adalah barr, atm,

dan Pa. ( N/m2 adalah satuan SI )

c. Densitas dan Volume Jenis

Densitas adalah massa bahan per satuan volume. Volume jenis adalah

volume per satuan massa. Kemudian terdapat juga besaran yang disebut

specific gravity (berat jenis) yaitu perbandingan densitas bahan dengan densitas

air murni pada suhu dan tekanan (STP). Kondisi acuan ini yang digunakan

adalah tekanan udara luar dan suhu 0oC atau 25°C yang disebut suhu tekanan

normal. Satuan SI dari densitas adalah kg/m3, sedangkan untuk volume jenis

adalah m3/kg.

d. Energi, Kerja dan Panas

Energi adalah besaran yang menunjukkan kemampuan dalam melakukan

kerja. Energi keseluruhan atau total dari suatu sistem terdiri dari gabungan

14

energi dalam, potensial dan kinetik. Energi kinetik dan potensial sudah umum

kita dengarkan ketika mempelajari Fisika, dimana energi kinetik adalah energi

yang dipengaruhi oleh kecepatan dan energi potensial adalah energi yang

dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Energi dalam sendiri merupakan jumlah energi

total kinetik dari molekul-molekul dan energi potensial yang timbul akibat

adanya interaksi antara atom-atom penyusun suatu benda atau mahluk hidup.

e. Entalpi

Entalpi merupakan jumlah total dari energi potensial dan kinetik. Entalpi

dapat didefinisikan sebagai jumlah energi dalam dengan perkalian terhadap

tekanan dan volume sistem, yang dapat dinyatakan dengan:

H=U + PV

Dimana H adalah entalpi, U adalah energi dalam, P adalah tekanan dan V

adalah volume.

f. Entropi

Entropi (S) dianggap sebagai ukuran kuantitatif dari ketidakaturan. Entropi

total suatu sistem tertutup yang terisolasi hanya bisa tetap atau bertambah,

tetapi tidak pernah berkurang. Entropi total selalu tetap jika proses terjadi

secara reversible. Besarnya perubahan Entropi dalam suatu sistem dapat

dinyatakan dengan persamaan :

dS=dQT

g. Energi Bebas Gibbs

Energi bebas Gibbs (G) digunakan untuk menggambarkan perubahan

energi sistem. Energi Gibbs menunjukkan perubahan entropi total dari sistem.

Persamaan energi bebas Gibbs adalah

H = U + PV

G = U + PV – TS = H – TS

∆ G=∆ H−T ∆ S

Dimana U adalah energi internal, P tekanan, V volume, T temperatur dalam

Kelvin, S entropi, dan G adalah energi bebas.

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

15

5.2 Besaran Turunan Termodinamika

a. Kapasitas Panas

Kapasitas panas atau kapasitas kalor  (biasanya dilambangkan dengan

kapital C, sering dengan subskripsi) adalah besaran terukur yang menggambarkan

banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat (benda) sebesar

jumlah tertentu (misalnya 10C).

b. Koefisien Joule-Thomson

Koefisien Joule-Thomson yaitu koefisien yang menentukan laju perubahan

temperatur T terhadap tekanan P dalam proses Joule-Thomson (proses dengan

entalpi konstan), disimbolkan dengan MJ,T. Koefisien ini dapat dinyatakan dalam

volume gas, kapasitas panasnya dalam tekanan konstan, serta koefisien ekspansi

termal sebagai berikut:

Koefisien ini memiliki satuan °C/bar (K/Pa). Koefisien Joule-Thomson

bergantung pada jenis gas, dan pada temperatur serta tekanan gas sebelum

ekspansi.

c. Koefisien Kompresabilitas

Kompresabilitas adalah ukuran dari perubahan volume relative dari cairan

atau padat sebagai respon terhadap tekanan

β=−1V

∂ V∂ p

Dimana V adalah volume dan P adalah tekanan

d. Koefisien Ekspansi Isobarik

Koefisien ekspansi isobarik adalah kecendrungan materi untuk mengubah

volume dalam merespons perubahan suhu

α v=1V ( ∂V

∂ T )P

Subscript p mengindikasikan temperatur konstan selama ekspansi, dan subscript v

menekankan volumetrik (tidak linier).

