Sumber utama energi bagi kehidupan di bumi secara sederhana adalah istilah terkait dengan matahari, yang secara sederhana adalah istilah terkait dengan sumber energi untuk fotosintesis: proses biologis yang mengubah energi radiasi menjadi energi kimia. Energi kimia disimpan dalam molekul biologis, yang kemudian dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk memberikan kebutuhan energi organisme.
Molekul biologis tersebut termasuk gula (karbohidrat), protein, dan lipid (lemak). Dalam reaksi metabolisme, banyak jenis molekul yang disintesis (anabolisme), dan banyak yang dipecah (katabolisme). Perubahan kandungan energi terjadi pada semua reaksi ini.
Pengertian Reaksi Eksergonik dan Endergonik
Reaksi eksergonik secara sederhana adalah istilah terkait dengan reaksi kimia spontan di mana produk berada pada tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan reaktan; Reaksi ini melepaskan energi. Reaksi endergonik secara sederhana adalah istilah terkait dengan reaksi kimia tidak spontan di mana produk berada pada tingkat energi yang lebih tinggi dibandingkan reaktan; Reaksi ini mengkonsumsi energi.
Bioenergetika secara sederhana adalah istilah terkait dengan ilmu yang mempelajari mekanisme dasar yang mengatur transformasi dan penggunaan energi oleh organisme. Prinsip dasar dari bioenergetika secara sederhana adalah istilah terkait dengan bahwa tidak ada reaksi kimia bisa 100 persen hemat energi. Dengan kata lain, dalam semua reaksi ada beberapa transfer energi, tetapi beberapa dari itu selalu hilang dalam bentuk panas.
Energi (sering diukur dalam kalori) yang terdapat dalam struktur molekul senyawa yang disebut energi bebas Gibbs (setelah Josiah Willard Gibbs, 1839-1903, mendirikan disiplin ilmu fisika) dan energi yang tersedia untuk melakukan pekerjaan.
Perbedaan antara energi bebas produk dan energi bebas reaktan dalam reaksi kimia yang disebut perubahan energi bebas dan mendasar dalam menentukan apakah reaksi dapat terjadi secara spontan. Jika perubahan energi bebas negatif, energi dilepaskan, dan kandungan energi bebas kurang dalam produk dibandingkan reaktan.
Reaksi ini dianggap eksergonik. Di sisi lain, jika perubahan energi bebas positif, reaksi dianggap endergonik dan non-spontan (yaitu, reaksi endergonik membutuhkan sumber energi yang memungkinkan mereka untuk terjadi).
Energi Kopel
Banyak reaksi seluler yang endergonik dan tidak dapat terjadi secara spontan. Namun demikian, sel-sel dapat memfasilitasi reaksi endergonik menggunakan energi yang dilepaskan dari reaksi eksergonik lain, proses yang disebut energi kopel.
Sebagai contoh, mempertimbangkan reaksi endergonik umum di pabrik di mana glukosa dan fruktosa yang bergabung bersama-sama untuk membuat sukrosa. Untuk mengaktifkan reaksi ini berlangsung, hal ini ditambah dengan serangkaian reaksi eksergonik lain sebagai berikut:
glukosa + adenosine triphosphate (ATP) → glukosa-p + ADP
fruktosa + ATP → fruktosa-p + adenosin difosfat (ADP)
glukosa-p + fruktosa-p → sukrosa + 2 Pi (fosfat anorganik)
Oleh karena itu, meskipun produksi sukrosa dari glukosa dan fruktosa secara sederhana adalah istilah terkait dengan reaksi endergonik, ketiga reaksi di atas secara sederhana adalah istilah terkait dengan eksergonik. Ini secara sederhana adalah istilah terkait dengan wakil dari sel cara memfasilitasi reaksi endergonik.
Peran ATP
Molekul utama yang terlibat dalam menyediakan energi untuk reaksi seluler endergonik berlangsung secara sederhana adalah istilah terkait dengan adenosine triphosphate, atau ATP, molekul yang sama yang digunakan dalam contoh di atas.
ATP biasanya diproduksi dengan bergabung fosfat anorganik menjadi adenosin difosfat (ADP), yang secara sederhana adalah istilah terkait dengan reaksi endergonik. Ini juga secara sederhana adalah istilah terkait dengan karakteristik dari reaksi kimia: Jika reaksi secara sederhana adalah istilah terkait dengan eksergonik dalam satu arah, maka akan endergonik dalam arah yang berlawanan.
Dengan demikian, kerusakan ATP secara sederhana adalah istilah terkait dengan eksergonik, sedangkan produksi ATP secara sederhana adalah istilah terkait dengan endergonik. Energi untuk produksi sebagian besar ATP dalam sel tanaman berasal dari reaksi terang fotosintesis dan sistem transpor elektron di mitokondria.
Teka-teki mengapa ATP, dan tidak ada molekul lain, digunakan. Meskipun tidak ada pembenaran lengkap tersedia, ada beberapa poin yang mendukung maknanya.
Pertama, ada stabilitas tinggi ATPmolecule pada pH fisiologis (sekitar 7,4) terhadap hidrolisis dan dekomposisi dengan tidak adanya katalis enzim. Stabilitas ini memungkinkan ATP untuk disimpan dalam sel sampai dibutuhkan. Kedua, ATP secara sederhana adalah istilah terkait dengan salah satu molekul (nukleotida) yang digunakan dalam sintesis DNA.
Akhirnya, besarnya perubahan energi bebas yang terlibat dalam transformasi ATP-ADP secara sederhana adalah istilah terkait dengan jumlah yang berguna untuk mengemudi banyak reaksi endergonik dalam sel. Akibatnya, dapat memainkan peran perantara cukup mudah.