File

ENERGI DAN METABOLISME
Energi pada metabolisme
karbohidrat, lipid, protein
Represented by
HELMIN ELYANI
food
PROTEIN
KARBOHIDRAT
amino acids
sugars
Molekul
lain yang
digunakan
pada
respirasi
GLIKOLISIS
glukosa
Asam piruvat
acetyl CoA
DAUR
KREB
NH3
(ammonia)
RANGKAIAN
TRANSPOR
ELEKTRON
LEMAK
glycerol fatty acids
ENERGI KIMIA
• BIOSINTESIS : anabolic pathway endergonic reaction
• DEGRADASI : katabolic pathway  exergonic reaction
• INTERKONVERSI : katabolic and anabolic conversion
• ENERGI
: asetil-KoA, pyruvat, glycerol  in TCA
Cycle and oxphos
ENERGI
RESPIRASI SEL





Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
Reaksi secara keseluruhan: C6H12O6 +
6 O2 + ADP  6 CO2 + 6 H2O + ATP.
ATP (Adenosin Tri Phosphat)
SIMPANAN ENERGI KIMIA TERBESAR
ATP memiliki energi yang dapat dilepaskan dengan mudah melalui
pemutusan ikatan pada fosfat ketiga.
Energi yang dilepaskan digunakan untuk menjalankan prosesproses kehidupan.
Pembebasan fosfat ketiga mengubah ATP menjadi molekul yang
memiliki 2 gugus fosfat ( ADP).
ADP dapat membentuk ATP kembali bila terdapat gugus fosfat dan
energi.
p
energi
masuk
p
p
ATP
energi
keluar
Tanjakan
energi
p
P+
p
p
p
ADP
P+
p
p
ADP
Memperoleh Energi (ATP)
Sumber Energi didapat dari :
- Glikolisis (glukosa)
- Oksidasi beta (asam lemak)
- Siklus asam sitrat
- Oksidasi fosforilasi
Katabolisme Glukosa
G
L
I
K
O
L
I
S
I
S
- di sitoplasma.
- Memotong 1 molekul gula berkarbon 6
menjadi 2 molekul gula berkarbon 3 (asam
piruvat adalah hasil akhir).
- Tidak menghasilkan banyak energi (hanya
dihasilkan 2 ATP), tetapi dapat berlangsung
sangat cepat dan jika tidak ada oksigen
(anaerobik) masih bisa berlangsung.
- Ada 2 fase, yaitu
1. Glukosa diubah menjadi triosa fosfat
2. Triosa fosfat menjadi asam laktat
SUMMARY OF THE KREBS CYCLE
6 NADH
GLYCOLYSIS
2 FADH2
CoA
Daur
Krebs
asetil koenzim A
Rangkaian
transpor
elektron
asam oksaloasetat
NADH
1.
asam sitrat
NAD+
NAD+
2.
6.
CO2
asam a-ketoglutarat
asam malat
FADH2
NADH
3.
FAD+
5.
asam suksinat
ADP
NAD+
CO2
NADH
4.
turunan
asam a-ketoglutarat
ATP
CO2
2 ATP
Ringkasan Daur Krebs
 Asetil koA didegradasi sempurna menjadi CO2.
 Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari setiap asetil koA yang
memasuki Daur Krebs (total 2 ATP tiap glukosa).
 Semua elektron dapat diikat dalam bentuk 6 NADH (per
glukosa) untuk diproses lebih lanjut melalui rangkaian
transpor elektron.
sel
mitokondrion
Membran
luar
membran
dalam
glikolisis
membran
dalam
membrane
luar
Rangkaian
transpor
elektron
Daur
Krebs
H+
eO2
kompartemen
luar
H2O
kompartemen
dalam
glikolisis
mitokondrion
Asam piruvat
cytosol
NAD+
koenzim
A
NADH
Menuju ke
rangkaian
transpor elektron
koA
CO2
Kompartemen dalam
asetll koenzim A
Daur Krebs
Katabolisme, Transfer Elektron dan Reaksi
Oksidasi Reduksi
• Elektron dibebaskan dari oksidasi nutrisi selama
katabolisme.
• Elektron dipindahkan oleh pembawa elektron melalui suatu
proses untuk menghasilkan ATP.
Oksidasi - Reduksi
Oksidasi:
Pengambilan/pemindahan elektron dari suatu senyawa.
Reduksi:
Penambahan/pemberian elektron kepada suatu senyawa.
Pembawa Elektron
adalah molekul yang memindahkan elektron selama proses
oksidasi reduksi di dalam sel diperankan oleh NADH,
FADH2
NAD (Nikotinamida Dinukleotida)
Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2 bentuk:
 Bentuk membawa elektron atau atom hidrogen ( NADH) dan
tanpa atom hidrogen (NAD+).
 NAD+ berperan sebagai senyawa pengoksidasi, bila
menerima atom hidrogen dan elektron, menjadi NADH.