Contoh soal :

(10)

(12)

(11)

16

2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27°C mengalami perubahan volume

dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan

usaha yang dilakukan gas helium!

Diketahui :

n = 2000/693 mol

V2 = 5 L

V1 = 2,5 L

T = 27°C = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :

W = nRT ln (V2 / V1)

W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )

W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

6. Apa yang Anda ketahui tentang reaksi yang berlangsung spontan?

Bilamana itu terjadi?

Jawab :

Proses spontan didefinisikan sebagai suatu perubahan yang dapat terjadi

tanpa bantuan dari luar. Perubahan spontan dapat dimanfaatkan untuk melakukan

kerja. Sebagai contoh, air menuruni bukit dapat digunakan untuk memutar turbin.

Sedangkan proses non spontan adalah proses yang hanya aka terjadi jika suatu

energi ditambahkan ke dalam sistem tersebut. Sebagai contoh, air dapat menaiki

bukit jika ada mesin pemompa, sebuah sel mengeluarkan energi untuk mensintesis

protein dari asam amino. Proses spontan akan membuat suatu sistem lebih stabil.

Proses spontan terjadi hanya jika proses tersebut meningkatkan ketidakteraturan

(entropi) jagat raya. Energi bebas merupakan sebuah kriteria yang diperlukan

dalam sistem biologis untuk mengukur perubahan yang terjadi di sekeliling

sistem. Energi bebas adalah bagian dari energi suatu sitem yang dapat melakukan

kerja ketika suhu didalam sistem itu benar-benar seragam. Organisme dapat hidup

hanya dengan menggunakan energi bebas yang diperoleh dari sekelilingnya.

Jumlah energi bebas suatu sstem disimbolkan dengan huruf G. Terdapat dua

komponen G : total energi sistem (H ) da entropinya (S).

G=H−TS (13)

17

T adalah suhu mutlak dalam Kelvin. T memperbesar nilai entropi.Persamaan

tersebut menjelaskan bahwa tidak semua energi yang ada di dalam sistem dapat

digunakan untuk melakukan kerja, sehingga harus dikurangi dengan energi total

dengan factor entropi untuk mendapatkan jumlah energi bebas. Sistem yang

cenderung berubah secara spontan menjadi lebih stabil adalah sistem yang

memiiki energi tinggi, entropi rendah, atau keduanya. Energi bebas suatu sistem

akan berkurang pada setiap proses spontan.

Perubahan energi bebas ketika sistem bergerak dari suatu keadaan ke

keadaan yang berbeda digambarkan oleh ∆ G :

∆ G=Gakhir−Gawal

atau

∆ G=∆ H−T ∆ S

Agar proses berjalan spontan maka sistem harus membebaskan energi

(penurunan H ¿, membebaskan keteraturan (peningkatan S¿, atau keduanya.

Ketika perubahan H dan S dijumlahkan maka nilai ∆ G harus bernilai negative.

Semakin besar ∆ G , maka kerja maksimum yang dapat dilakukan oleh proses

spontan semakin besar.

Terdapat hubungan antara energi bebas dan kesetimbangan termasuk

kesetimbangan kimiawi. Ketika reaksi berjalan menuju kesetimbangan, energi

bebas campuran reaktan dan produk akan menurun. Energi bebas meningkat

ketika suatu reaksi bergerak menjauhi kesetimbangan. Untuk reaksi yang berada

dalam kondisi setimbang maka nilai ∆ G=0, karena tidak ada perubahan netto

dalam sistem itu. Suatu proses adalah spontan dan dapat melakuka kerja ketika

menuju kesetimbangan (∆ G benilai negative) dan proses adalah non-spontan

ketika menjauhi kesetimbangan (∆ G bernilai positive).

