Mengapa Hidrolisis ATP Menghasilkan Energi Bebas Tinggi?

Gambar 1: Hidrolisis ATP

Gambar 1: Hidrolisis ATP

Reaksi-reaksi metabolisme yang terjadi di dalam tubuh dapat berlangsung secara eksergonik maupun endergonik. Reaksi eksergonik adalah reaksi yang menghasilkan energi bebas Gibbs, yaitu energi yang dapat digunakan untuk melakukan kerja pada temperatur dan tekanan tetap. Reaksi eksergonik menyebabkan energi bebas molekul pereaksi menjadi turun, karena energi bebasnya dibebaskan pada saat reaksi. Oleh karena itu, energi bebas produk menjadi lebih rendah dibanding energi bebas pereaksi. Semakin rendah energi bebas suatu zat, maka zat tersebut semakin stabil. Pada reaksi eksorgenik, dihasilkan produk yang lebih stabil dibanding pereaksi. Hal sebaliknya terjadi pada reaksi endorgenik yang membutuhkan energi bebas agar reaksi dapat terjadi. Energi bebas sistem meningkat sehingga produk menjadi kurang stabil dibanding pereaksi.

Reaksi eksergonik menghasilkan energi bebas yang kemudian digunakan untuk melaksanakan reaksi endergonik. Reaksi katabolisme seperti reaksi-reaksi pada jalur glikolisis (penguraian glukosa menjadi asam piruvat) yang merupakan reaksi eksergonik, menghasilkan energi bebas. Energi bebas yang dihasilkan digunakan untuk melakukan reaksi endergonik, yaitu reaksi anabolisme seperti reaksi-reaksi pada jalur glukoneogenesis (pembentukan glukosa dari asam piruvat).

Energi bebas yang dihasilkan oleh reaksi eksergonik dapat digunakan dalam reaksi endergonik karena disimpan dalam bentuk senyawa perantara berenergi tinggi. Senyawa perantara paling umum yang digunakan oleh tubuh adalah adenin trifosfat (ATP). Energi bebas yang dihasilkan oleh reaksi eksergonik digunakan untuk membentuk ATP dari adenin difosfat (ADP) dan fosfat anorganik (Pi). Sebaliknya, reaksi endergonik memperoleh energi bebas dari hidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi.

Reaksi hidrolisis ATP merupakan reaksi yang menghasilkan energi bebas yang dibutuhkan untuk melakukan reaksi endergonik. Untuk itu, reaksi hidrolisis ATP harus menghasilkan energi bebas yang mencukupi bagi sebagian besar reaksi endergonik yang terjadi di dalam tubuh. Energi bebas yang dihasilkan oleh hidrolisis ATP sebesar 30,5 kJ/mol pada keadaan standar dengan konsentrasi ATP, ADP, dan Pi sebesar 1,0 M. Akan tetapi, pada kenyataannya konsentrasi ATP, ADP, dan Pi dalam sel jauh lebih rendah dari 1,0 M. Oleh karena itu, hidrolisis ATP pada konsentrasi sesuai dengan kondisi sel menghasilkan energi yang lebih besar, yaitu antara 50-65 kJ/mol.

Secara kimia, ada beberapa alasan yang menyebabkan hidrolisis ATP dapat menghasilkan energi bebas yang tinggi yang dirangkum dalam Gambar 1. Alasan pertama, adanya ketidakstabilan struktur ATP karena terdapat tolakan antar 4 ion negatif yang terdapat pada struktur tersebut. Hidrolisis menyebabkan ikatan fosfoanhidrida ujung pada molekul ATP terputus dan memisahkan satu dari tiga muatan negatif yang terdapat pada fosfat, sehingga dapat mengurangi tegangan akibat tolakan molekul negatif tersebut. Alasan kedua, Pi yang terbentuk distabilkan oleh resonansi. Adanya struktur resonansi menyebabkan suatu molekul menjadi lebih stabil sehingga energi bebasnya menjadi rendah. Alasan ketiga, adanya aksi massa yang menggeser kesetimbangan ke arah produk hidrolisis. Hidrolisis ATP menghasilkan ADP yang terionisasi secara langsung. ph tubuh berada pada kisaran 7, berarti konsentrasi H+ hanya sekitar 10-7 M. Konsentrasi H+ tersebut sangat rendah dibandingkan konsentrasi ATP dan ADP pada tubuh yang berada pada kisaran 10-3 M. Hal tersebut menyebabkan reaksi akan bergeser ke arah produk hidrolisis. Alasan keempat, derajat solvasi produk hidrolisis, yaitu Pi dan ADP lebih tinggi dibandingkan pereaksi yakni ATP. Hal tersebut lebih lanjut dapat meningkatkan kestabilan produk.

Hidrolisis ATP bersifat eksorgenik sehingga dapat digunakan bagi kebanyakan reaksi di dalam tubuh sebagai sumber energi bebas. Akan tetapi, reaksi ini juga merupakan reaksi yang lembam secara kinetik. Reaksinya berjalan sangat lambat (dapat dikatakan tidak terjadi) tanpa adanya bantuan enzim sebagai katalis. Dalam setiap reaksi hidrolisis ATP, diperlukan jenis enzim kinase tertentu. Dengan demikian, hidrolisis ATP dapat diatur kecepatannya sesuai dengan kebutuhan tubuh makhluk hidup. LUAR BIASA.

Daftar Pustaka
D.L. Nelson, M.M. Cox, A.L. Lehninger, Principles of Biochemistry, 4th ed., Freeman, New York, 2008.

Ditulis dengan sisa-sisa ATP, sebagai pembahasan atas tugas kuliah.

Rizmahardian Ashari Kurniawan

© copyright 2014. All Rights Reserved.

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s