KONSEP BIOENERGITIKA DAN PRODUKTIVITAS PRIMER DAN SEKUNDER MAKALAH Disusun untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Ekologi yang Dibimbing oleh Dr. Ibrohim, M.Si dan Prof. Dr. Ir. Suhadi, M.Si Disusun oleh: Offering G Kelompok 11 Agustin Dwi Erlandi (130342603495) Rieza Novrianggita (1303426034)
30
Embed
KONSEP BIOENERGITIKA DAN PRODUKTIVITAS PRIMER DAN SEKUNDER
Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia.
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KONSEP BIOENERGITIKA DAN PRODUKTIVITAS PRIMER
DAN SEKUNDER
MAKALAH
Disusun untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Ekologi yang Dibimbing oleh
Dr. Ibrohim, M.Si dan Prof. Dr. Ir. Suhadi, M.Si
Disusun oleh:
Offering G
Kelompok 11
Agustin Dwi Erlandi (130342603495)
Rieza Novrianggita (1303426034)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN BIOLOGI
JANUARI 2015
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai
perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Biokimia, seperti namanya, adalah
kimia dari makhluk hidup. Oleh karena itu biokimia menjembatani antara ilmu kimia dengan
ilmu biologi, ilmu yang mempelajari tentang struktur dan interaksi sel dan organisma.
Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya.
Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk
memberikan tenaga bagi proses kehidupan. Bioenergetika atau termodinamika biokimia
memberikan prinsip dasar untuk menjelaskan mengapa sebagian reaksi dapat terjadi
sedangkan sebagian yang lain tidak. Sejumlah sistem non biologik dapat menggunakan
energi panas untuk melaksanakan kerjanya, namun sistem biologi pada hakekatnya
bersifat isotermik dan memakai energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses
kehidupan.
Bioenergetika atau termodinamika biokimia memberikan prinsip dasar untuk
menjelaskan mengapa sebagian reaksi dapat terjadi sedangkan sebagian yang lain tidak.
Sejumlah sistem non biologik dapat menggunakan energi panas untuk melaksanakan
kerjanya, namun sistem biologi pada hakekatnya bersifat isotermik dan memakai energi
kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.
Prinsip reaksi oksidasi reduksi yaitu reaksi pengeluaran dan perolehan elektron
berlaku pada berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi
pemahaman tentang sifat oksidasi biologi. Ternyata banyak reaksi-reaksi oksidasi
dalam sel hidup dapat berlangsung tanpa peran molekul oksigen.
Adapun untuk mengetahui pembahasan terkait Bioenergetik termasuk di
dalamnya energy thermal, termodinamika dan kalor butuh dikaji ulang, sehingga
mendapatkan informasi yang tepat.
1.1 Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan beberapa masalah antara lain1. Apa pengertian dari bioenergenetika, kalor dan energy thermal?2. Bagaimana hukum termodinamika?3. Bagaimana aliran energi pada rantai makanan dapat terjadi?4. Apa pengertian produktivitas primer dan sekunder?
1.2 Tujuan
Dari rumusan masalah diatas dapat dibuat tujuan sebagai berikut :1. Untuk mengetahui perngertian dari bioenergenetika, energy thermal,
termodinamika dan kalor.2. Untuk mengetahui hukum termodinamika.3. Untuk mengetahui aliran energi pada rantai makanan dapat terjadi4. Untuk mengetahui produktivitas primer dan sekunder.
BAB II
PEMBAHASAN
2. 1 Pengertian Bioenergetika
Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai
perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Reaksi ini diikuti oleh pelepasan
energi selama sistem reksi bergerak dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat
energi yang lebih rendah. Sebagian besar energi dilepaskan dalam bentuk panas. Pada
sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya dan
dapat diubah menjadi energi mekanik atau energi listrik. Sedangkan pada sistem
biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi
proses kehidupan.
2.2 Pengertian Kalor
Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara
umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan
mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh
benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang
dikandung sedikit.Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang
dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor, yaitu : massa zat, jenis zat (kalor
jenis), perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Dimana :
Q : kalor yang dibutuhkan (J)
m : massa benda (kg)
c : kalor jenis (J/kgC)
Q = m.c.( )
( ) : adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis:
Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang
digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U
adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu
kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg
zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis
adalah kalorimeter.
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam
grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
2.2.1 Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk
yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah
menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi
H = Q/( )
c = Q/m.( )
H = m.c
listrik. Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang
dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
Keterangan :
W : energi listrik (J)
P : daya listrik (W)
t : waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.( ) maka diperoleh persamaan ;
W = Q
W = P.t
P.t = m.c.( )
Keterangan :
Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu
sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua
menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100
C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4),
kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu
kembali (Q5).