7. Apa yang Anda ketahui tentang reaksi eksergonik dan endergonik?

Dapatkah Anda memberikan contoh reaksi-reaksi yang terlibat di

dalamnya?

Jawab :

Dalam metabolism reaksi kimiawi dibagi menjadi dua berdasarkan

perubahan energi bebasnya, yaitu reaksi eksergonik dan reaksi endergonik. Reaksi

(14)

(15)

18

eksergonik berlangsung dengan mengeluarkan energi bebas, dan nilai ∆ G negatif

karena campuran kimiawi kehilangan energi, sehingga reaksi eksergonik adalah

reaksi yan terjadi secara spontan. Contohnya adalah reaksi keseluruhan dari

respirasi sel.

C6H12O6 + 6 H2O →6 CO2 + 6 H2O

∆ G= - 686 kkal/mol (- 2870 kJ/mol)

Untuk tiap mol glukosa yang dirombak melalui respirasi dihasilkan 686

kilokalori energi yang bias digunakan untuk melakukan kerja. Karena energi harus

kekal, maka produk hasil reaksi menyimpan lebih sedikit 686 kkal energi bebas

dibanding dengan reaktan, energi ini didapatkan dengan menyerap sebagian besar

energi bebas yang terdapat di dalam gula.

Sedangkan reaksi endergonik merupaka reaksi yang menyerap energi

bebas dari sekelilingnya. Reaksi ini menyimpan energi bebas dalam molekul,

sehingga nilai ∆ G adalah positif. Reaksi seperti itu adalah reaksi non spontan, dan

besar ∆ G adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menggerakkan reaksi itu.

Contohnya adalah reaksi fotosintesis. Dalam proses fotosintesis, untuk dapat

menghasilkan gula dari karbondioksida dan air maka diperlukan nilai ∆ G=+686

kkal/mol karena pada respirasi sel memiliki ∆ G=−686 kkal/mol, sehingga

dilakukan penyerapan energi cahaya matahari. Ketidaksetimbangan metabolism

merupakan ciri-ciri makhluk hidup, karena apabila ∆ G=0 ,maka sel tidak dapat

melakukan kerja, akibatnya sel akan mati.

8. Terkait dengan bacaan diatas, menurut Anda mengapa senyawa

fosfat diperlukan dalam sistem biologis?

Jawab :

Transformasi energi kehidupan berlangsusng menurut dua hukum

termodinamika.

Termodinamika adalah kajian mengenai transformasi energi yang terjadi

dalam suatu kumpulan materi. Sistem dinyatakan sebagai objek yang dipelajari,

sedangkan lingkungan adalah daerah diluar sistem. Organisme termasuk ke dalam

sistem terbuka, sehingga dapat melakukan transfer dari sistem ke lingkungan

ataupun sebaliknya.

19

Terdapat dua hukum termodinamika yang mengatur transformasi dalam

organisme dan kumpulan materi lainnya. Hukum Termodinamika pertama

menyatakan bahwa “Energi dapat ditransfer dan ditransformasi, akan tetapi tidak

dapat diciptakan atau dimusnahkan”.

Sedangkan hukum termodinamika dua menyatakan bahwa “ setiap

transfer atau transformasi energi akan meningkatkan entropi jagat raya”. Setiap

transfer atau transformasi energi membuat jagat raya menjadi tidak terartur.

Kuantitas ketidakteraturan atau keacakan ini yang disebut denga entropi. Semakin

acak suatu kumpulan meteri maka semakin besar entropinya. Sebagian besar

bentuk teratur energi diubah menjadi energi panas.

Kesimpulan dari dua hukum adalah bahwa kuantitas energi di jagat raya

adalah sama namun kualitasnya tidak.

