METABOLISME ENERGI

Seluruh bentuk aktivitas kehidupan dari suatu organisme tak terlepas dengan metabolisme energi. Hal ini tentu mudah dipahami karena tidak ada satupun aktivitas dalam kehidupan ini yang tidak membutuhkan energi. Energi dalam ekosistem berasal dari cahaya matahari (foton), oleh mekanisme fotosintesis maka energi cahaya foton tersebut diubah menjadi energi kimia dalam bentuk makanan. Hewan mendapatkan sumber energi dengan cara mengasup dan memanfaatkan sumber-sumber makanan dari tumbuhan atau organisme fotosintetik lainnya. Selanjutnya makanan tersebut mengalami metabolisme dalam sel sehingga terbentuk energi. Dalam bab ini kita akan pelajari proses perubahan energi dari makanan menjadi energi ATP /energi kimia yang siap pakai guna aktivitas kehidupan suatu organisme.

Rumus Struktur ATP Model 3D Molekul ATP Biosintesis ATP dalam sel hewan dapat terjadi dalam dua keadaan, yaitu (1) fosforilasi di tingkat substrat dan (2) fosforilasi oksidasi. Fosforilasi tingkat substrat terjadi ketika terjadi fosforilasi ADP oleh fosfat inorganik, sebagai contoh pembentukan ATP pada jalur glikolisis atau fermentasi. Fosforilasi oksidasi merupakan proses pembentukan ATP melalui lintasan metabolik oksidasi reduksi elektron pada rantai transpor elektron dalam mitokondria. Akhir dari lintasan ini elektron akan tereduksi oleh oksigen membentuk air. Pembentukan ATP pada mekanisme fosforilasi oksidasi ini terjadi dengan sangat efisien dan menghasilkan ATP dalam jumlah besar. Keadaan ini yang umum terjadi pada sel hewan. Proses biosintesis ATP pada fosforilasi oksidasi ini dapat dijelaskan melalui teori kemiosmosis.

Ilustrasi mekanisme sintesis ATP dengan teori kemiosmosis Penjelasan: Elektron hasil oksidasi subtrat di bawah oleh karier elektron (NAD+ atau FAD) masuk ke sistem rantai transpor elektron (RTE). Di dalam RTE elektron ditranfer dari protein-protein oksidasi dari kompleks I menuju kompleks IV dan akhirnya elektron ditangkap oleh O2 membentuk H2O. Ketika elektron ditransfer, maka dia akan mengalir dari satu kompleks ke kompleks lainnya. Aliran ini menimbulkan energi yang mampu di manfaatkan untuk memompa proton dari matriks ke ruang antar membran , akibatnya gradien proton meningkat dan menimbulkan energi potensial proton. Selanjutnya proton akan kembali ke matriks melalui chanel pada protein enzim ATP sintase. Aliran kembalinya proton dari ruang antar membran ke dalam mariks menimbulkan energi, Energi potensial ini digunakan untuk mengaktifkan enzim ATP sintase, sehingga terjadilah fosforilasi ADP menjadi ATP.