Perubahan Energi

(1)

Meida Wulan Sari

(2)

Kunci dalam perubahan energi secara biologi adalah proses transfer energi dari satu molekul ke molekul lainnya. Satu dari dua mekanisme

yang paling umum untuk mentransfer energi dalam reaksi biokimia melibatkan pertukaran elektron antar molekul. Reaksi ini dikenal

sebagai reaksi oksidasi-reduksi atau redox.

(3)

Kehilangan satu atau lebih elektron dikenal sebagai oksidasi dan molekul yang kehilangan elektronnya disebut teroksidasi.

Dalam reaksi biokimia, sebuah molekul yang teroksidasi sering dirujuk sebagai donor elektron. Sebaliknya, memperoleh sebuah elektron

disebut sebagai reduksi dan molekul yang memperoleh elektron (penerima elektron/electron acceptor) disebut tereduksi.

(4)

Reaksi oksidasi-reduksi tidak mesti melibatkan oksigen, hanya

pertukaran elektron. Proses ini sendiri disebut oksidasi hanya karena oksigen merupakan salah satu donor elektron yang paling umum. Hal

terpenting lainnya adalah bahwa elektron tidak bisa berada dalam keadaan bebas, jadi oksidasi dari sebuah molekul harus dibarengi

dengan reduksi dari molekul yang lain.

(5)

Fotosintesis dan respirasi adalah contoh dari reaksi oksidasi-

reduksi. Pada fotosintesis, air dioksidasi menjadi molekul oksigen dan elektronnya digunakan untuk mereduksi karbondioksida menjadi gula.

Respirasi adalah kebalikannya. Gula atau molekul organik yang lain teroksidasi dan elektronnya digunakan untuk mereduksi oksigen dan

membentuk air.

(6)

Sebuah donor elektron juga dikenal sebagai agen pereduksi karena menyumbangkan elektron, menyebabkan molekul yang lain tereduksi.

Sebaliknya penerima elektron dikenal sebagai agen pengoksidasi. Satu konsekuensi dari reaksi terang fotosintesis adalah menghasilkan agen

pereduksi yang kuat yang membawa cukup energi untuk mereduksi karbondioksida. Oksigen disisi lain, adalah agen pengoksidasi yang kuat

yang berperan sebagai penerima akhir dari elektron yang ditarik dari glukosa selama proses respirasi.

(7)

Pada fotosintesis dan respirasi, transfer elektron tidaklah sederhana.

Satu tahap reaksi tetapi melibatkan pembawa elektron yang membawa elektron dari satu pengantara ke yang lainnya. Dua pembawa elektron

yang paling umum adalah nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) dan nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP).

(8)

Peran dari pembawa elektron ini dalam reaksi redox dapat digambarkan oleh satu reaksi pada respirasi. Pada reaksi ini, asam malat teroksidasi menjadi asam oksaloasetat. Setengah reaksi untuk oksidasi malat adalah

:

malat → oksaloasetat + 2e^– + 2H⁺

Elektron yang ditarik dari malat ditransfer ke NAD⁺, bentuk teroksidasi dari NAD, dengan demikian mereduksi NAD⁺ menjadi NADH.

Reduksi dari NAD⁺ ditunjukkan oleh setengah reaksi yang kedua : NAD⁺ + 2e^– + 2H⁺ → NADH + H⁺

Kombinasi dari kedua reaksi diatas :

malat + NAD⁺ → oksaloasetat + NADH + H⁺

NADH adalah agen pereduksi yang kuat yang dapat dipakai untuk mereduksi molekul yang lain dimanapun didalam sel.

(9)

Pada kebanyakan kasus, kehilangan sebuah elektron (e^–) dibarengi dengan kehilangan ion hidrogen atau proton (H⁺). Dengan cara yang

sama, ketika sebuah molekul tereduksi maka normalnya ia akan

menerima sebuah proton untuk menyeimbangkan muatan negatif dari elektron yang diperoleh dan menjaga muatan netral.

Akan tetapi, untuk NAD⁺, karena ia mulai dengan muatan positif, menerima 2 elektron tetapi hanya 1 proton. Dalam kasus ini, proton kedua bergabung dengan kelompok proton yang ada pada sitoplasma.

(10)

PERUBAHAN ENERGI

Glukosa dibuat dari CO₂ melalui Siklus Calcin

Respirasi selular