Dalam proses metabolisme terdapat ribuan reaksi kimiawi yang terjadi di

dalam sel. Enzim mengarahkan aliran materi melalui jalur-jalur metabolisme

dengan cara mempercepat tiap tahapan reaksi secara selektif. Beberapa jalur

metabolismemembebaskan energi degan mengubah molekul kompleks menjadi

molekul yang lebih sederhana yang disebut katabolisme, atau sebaliknya

membutuhkan energi yang disebut anabolisme. Dimana respirasi sel merupakan

proses utama dari katabolisme, sedangkan contoh dari anabolisme adalah sintesis

protein, karena merubah molekul sederhana menjadi molekul yang lebih

kompleks. Transfer energi dari katabolisme ke anabolisme disebut dengan

pengkopelan energi (energi coupling).

Bioenergetika adalah kajian tentang bagaimana organisme megelola

sumber daya energinya. Strategi kunci dari bioenergetika adalah pengkopelan

energi, penggunaan suatu proses eksergonik untuk menggerakkan suatu proses

endergonik. Molekul ATP berperan sebagai perantara untuk sebagian besar

pengkopelan energi di dalam sel.

Suatu sel melakukan tiga jenis kerja utama:

a. Kerja mekanis, seperti getaran slia, kontraksi sel otot, dll

b. Kerja transport, pemompaan bahan-bahan melewati membrane melawan

arah pergerakan spontan.

20

c. Kerja kimiawi, pendorongan reaks endergonik yang tidak akan terjadi

secara sponta, seperti sintesis polimer dari monomer.

Untuk menggerakkan kerja seluler, maka sumber energi ATP akan segera

bekerja. ATP memiliki suatu rantai yang mempunyai tiga fosfat yang berikatan

dengan ribose. Ikatan antara gugus fosfat pada ekor ATP dapat diputuskan melalui

hidrolisis, yang merupakan reaksi eksergonik, dan menghasilkan ADP karena

suatu molekul fosfat anorganik meninggalkan ATP, sehingga struktur ADP adalah

struktur yag lebih stabil dibandingkan dengan ATP.

Pelepasan energi bebas hanya sedikit memberi panas pada air

disekelilingnnya, namun pada sel keadaan seperti ini menjadi suatu penggunaan

sumberdaya energi yang tidak efisien dan berbahaya. Dengan bantua enzim

spesifik, maka sel itu akan mampu mengkopel energi hasil hidrolisis ATP secara

langsung ke proses endergonik dengan cara mentransfer suatu gugus fosfat dari

ATP ke beberapa molekul lain. Penerima gugus fosfat kemudian disebut

terfosforilasi. Kinci pengkopelan adalah pembentuka intermediet terfosforilasi

yang lebih reaktif jika dibandingkan molekul sebelumnya. Hampir semua kerja

seluler bergantung pada pemberian energi ATP ke molekul lain melalui transfer

gugus fosfat.

Contoh pada perubahan glutamate menjadi glitamin:

21

Gambar 6. Skema perubahan glutama menjadi glutamin dengan

menggunakan ATP

(Sumber: Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Jilid 1. Edisi

ke-5. Penerjemah: Rahayu Lestari. Jakarta: Erlangga.)

Pada gambar diatas menunjukkan adanya proses hidrolisis ATP yang

menghasilkan ADP dan satu atom P, kemudia atom P berikatan dengan Glutamat

untuk memberikan energi. Kemudian P menjadi perantara untuk proses

penggabungan glutaman dan amonia menjadi glutamin.

9.Sebagai senyawa pembawa energi, fosfat digolongkan sebagai Low Energi P

hosphates (LEP) dan High Energi Phosphates (HEP), apa yang anda ketahui t

entang keduanya?

Jawab :

Pada umumnya, senyawa fosfat di dalam sel dapat dibagi menjadi dua

golongan senyawa berenergi, senyawa fosfat berenergi tinggi dan senyawa fosfat

berenergi rendah. Hal ini tergantung dari besarnya harga negatif ∆ GO ' nya yang

dibandingkan dengan ∆ GO ' ATP. Senyawa fosfat berenergi tinggi seperti gliseroil

fosfat dan fosfoenolpiruvat (senyawa antara dari glikolisis) mempunyai ∆ GO '

hidrolisis lebih negatif daripada ∆ GO ' ATP. Sedangkan senyawa fosfat berenergi

rendah seperti glukosa 1-fosfat dan fruktosa 1-fosfat, mempunyai ∆ GO ' hidrolisis

kurang negatif daripada  ∆ GO ' ATP.

