Kehidupan di Bumi bergantung pada aliran energi yang konstan, dan dua proses biologis fundamental yang mengatur aliran ini adalah fotosintesis dan respirasi seluler. Keduanya merupakan inti dari Transformasi Energi di dalam sel hidup. Memahami setiap tahap dari kedua proses ini melalui diagram detail sangat penting untuk mengurai bagaimana sel mendapatkan, menyimpan, dan menggunakan energi.
Fotosintesis adalah Transformasi Energi pertama yang mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa. Proses ini terjadi di dalam kloroplas tumbuhan dan alga. Bahan baku utamanya adalah karbon dioksida (CO2) dari udara dan air (H2O) dari tanah, dengan cahaya sebagai pemicu utama reaksi.
Dalam fotosintesis, Transformasi Energi terjadi dalam dua tahap utama: reaksi terang dan siklus Calvin (reaksi gelap). Reaksi terang, yang membutuhkan cahaya, menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat tereduksi), molekul pembawa energi. Diagram detail akan menunjukkan penangkapan foton dan aliran elektron di membran tilakoid.
Selanjutnya, siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang untuk mengubah CO2 menjadi glukosa. Ini adalah tahap sintesis di mana energi kimia diikat dalam ikatan gula. Produk akhir fotosintesis adalah glukosa dan oksigen (O2), yang dilepaskan ke atmosfer, menunjukkan Transformasi Energi yang efisien.
Di sisi lain, respirasi seluler adalah Transformasi Energi yang memecah glukosa untuk menghasilkan ATP, energi yang dapat digunakan oleh sel. Proses ini terjadi pada hampir semua organisme hidup, baik autotrof maupun heterotrof, dan umumnya membutuhkan oksigen. Respirasi seluler sebagian besar terjadi di mitokondria.
Transformasi Energi dalam respirasi seluler juga melibatkan beberapa tahap: glikolisis, siklus Krebs, dan fosforilasi oksidatif. Glikolisis, yang terjadi di sitoplasma, memecah glukosa menjadi piruvat. Diagram detail akan menunjukkan serangkaian reaksi enzimatik yang menghasilkan ATP dan NADH dalam jumlah kecil.
Piruvat kemudian memasuki mitokondria untuk siklus Krebs, di mana lebih banyak ATP, NADH, dan FADH2 dihasilkan. Tahap terakhir, fosforilasi oksidatif, adalah di mana sebagian besar ATP dihasilkan melalui rantai transpor elektron. Oksigen adalah akseptor elektron terakhir, dan produk sampingannya adalah CO2 serta H2O.