2.2.2 Asas Black
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian
disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi
menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi
keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah
benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :
Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda
yang bersuhu tinggi digunakan ( ) dan untuk benda yang bersuhu rendah
digunakan ( ).
2.2.3 Energi Kalor
Q lepas = Q terima
Q lepas = Q terima
m1.c1.( ) = m2.c2.( )
Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-
hari. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang
semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi
panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air
naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi
perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor
yang dapat memanaskan air.
Sebelum abad ke-17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang
mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih
rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau bercampur. Jika kalor merupakan
suatu zat tentunya akan memiliki massa dan ternyata benda yang dipanaskan massanya
tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan
suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedang satuan lainnya
adalah kalori (kal). Hubungan satuan joule dan kalori adalah:
1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori
a. Kalor dapat Mengubah Suhu Benda
Apa yang terjadi apabila dua zat cair yang berbeda suhunya dicampur menjadi
satu? Bagaimana hubungan antara kalor terhadap perubahan suhu suatu zat? Adakah
hubungan antara kalor yang diterima dan kalor yang dilepaskan oleh suatu zat? Semua
benda dapat melepas dan menerima kalor. Benda-benda yang bersuhu lebih tinggi dari
lingkungannya akan cenderung melepaskan kalor. Demikian juga sebaliknya benda-
benda yang bersuhu lebih rendah dari lingkungannya akan cenderung menerima kalor
untuk menstabilkan kondisi dengan lingkungan di sekitarnya. Suhu zat akan berubah
ketika zat tersebut melepas atau menerima kalor. Dengan demikian, dapat diambil
kesimpulan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.
b. Kalor dapat Mengubah Wujud Zat
Suatu zat apabila diberi kalor terus-menerus dan mencapai suhu maksimum,
maka zat akan mengalami perubahan wujud. Peristiwa ini juga berlaku jika suatu zat
melepaskan kalor terus-menerus dan mencapai suhu minimumnya. Oleh karena itu,
selain kalor dapat digunakan untuk mengubah suhu zat, juga dapat digunakan untuk
mengubah wujud zat. Perubahan wujud suatu zat akibat pengaruh kalor dapat
digambarkan dalam skema berikut.
Keterangan:
1 = mencair/melebur
2 = membeku
3 = menguap
4 = mengembun
5 = menyublim
6 = mengkristal
Energi Termal
Energi termal adalah energi keseimbangan termodinamika yang sebanding
dengan suhu mutlak dan dipindahkan sebagai panas dalam proses termodinamika.
Energi termal ini merupakan bagian dari potensial total dan energi kinetik dari suatu
benda atau sampel benda yang menghasilkan suhu sistem. Energi internal sistem, juga
sering disebut energi termodinamika, selain energi panas juga memiliki bentuk lain
dalam suatu sistem termodinamika, yaitu bentuk energi potensial yang tidak
mempengaruhi temperatur, seperti energi kimia yang tersimpan dalam struktur molekul
dan elektronik. Energi termal ini dihasilkan dan diukur oleh panas apapun. Hal ini
disebabkan oleh peningkatan aktivitas atau kecepatan molekul dalam substansi, yang
dihasilkan oleh suhu yang meningkat pula.
Dalam hukum termodinamika menjelaskan bahwa energi dalam bentuk panas
dapat dipertukarkan dari satu objek fisik ke objek yang lain. Misalnya, meletakkan panci
yang berisi air di atas api yang akan menyebabkan air memanas sebagai akibat dari
gerakan molekul meningkat. Dengan cara itu panas atau energi panas dari api sebagian
ditransmisikan ke air yang memiliki gerakan molekul yang tak beraturan yang saling
bertumbukan.
Energi kinetik termal rata-rata dari gerakan atom dan molekul penyusun zat
tertentu disebut dengan suhu. Suhu dikenal luas sebagai variabel penentu temperatur
benda dan dunia medis menggunakan suhu untuk membantu dalam diagnosa demam.
Suhu diukur dengan alat yang disebut dengan termometer. Prinsip kerja termometer
adalah pemuaian dan penyusutan dari air raksa yang diletakkan dalam tabung kapiler
tertutup. Pemuaian air raksa menunjukkan peningkatan suhu, sedangkan penyusutan
menunjukkan penurunan suhu. Sampai saat ini kita mengenal 4 macam termometer,
yaitu kelvin, celcius, farenheit, dan reamur. Persamaan dari setiap termometer adalah
kesepakatan penentuan skala maksimal dan minimal.
