Archive for the Pelepasan Energi dalam Sel Category

Anabolisme dan Katabolisme

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 14, 2012 by isepmalik

Bagaimana nasib molekul-molekul organik yang kecil ini setelah masuk ke dalam sel? Biasanya ukurannya diperkecil lagi sehingga terbentuk molekul yang lebih sederhana yang mengandung 2-4 atom karbon. Molekul kecil ini kemudian menghadapi 2 pilihan. Pertama molekul ini dapat berfungsi sebagai bahan baku pembuatan gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino. Dan kemudian disusun menjadi komponen makro molekul dari sel: polisakarida lipid dan juga, protein asam nukleat. Tahapan metabolisme, di mana molekul besar yang kompleks dibuat dari molekul yang kecil dan sederhana disebut anabolisme.

Kedua, molekul yang mengandung 2-4 atom karbon ini dirombak lebihlanjut untuk pada akhirnya menjadi molekul anorganik yang sederhana seperti CO2, H2O dan NH3. Jumlah energi yang terdapat dalam hasil akhir perombakan ini jauh lebih kecil daripada jumlah energi yang terdapat dalam molekul-molekul asal. Jadi dalam tahapan proses degradasi ini dihasilkan energi. Tahapan metabolisme di mana molekul kompleks yang kaya energi dirombak menjadi molekul sederhana yang miskin energi disebut katabolisme.

Hasil reaksi anabolisme mengandung lebih banyak energi potensial daripada zat yang bereaksi. Dengan kata lain untuk merubah sebuah bahan baku yang mengandung 2 karbon seperti asetil-KoA menjadi suatu asam lemak 16 karbon memerlukan masukan energi seperti halnya pada elektrolisis air. Dalam kedua proses tersebut, ∆G-nya adalah positif. Jadi kedua reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan. Dengan katalisator atau tidak, semua reaksi kimia hanya dapat berlangsung secara spontan jika reaksi berlangsung ke arah yang menghasilkan energi bebas yaitu jika ∆G negatif. Lalu bagaimana proses anabolisme dapat berlangsung? Rahasianya ialah menggabungkan suatu reaksi katabolik yang mempunyai ∆G negatif dengan reaksi anabolik yang mempunyai ∆G positif. Dan karena tidak dapat berharap akan mencapai efisiensi yang mendekati 100%, kita harus memilih reaksi katabolik yang menghasilkan energi bebas yang jumlahnya melebihi yang kita perlukan dalam reaksi anabolik kita.

Mungkin bahan bakar yang paling banyak digunakan oleh sel-sel hidup ialah glukosa. Sebelumnya kita melihat bahwa pembakaran sempurna dan glukosa menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 686 kkal energi bebas. Tetapi dalam reaksi ini hampir semua energi bebas segera dilepaskan sebagai panas. Suatu produksi panas dalam jumlah sedang hanya cukup untuk menjaga agar sel-sel tetap hangat, tetapi tidak cukup untuk melangsungkan reaksi kimia anabolik. Apa yang harus diajukan oleh sel ialah mendapatkan cara untuk merubah energi bebas dari glukosa tersebut menjadi energi bebas dari molekul lain, umpamanya suatu asam amino, yang dibutuhkan oleh sel. Jadi akal sel tersebut ialah mengkatabolis molekul glukosa itu sedemikian rupa sehingga tidak semua energi bebas yang dihasilkan lenyap sebagai panas. Kuncinya ialah bertindak dalam beberapa langkah kecil dengan hati-hati, tetapi cukup besar sehingga ∆G dapat digabungkan dengan efisien pada kebutuhan anabolik sel. Sel-sel hidup mengkatabolis glukosa sedemikian rupa sehingga satu langkah, atau lebih baik beberapa langkah, menghasilkan cukup energi bebas untuk membentuk sebuah molekul ATP. Bagaimana hal ini dilaksanakan menjadi pokok bahasan selanjutnya.

Iklan

Digesti

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 8, 2012 by isepmalik

Semua organisme membutuhkan penyediaan materi dan energi yang tetap dari lingkungannya agar dapat tetap hidup. Bagi sejumlah besar organisme, penyediaan utama materi dan satu-satunya penyediaan energi berasal dari molekul organik yang dimakannya. Nutrisi yang seluruhnya tergantung pada molekul organik yang telah terbentuk sebelumnya disebut heterotrofik dan organisme yang memanfaatkan makanan jenis ini, disebut heterotrof. Mikro organisme yang tidak mempunyai klorofil, misalnya E. coli, tanaman yang tidak hijau daun dan semua hewan bersifat heterotrofik.

Bahan makanan yang padat biasanya dirombak menjadi molekul yang relatif kecil dan mudah larut sebelum dapat dimanfaatkan oleh sel-sel. Proses perombakan ini disebut digesti. Proses ini sebenarnya adalah suatu hidrolisis enzimatik dari (1) polisakarida (yaitu pati) menjadi gula, (2) protein menjadi asam amino, (3) lemah menjadi asam lemak dan gliserol dan (4) asam nukleat menjadi nukleotida. Pada tiap proses molekul air disisipkan diantara subunit-subunit sehingga subunit-subunit tersebut terpisah. Karena itu disebut hidrolisis.

Pada hirolisis hanya sedikit sekali energi yang dihasilkan. Hidrolisis maltosa menjadi 2 molekul glukosa hanya menghasilkan 4 kkal energi bebas:

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6             ∆G = -4 kkal/mol

Kebanyakan energi bebas yang tersimpan di dalam pati, protein dan lemak masih tersimpan di dalam hasil akhir dari digesti zat-zat tersebut yaitu gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Tetapi proses digesti mengecilkan ukuran molekul sehingga memudahkan penyerapannya dari CES ke dalam sitoplasma sel.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). Biologi Jilid 1).