Biokimia Sistem Biologik Dan Energi Bioenergetika (Biokimia Perikanan)

BIOENERGETIKA ????

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

Konsep bioenergitik

• Standar perubahan energi bebas disimbulkan dengan ∆ G◦

• Perubahan energi terjadi dalam sebuah reaksi dalam kondisi standar dengan rumus persamaan sbb

A + B ↔ C + D

K eq = [ C ] + [ D ] / [ A ] + [ B ]

Dalam pengukuran kita dapat mencampur reaktan dalam 1 molar,pada suhu 25◦C dan pH 7

Jika tdk beruntung kita akan mendapatkan hasil yg baik, oleh karena itu perlu menjaga kondisi saat reaksi berlangsung shg sesuai dengan beberapa reaksi dalam sell hidup

• ∆ G◦ = 0 (Tidak terjadi pelepasan energi)

• ∆ G◦ < 0 (Terjadi pelepasan energi)

• ∆ G◦ > 0 (Terjadi penyerapan energi)

Standar Perubahan Energi Bebas

∆ G◦ dapat dinyatakan dalam persamaan :

∆ G◦ = - 2,303 RT Log K eq

dimana :

∆ G◦ = standar perubahan energi bebas

R = konstanta gas 8,316 J/mol

T = suhu dalam kelvin (0◦ = 273◦ K)

K eq = konstanta kesetimbangan

Energi

• Def: energi didefinisikan sebagai kapasitas utk melakukan kerja dan diturunkan oleh hw (ikan) melalui katabolisme makanan karbohidrat, lipida dan protein dalam tubuh.

• Berbagai bentuk energi yang ada di alam (e.ma-tahari, e.kimia, e.panas, e.elektris) semua memp kemampuan untuk kerja (khemis, elektris dan mekanis).

• Oleh karena itu, energi penting untuk memeliha-ra proses kehidupan, spt: metabolisme selluler, pertumbuhan, reproduksi dan aktifitas fisik.

Hukum Termodinamika dalam sistem biologik

• Semua bentuk energi dapat saling dipertukarkan (inter-convertible) dan mengikuti hk termodinamika.

• Hk Termodinamika I: energi bisa diubah dr satu bntk ke bntk lainnya, tp tak pernah bisa diciptakan atau dirusak. Misal: energi matahari dapat dirubah menjadi energi pa-nas atau energi kimia (plant-food energy), selama trans-formasi tidak ada energi yg hilang atau dirusak.

• Hk Termodinamika II: transformasi energi tidak akan terjadi, kecuali kalau energi diturunkan dr bentuk yg ter-konsentrasi menjadi bentuk yg kurang terkonsentrasi atau bentuk yg lebih menyebar, dan selanjutnya tidak ada transformasi yg 100% efisien.

Contoh Transformasi Energi-kimia

Energi Matahari

• Energi Matahari

• Cahaya matahari terdiri dari gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang merupakan gabungan antara medan listrik dan medan magnetik yang saling ^ satu sama lain dan bergerak dengan kelajuan chy shg menimbulkan perilaku gelombang khusus.

• Radiasi diskontinyu ini disebut kuanta

• Isi energi dari tiap-tiap kuantum chy matahari yang datang adalah:

E = hv

• Energi chy atau foton (kuantum chy)

E º kkal/mol º N hv = 286000 / l (Å)

• Muatan Energi per Einstein Chy (6,02 x 10²³ foton) merupakan fungsi l.

Muatan Energi berbagai l Cahaya Tampak

Unit Energi

• Energi selalu diekspresikan dengan istilah:

Unit panas (heat units)

krn semua bentuk energi dapat diubah menjadi energi panas.

• Dasar unit panas biasanya menggunakan:

Kalori (calorie)

• Satu kalori (kal) didefinisikan sbg jumah panas yg dibu-tuhkan utk menaikan suhu dari 1 g air dengan satu dera-jat centigrade.

• Krn unit pengukuran kal terlalu kecil, maka yg sering di-gunakan adalah kkal .

1 kkal = 1000 kal

1 kal = 4,184 J.

Sumber Energi Makanan

• Nutrien-nutrien makanan utama (karbohi-drat, protein dan lipida) dibutuhkan hw bu-kan hanya sebagai bahan penting untuk konstruksi jaringan hidup, tp juga sebagai sumber energi kimia yang disimpan untuk bahan bakar dlm proses kerja tsb di atas.

• Kemampuan makanan utk memasok energi sangat penting dalam menentukan nilai nutrisinya utk hewan.

Metabolisme Energi

• Metabolisme energi berkaitan dengan katabolis-me dan oksidasi karbohidrat, lipid dan protein dlm tubuh hw, dan kosekuensinya membebas-kan dan menggunakan energi yang dibebaskan utk memelihara proses kehidupan.

• Energi bebas yang dilepaskan dari katabolisme dan oksidasi nutrien-nutrien makanan utama tidak digunakan secara langsung oleh hw, tp cukup ditangkap dlm bentuk ikatan kimia fosfor kaya-energi adenosin trifosfat (ATP).

Energi Biokimia

• Energi biokimia adalah:

– energi bebas yg disimpan dlm bentuk energi kimia dlm struktur ikatan kovalen gugus fosfat dalam molekul adenosin trifosfat (ATP).

– Elektron berenergi tinggi yg diangkut oleh koenzim nikotinamida adenin dinukleotida (NADH) nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADPH) dan flavin adenin dinukleotida (FADH)

• Oleh organisme berkhlorofil, energi matahari diubah menjadi energi kimia membentuk glukosa, lipida, protein. Kmd diekstraksi oleh ikan dari lingkungan sbg makanan.

• ATP juga terbentuk dalam proses pemecahan glukosa anaerobik → asam laktat dalam jaringan otot.

Peran sentral ATP dalam energetis selluler