Advertisement

Oksidasi Biologi, Sejumlah besar reaksi yang terjadi dalam sel hidup, termasuk reaksi penghasil energi yang secara biologi berguna, adalah reaksi oksidasi. Karena itu pengetahuan mengenai konsep oksidasi sangat perlu untuk memahami proses respirasi. Oksidasi, jadi juga reduksi sebagai proses kebalikannya, dapat didefinisikan melalui beberapa cara. Definisi tertua

bahwa oksidasi adalah suatu reaksi yang menggabungkan adalah proses kebalikan oksidasi, maka setiap oksidasi pasti diikuti oleh reduksi yang simultan. Pada pembentukan air dari oksigen dan hidrogen, misalnya, oksigen direduksi dengan cara memperoleh elektron dari hidrogen, dan hidrogen dioksidasi dengan cara melepaskan elektronnya. (Elektron atom hidrogen hilang dalam arti bahwa elektron ini dibagikannya kepada atom oksigen.) Berdasarkan alasan itulah, maka reaksi osidasi-reduksi sering dinyatakan dengan singkatan reaksi redoks.

Advertisement

Reaksi oksidasi-reduksi (redoks) penting dari sudut biologi, sebab molekul harus dioksidasi sebelum dihasilkan energi yang bermanfaat. Dengan menggunakan 2 titik untuk menyatakan sepasang elektron yang dipisahkan, suatu reaksi redoks dapat dinyatakan sebagai berikut:

A:            +             B             A             B:

(tereduksi)         (teroksidasi)       (teroksidasi)       (tereduksi)

Karena elektron dipindahkan dari A ke B, bentuk tereduksi A ialah sebuah donor elektron (bahan pereduksi) dan bentuk teroksidasi B adalah akseptor elektron (bahan pengoksidasi). J ika reaksi berlangsung spontan dari kiri ke kanan, akan terjadi penurunan energi bebas. Hal ini berarti bahwa elektron telah melewati keadaan energi tinggi dalam bentuk A yang tereduksi ke dalam keadaan energi rendah , dalam bentuk B yang tereduksi.

Mudahnya suatu zat secara relatif memberikan elektronnya merupakan ukuran kemampuan berfungsinya zat itu sebagai bahan pereduksi dan kemampuannya dioksidasi. Reaksireaksi yang elektronnya dinyatakan disumbangkan tanpa menyebutkan akseptornya disebut reaksi-paruh (half-reaction), sebab reaksi lengkapnya tak mungkin terlaksana kecuali jika ada bahan pengoksidasi yang sesuai, yaitu hadirnya akseptor elektron yang akan melengkapi separuh reaksi lagi. Potensi reaksi-paruh dalam bertindak sebagai donor elektron dapat ditentukan melalui percobaan dengan syarat baku tertentu yang jelas, dan nilai (dinyatakan dalam volt) yang kemudian diperoleh disebut kemampuan reduksi (E0). Reaksi-paruh yang berbeda memiliki nilai Eo yang berbeda pula, oleh karena itu memungkinkan angka-angka tersebut disusun dalam urutan besarnya pada suatu skala. Nilai baku diperlukan untuk perbandingan, dan titik nol pada skala telah ditetapkan dengan menentukan kemampuan 0.0 volt (V) pada pH 0, untuk reaksi-paruh hidrogen, H± + e-          1/2H2.

Dengan ini sebagai angka baku, secara relatif dapat diukur potensi reaksi setiap senyawa terhadap kemampuan reduksi hidrogen.

Sebuah daftar kemampuan reduksi reaksi-paruh beberapa senyawa biologis yang penting, termasuk beberapa koenzim dan substrat akan didiskusikan kemudian pada bab ini dan dicantumkan pada   16.3. Skala itu disusun menurut urutan menaik E0, yang berarti (menurut konvensi yang berlaku) bahwa zat-zat yang berada pada urutan atas yang memiliki nilai negatif E0 tinggi, memiliki elektron berenergi potensial tinggi. Dengan kata lain, arah pemindahan elektron pada sembarang reaksi redoks selalu ke bawah dari letak zat yang berada lebih dekat ke atas ke zat yang berada dekat ke bawah. Jika 2 reaksi-paruh digabungkan, salah satu yang memiliki Eo lebih positif, jadi yang lebih dekat ke bawah pada skala akan bergerak ke jurusan yang dinyatakan pada skala (yaitu sebuah reaksi reduksi) mendesak ke belakang reaksi-paruh yang memiliki Eo kurang positif (yaitu sebuah reaksi oksidasi). Misalnya, bayangkan saja suatu reaksi menyeluruh yang dihasilkan oleh penggabungan 2 reaksiparuh antara asetaldehida dan koenzim NAD±. Reaksi-paruh asetaldehida akan bertindak sebagai sebuah reduksi

asetaldehida + 2 H+ + 2 e- –> etanol

sebab asetaldehida memiliki E0 lebih tinggi. Reaksi-paruh NAD+ akan didorong sebagai sebuah oksidasi

NADH + H± —> NAD+ + 2 H+ + 2 e-

yang arahnya berlawanan dengan arah yang ditunjukkan pada skala. Reaksi lengkapnya sebagai berikut:

asetaldehida + NADH + —> etanol + NAD+

Akan tampak bahwa zat-zat pada bagian bawah skala, bersama-sama dengan zat-zat pada bagian atas merupakan bahan pereduksi. Letak reaksi-paruh oksigen yang berada paling bawah dalam skala itu menunjukkan bahwa oksigen molekuler memiliki afinitas elektron yang terkuat dibandingkan dengan akseptor mana pun pada skala, atau sebaliknya, bahwa elektron pada air memiliki energi potensial yang rendah dibandingkan dengan elektron alarm pun yang ada pada zat pereduksi yang tercantum pada skala. Untuk setiap pasangan reaksi-paruh, perbedaan antara nilai Eo (AE0) pada kondisi baku merupakan ukuran kecenderungan elektron yang dipindahkan dari bentuk reduksi zat yang berada di atas pada skala ke bentuk oksidasi zat yang berada di bawah pada skala. Perbedaan ini juga menjadi ukuran kecenderungan reaksi redoks yang akan terjadi, dan karena itu lebih berhubungan dengan penurunan energi bebas (A G°) reaksi itu (lihat halaman 175 di atas) yang juga menjadi ukuran kecenderungan terlaksananya reaksi. Ada sebuah rumus matematik untuk menghitung A sebuah reaksi dari nilai Eo reaktan, tetapi untuk kepentingan sekarang ini cukuplah kalau dicatat bahwa makin jauh dua buah zat terpisah pada skala, makin besarlah kemungkinan hasil energi bebas dari reaksi antara kedua zat itu.

 

Advertisement