Di samping itu ada satu golongan lainnya yang termasuk senyawa

berenergi tinggi dan berperan sebagai cadangan energi kimia dalam sel otot,

yaitu fosfokreatin dan fosfoarginin. Kedua senyawa fosfat berenergi tinggi ini

terbentuk  langsung dengan perantaraan enzim dari ATP bila konsentrasi ATP di

dalam sel cukup besar (berlebih). Dalam hal ini meskipun ∆ GO ' hidrolisis

fosfokreatin dan fosfoarginin lebih negatif daripada ∆ GO ' ATP reaksi berlangsung

ke kanan karena terdapatnya konsentrasi ATP yang berlebih di dalam sel. Reaksi

akan berlangsung ke kiri bila proses metabolisme dalam sel memerlukan ATP.

9.1 Fosfat Berenergi Rendah

22

Tidak semua fosfat mengandung molekul yang mengandung energi cukup

untuk mengendalikan reaksi. Salah satu contoh fosfat berenergi rendah yaitu

AMP. Contoh lainnya yaitu hidrolisis glukosa 6 fosfat menjadi glukosa

Gambar 7. Reaksi Glukosa 6 fosfat menjadi Glukosa

(Sumber: Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Jilid 1. Edisi

ke-5. Penerjemah: Rahayu Lestari. Jakarta: Erlangga.)

∆ GO 'pada reaksi ini sekitar -14 Kj/mol. ∆ GO ' menghasilkan nilai negatif

untuk reaksi hidrolisis dibawah kondisi fisik. Bagaimanapun, nilai negatif ∆ GO '

biasanya tidak cukup untuk mengendalikan reaksi lain. Pada sel,reaksinya

memiliki nilai negatif pada ∆ GO '. Fosfat yang terdapat pada glukosa 6 fosfat

diberikan oleh ATP.

9.2 Fosfat Berenergi Tinggi

Fosfat berenergi tinggi berperan sentral dalam pengambilan dan

pemindahan energi untuk mempertahankan proses-proses kehidupan, semua

organisme harus mendapat pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme

autotrofik memanfaatkan proses-proses eksergonik sederhana, misalnya energi

sinar matahari. Di lain sisi, organisme heterotrofik memperoleh energi bebas

dengan menggabungkan metabolismenya dengan penguraian molekul-molekul

organik kompleks dalam lingkungan organisme tersebut. Pada semua organisme

ini, ATP berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik.

ATP adalah suatu nukleosida trifosfat yang mengandung adenine, ribosa, dan tiga

gugus fosfat. Dalam reaksi – reaksinya di dalam sel , senyawa ini berfungsi

sebagai kompleks Mg2+. Pentingnya fosfat dalam metabolisme perantara mulai

tampak jelas dengan ditemukannya peran ATP, adenosine difosfat ( ADP) dan

fosfat anorganik ( P ) dalam glikolisis.

Fosfat berenergi tinggi diwakili oleh simbol ~p. Simbol ~p menunjukkan

bahwa gugus yang melekat ke ikatan. Pada pemindahan energi ke akseptor yang

23

sesuai akan menyebabkan pemindahan energi bebas dalam jumlah besar. Oleh

sebab itu , sebagian orang lebih menyukai istilah grup transfer potensial daripada

ikatan berenergi tinggi. Dengan demikian, ATP mengandung dua gugus fosfat

berenergi tinggi, dan ADP mengandung satu gugus fosfat berenergi tinggi.

Sementara fosfat dalam adenosine monofosfat (AMP) adalah tipe berenergi

rendah karena fosfat merupakan ikatan ester.