Perbedaan antara satu termometer dengan yang lain terletak pada jumlah
skalanya dan nilai derajat skala maksimal dan kinimal. Untuk termometer kelvin dan
celcius memiliki 100 skala , sedangkan reamur 80 skala dan fahrenheit 180 skala. Hanya
celcius dan reamur yang memiliki skala minimal dengan 00, sedangkan kelvin memiliki
skala minimal 2730 dan fahrenheit 2120.
Suhu ekstrim ditemukan pada nol derajat kelvin dimana tak ditemukan lagi
organisme yang mampu bertahan hidup pada suhu tersebut. Suhu nol derajat
kelvin disebut dengan nol absolut. Tubuh manusia berupaya untuk mempertahankan
suhu pada lingkungan internal. Manusia memiliki mekanisme pengaturan suhu tubuh
yang diperankan oleh hypothalamus. Hypothalamus berfungsi sebagai thermostat
dan reseptor yang sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu tubuh dipertahankan
konstan pada 37 derajat celcius. Saat tubuh kehilangan panas atau memperoleh
panas dari lingkungan eksternal
dapat mempengaruhi reseptor panas dingin di kulit dan hypothalamus. Hal ini
akan direspon dengan perubahan aliran darah perifer (vasokontsriksi atau
vasodilatasi), produksi keringat, gerakan tubuh tertentu seperti mengigil dan
frekuensi napas. Tubuh yang keliru merespon perubahan suhu sekitar akan mengalami
demam. Pengukuran suhu tubuh dapat dilakukan pada beberapa tempat, seperti di
dalam mulut, ketiak dan per rektal. Pemukuran per pektal mewakili suhu inti tubuh dan
memiiki perbedaan antara 0,1 s/d 0.2 derajat dengan di ketiak. Suhu inti tubuh diyakini
membentuk poros antara otak dan jantung.
2.3 Termodinamika
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan')
Perpindahan kalor merupakan suatu bentuk dinamika dari energi termal yang
dipindahkan dari benda yang memiliki suhu lebih tinggi kepada benda yang memiliki
suhu lebih rendah. Perpindahan kalor antara sistem dengan lingkungan sekitar dapat
terjadi bila sistem tersebut terbuka. Sebaliknya bila sistem tersebut tertutup, maka kalor
tidak dapat dipindahkan.Pada suatu ketika kalor yang dipindahkan tidak merubah suhu
benda melainkan merubah fase benda, misalnya : air menjadi es atau air menjadi uap.
Perubahan fase benda terjadi bila suhu sistem termodinamika telah mencapai
titik perubahan fase,misalnya titik beku air 0° celcius dan titik uap air 100°celcius.
Perubahan fase sangat bergantung pada kalor beku atau kalor uap pada tiap zat. Q = m
L, L adalah konstanta kalor lebur, kalor beku atau kalor uap tiap zat.Pemahaman
mengenai keseimbangan termodinamika dapat diaplikasikan pada upaya mengukur
besar energi termal di dalam tubuh manusia. Bila tubuh manusia yang berada di dalam
ruangan tertutup diibaratkan sebuah benda di dalam sistem tertutup.Kalor dipindahkan
dari tubuh pada zat alir di dalam sistem tertutup, dan tidak dipindahkan keluar. Hal ini
akan merubah tekanan (P), volume (V) dan suhu (T) zat alir yang dapat diamati. Secara
tidak langsung besar kalor yan dimiliki tubuh dapat diketahui dari besar kalor yang
diterima zat alir melalui perubahan tekanan (P), volume (V) dan suhu (T).Metode yang
menggunakan konsep ini disebut dengan kalorimetri, dan alat yang digunakan untuk
menerapkan metode ini disebut kalorimeter.
Hukum termodinamika menjelaskan bahwa energi dalam bentuk panas dapat
dipertukarkan dari satu objek fisik ke objek fisik yang lain. Misalnya, meletakkan api di
bawah panci air akan menyebabkan air memanas sebagai akibat dari gerakan molekul
meningkat. Dengan cara itu, panas, atau energi termal, api, sebagian ditransmisikan ke
Anshori, Djoko Martono] (2009). Biologi 1 : Untuk Sekolah Menengah Atas (SMA)-Madrasah Aliyah (MA) Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
General. Organic and Biochemistry 2008, Tersedia :
http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc, diakses tanggal 13 maret 2015
Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative Phosphorylation,2008, Tersedia : http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_transport, Diakses tanggal 13 maret 2015
Kistinnah, Endang Sri Lestari (2009). Biologi 1 : Makhluk Hidup dan Lingkungannya Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Karl J. Miller. The Metabolic Pathways of Biochemistry, 1998, Tersedia :
http://www.gwu.edu\_mpb diakses tanggal 13 maret 2015