Fosfat berenergi tinggi berfungsi sebagai alat tukar energi sel. ATP

mampu berfungsi sebagai donor fosfat berenergi tinggi untuk membentuk

senyawa – senyawa di bawahnya. Demikian juga dengan enzim yang sesuai, ADP

dapat menerima fosfat berenergi tinggi untuk membentuk ATP dari senyawa yang

terletak di atas ATP. Pada akhirnya siklus ATP atau ADP menghubungkan

proses-proses yang menghasilkan ~p dengan proses-proses yang menggunakan ~p

yang secara terus menerus menggunakan dan membentuk kembali ATP. Hal ini

terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi karena kompartemen ATP atau ADP

total sangat kecil dan hanya cukup untuk mempertahankan suatu jaringan aktif

selama beberapa detik.

Terdapat tiga sumber utama ~p yang ikut serta dalam konservasi energi

atau penangkapan energi. Pertama adalah fosforilasi oksidatif yaitu sumber ~p

yang secara kuantitatif terbanyak dalam pernafasan dalam orghanisme aerob.

Energi bebas berasal dari oksidasi rantai pernafasan yang menggunakan O2

molekular di dalam mitokondria. Kedua, glikolisis yaitu pembentukan netto dua

~p berasal dari pembentukan laktat dari satu molekul glukosa yang dihasilkan

dalam dua reaksi yang masing-masing di katalisis oleh fosfogliserat kinase dan

piruvat kinase. Ketiga adalah siklus asam sitrat yaitu satu ~p dihasilkan secara

langsung dalam siklus di tahap suksinil tirokinase.

Fosfogen berfungsi sebagai bentuk simpanan fosfat berenergi tingi dan

mencakup keratin fosfat. Bila ATP dengan cepat digunakan sebagai sumber energi

untuk kontraksi otot maka fosfogen memungkinkan konsentrasi ATP tersebut

dipertahankan, tetapi jika rasio ATP/ADP tinggi, konsentrasi ATP dapat

meningkat untuk berfungsi sebagai simpanan fosfat berenergi tinggi.

24

Berbagai faktor struktur kimia menunjang besarnya perubahan energi

bebas hidrolisis senyawa fosfat berenergi tinggi:

1. Jumlah bentuk resonansi struktur hasil reaksi hidrolisis lebih banyak daripada

jumlah bentuk resonansi struktur pereaksi. Dalam hal ini, proses hidrolisis

mengakibatkan naiknya energi resonansi dan menurunnya energi bebas dari

reaksi karena struktur hasil reaksi mempunyai energi bebas yang lebih kecil

daripada struktur pereaksi. Sebagai contoh, gugus karboksil asetat dan struktur

fosfat anorganik (Pi) mempunyai jumlah bentuk resonansi yang lebih besar

daripada struktur asetilfosfat.

2. Proses hidrolisis mengakibatkan turunnya tolakan elektrostatik yang terjadi

dalam struktur molekul.

3. Terjadinya mekanisme tautomerisasi keto-enol pada struktur hasil reaksi, tetapi

tidak pada struktur pereaksi, yang merupakan faktor penting yang menunjang

besarnya perubahan energi bebas dari hidrolisis suatu senyawa berenergi tinggi

seperti fosfoenolpiruvat.

4. Hidrolisis menghasilkan senyawa hasil reaksi dengan tanda muatan yang sama

seperti pada hidrolisis ATP pada pH 7,0 menghasilkan ADP dan Pi.

5. Faktor lainnya yang berhubungan dengan perbedaan konfigurasi elektron antara

struktur hasil reaksi dan struktur pereaksi adalah adanya sifat hidratasi yang

lebih besar pada hasil reaksi dibandingkan dengan pereaksi. Misalnya pada

hidrolisis ATP, ADP dan Pi mempunyai sifat berhidratasi lebih besar dari pada

ATP sehingga reaksi berlangsung lebih besar lagi ke kanan.

10.Dalam sistem biologis, ATP memungkinkan reaksi terjadi dengan cara me

mberikan energi fosfatnya. Dapatkah anda menjelaskan mekanisme reaksi y

ang terjadi?

Jawab :

Siklus Krebs

A. Definisi Siklus Krebs

Penemu siklus krebs adalah seorang ahli biokimia terkenal, ilmuwan

Jerman-Inggris, beliau bernama Mr. Hans Krebs. Krebs mendeskripsikan

sebagian besar jalur metabolik ini pada tahun 1930-an. Krebs juga

25

menemukan metabolisme karbohidrat. Siklus krebs adalah satu seri reaksi

yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl,

membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan

pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan. Residu

asetyl tersebut dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif),

suatu ester koenzim A (KoA). Koenzim A (KoA) mengandung vitamin asam

pantotenat. Siklus krebs ini terjadi didalam mitokondria.

Siklus krebs disebut juga siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat

(bahasa Inggris: citric acid cycle, tricarboxylic acid cycle, TCA cycle, Krebs

cycle, Szent-Györgyi-Krebs cycle) adalah sederetan jenjang reaksi

metabolisme pernafasan selular yang terpacu enzim. Siklus asam sitrat juga

bisa didefinisikan sebagai jalur bersama terakhir untuk oksidasi karbohidrat,

lipid, dan protein karena glukosa, asam lemak, dan sebagian besar asam

amino dimetabolisme menjadi asetil koenzim A (KoA) atau zat-zat pada

siklus ini.

Siklus krebs disebut siklus asam sitrat karena menggambarkan

langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil KoA dengan asam

oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Siklus ini juga berperan sentral

dalam glukoneogenesis, liogenesis, dan interkonversi asam-asam amino.

Banyak proses ini berlangsung di sebagian besar jaringan, tetapi hati adalah

satu-satunya jaringan tempat semuanya berlangsung dengan tingkat yang

signifikan. Jadi,akibat yang timbul dapat parah, contohnya jika sejumlah sel

hati rusak, seperti pada hepatitis akut atau diganti oleh jaringan ikat (seperti

pada sirosis). Beberapa defek genetik pada enzim-enzim siklus asam sitrat

yang pernah dilaporkan menyebabkan kerusakan saraf berat karena sangat

terganggunya pembentukan ATP di sistem saraf pusat.

Selain disebut dengan siklus asam sitrat, siklus krebs juga disebut

siklus asam trikarboksilat (─COOH) karena hampir di awal-awal siklus

krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu

merupakan gugus asam (─COOH).

26

Gambar 8. Siklus Krebs

(Sumber: Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Jilid 1. Edisi

ke-5. Penerjemah: Rahayu Lestari. Jakarta: Erlangga.)

Keterangan Gambar:

¤ Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A.

¤ Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) hasilnya sitrat

¤ Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin

C itu rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan

vitamin C karena ada suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak

mempunyai enzim L-glunoluase oksidase yang mengoksidasi glukosa

menjadi vitamin C.

¤ Dari isositrat ke -ketoglutarat membebaskan CO2 dan NADH (koenzim).

Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.

NAD dalam bentuk teroksidasi

NADH dalam bentuk tereduksi

¤ NAD merupakan derivat vitamin B3.

B1 thiamin

B2 riboflavin

B3 niasin

¤ Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B2 dan B3.

¤ Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.

27

¤ NADH enzimnya isositrat dehidrogenase.

¤ NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan

menghasilkan 3 ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP

¤ Dekarboksilasi oksidasi melepaskan CO2.

¤ Dari -keto menjadi suksinil Co-A prosesnya dekarboksilasi oksidasi.

¤ Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.

¤ Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi

oksidatif, dan rantai respirasi.

¤ Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara

langsung. Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.

¤ Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH2, membutuhkan koenzim

FAD (derivat vitamin B2), dihasilkan 2 ATP.

¤ Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.

¤ Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs 12 ATP.

Glikolisis 2 asetyl Co-A

Lemak 8 asetyl Co.A

1 mol glukosa 2 kali putaran

1 mol lemak 8 kali putaran

¤ Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.

¤ Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen 0,5 gram

Dalam setiap siklus:

¤ 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2

¤ Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat setelah

mengalami reaksi yang panjang kembali diperoleh OAA

¤ Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi dimana energi digunakan utk

mereduksi NAD dan FAD

¤ Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2

¤ Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif

untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil

Co A.

28

BAB III

PENUTUP

I. Kesimpulan

1 Energi digunakan untuk menggerakkan otot-otot yang ada sehingga makhluk

hidup dapat bergerak. Energi juga dibutuhkan untuk mengatur sistem-sistem

yang ada di dalam tubuh makhluk hidup. Selain itu, energi pada makhluk

hidup digunakan untuk menjaga suhu tubuh karena dengan suhu tubuh yang

terjaga, maka sistem-sistem yang berada dalam tubuh makhluk hidup menjadi

tidak terganggu.

2 Sistem adalah segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari

perubahan energi dan berubah selama proses berlangsung. Lingkungan adalah

benda-benda yang berada di luar dari sistem tersebut. Diantara sistem dan

lingkungan, terdapat dinding pembatas yang lebih dikenal dengan batas sistem

(sistem boundary).

3 Sistem terbuka merupakan sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran

energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Contoh dari sistem

terbuka adalah saat kita merebus air. Sistem tertutup adalah sistem yang

mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) akan tetapi

tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Contoh dari sistem tertutup

adalah air yang dibiarkan pada gelas tertutup.

4 Hukum Termodinamika merupakan salah satu cabang fisika teoritik yang

berkaitan dengan hukum pergerakan panas dan perubahan energi panas

menjadi bentuk-bentuk energi yg lain. Prinsip pertama dari hukum

termodinamika adalah hukum kekekalan energi, yang mengambil bentuk

hukum kesetaraan panas dan kerja. Sedangkan prinsip yang kedua adalah

panas tidak dapat berpindah dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih

panas tanpa adanya perubahan diantara kedua benda tersebut.

5 Besaran dasar termodinamika yaitu suhu, tekanan, densitas dan volume jenis,

energi, kerja, panas, entalpi, entropi, dan energi bebas gibbs.

29

6 Energi bebas merupakan sebuah kriteria yang diperlukan dalam sistem

biologis untuk mengukur perubahan yang terjadi di sekeliling sistem. Energi

bebas adalah bagian dari energi suatu sitem yang dapat melakukan kerja ketika

suhu didalam sistem itu benar-benar seragam.

7 Bioenergetika adalah kajian tentang bagaimana organisme megelola sumber

daya energinya. Strategi kunci dari bioenergetika adalah pengkopelan energi,

penggunaan suatu proses eksergonik untuk menggerakkan suatu proses

endergonik. Molekul ATP berperan sebagai perantara untuk sebagian besar

pengkopelan energi di dalam sel.

8 Senyawa fosfat di dalam sel dapat dibagi menjadi dua golongan senyawa

berenergi, senyawa fosfat berenergi tinggi dan senyawa fosfat berenergi

rendah. Senyawa fosfat berenergi tinggi seperti gliseroil fosfat dan

fosfoenolpiruvat (senyawa antara dari glikolisis) mempunyai ∆ GO ' hidrolisis

lebih negatif daripada ∆ GO ' ATP. Senyawa fosfat berenergi rendah seperti

glukosa 1-fosfat dan fruktosa 1-fosfat, mempunyai ∆ GO ' hidrolisis kurang

negatif daripada  ∆ GO ' ATP.

9 Siklus krebs adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang

membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang

dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai

kebutuhan energi jaringan.

30

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Jilid 1. Edisi ke-5.

Penerjemah: Rahayu Lestari. Jakarta: Erlangga.

Conn, E.E. 1987. Outlines of Biochemistry. New York USA: John Wiley & Sons.

Girindra, A. 1986. Biokimia. Jakarta: Gramedia

Kusnawidjaja, Karunia. 1987. Biokimia. Bandung: Alumni

Lehninger, A.L. 1982. Biochemistry. New york: Worth Publisher Inc.

Linder, Maria C. 2006. Biokimia Nutrisi Dan Metabolisme. Jakarta: UI-Press.

Robert I. Dryer dkk. 1993. Biokimia. Yogyakarta: UGM-Press.