NAD (Nikotinamida Dinukleotida)
 NADH dapat memindahkan elektron
ke molekul lain, dan kembali menjadi
NAD.
 Proses pemindahan ini
dikendalikan/dilakukan oleh enzim.
-
-
NAD+
NADH
kosong
terisi
+
+
NAD
kosong
H proton
teroksidasi
NAD
NAD+
+
- - H
tereduksi
-
-
-
Rangkaian Transpor Elektron
■
■
NADH memindahkan elektron ke suatu
rangkaian molekul yang terdapat di
membran dalam mitokondria.
Perpindahan elektron mengakibatkan
perpindahan ion H+ melawan gradien
konsenrasi.
Rangkaian Transpor Elektron
■
Energi yang terbentuk pada saat masuknya kembali ion
H+ ke dalam mitokondria melalui ATP sintase, digunakan
untuk menggabungkan fosfat dengan ADP untuk
membentuk ATP.
■
Dihasilkan ATP yang lebih banyak pada tahap ini (32
ATP per glukosa).
GLYCOLYSIS
ELECTRON
TRANSPORT
CHAIN
mitokondria
KREBS
CYCLE
32
ATP
inner
membrane
inner compartment
H2O
O2
outer compartment
Kompartemen bagian luar
inner
membrane
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
SINTESIS ATP
H+ H+
H+
H+ H+
H+ H+
H+
H+
+
H
H+
+
H
H+ H+ H+
H+
H+
H+
H+
NADH
H+
NAD+
ATP
synthesis
2 H+ + 1/2 O2
Kompartemen bagian dalam
ADP + P
H2O
RANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRON
ATP
SIKLUS ASAM SITRAT
fosforilasi pada tingkat substrat :
1,3 BPG  3 PG
2 ATP
PEP  Piruvat
2 ATP
Suksinil koA  suksinat
2 ATP
TOTAL 6 ATP
OKSIDASI FOSFORILASI
ENERGI HASIL GLIKOLISIS
Hasil 2 mol ATP eq dg energi
14.000 kalori
Total energi yang dibebaskan
(dari glukosa-as laktat) =
56.000 kalori
Maka efisiensinya = 25 %
ATP YANG TERBENTUK
ATP dibentuk
•
fosforilasi oksidatif dari reoksidasi koenzim tereduksi oleh rantai
pernafasan
1.
3PG  1,3 BPG
= NAD = 4 ATP
2.
Pir  asetil KoA = NAD = 6 ATP
3.
Isositrat  alfa ketoglutarat = NADP = 6 ATP
4.
Alfa ketoglutarat  suksinil koA = NAD = 6 ATP
5.
Suksinat  fumarat
= FAD = 4 ATP
6.
Malat  oksaloasetat = NAD = 6 ATP
TOTAL = 32 ATP
fosforilasi pada tingkat substrat :
1.
1,3 BPG  3 PG
2 ATP
2.
PEP  Piruvat
2 ATP
3.
Suksinil koA  suksinat 2 ATP
TOTAL 6 ATP
Energetika Oksidasi KH
• 1 mol glukosa
(kolorimeter)
CO2 + H2O
timbul panas  2870 KJ
• dalam jaringan
tinggi.
sebagian panas (1398 KJ) diikat fosfat berenergi
•
CO2 + H2O + 38 ATP
1 mol glukosa
(1ATP  36,8 KJ)
Metabolisme energi lipid
Overview
METABOLISME LIPID
OKSIDASI LIPID
• Asam lemak yang ada di dalam sel ( sitosol ) berasal dari 2 sumber :
- Asam lemak bebas dari darah
- Hasil pemecahan triasilgliserol sel oleh enzim lipase
• Selanjutnya untuk menghasilkan energi, asam - asam lemak tersebut harus
dioksidasi.
• Proses oksidasi asam lemak berlangsung di dalam mitokondria
• Jadi asam lemak yang ada di sitosol harus dikirim ke dalam mitokondria
untuk bisa mengalami proses oksidasi
OKSIDASI BETA
• perubahan asam lemak bebas menjadi asetil KoA ( untuk bisa masuk
ke siklus sel)
•
ASAM LEMAK DAPAT MASUK KE DALAM MITOKONDRIA MELALUI
TAHAP – TAHAP SEBAGAI BERIKUT
:
OKSIDASI BETA
HASIL ATP DI DALAM TAHAP – TAHAP OKSIDATIF SELAMA OKSIDASI SATU
MOLEKUL
PALMITOIL – KoA MENJADI CO2 + H2O
Tahap yang
berkaitan dengan
NAD
Asil-KoA dehidrogenase
Tahap yang
ATP
berkaitan dengan
FAD
7
14
3-Hidroksiasil-KoA dehidrogenase
7
21
Isositrat dehidrogenase
8
24
a-ketoglutarat dehidrogenase
8
24
Suksinil-KoA * sintetase
8
Suksinat dehidrogenase
Malat dehidrogenase
Total ATP yang terbentuk :
8
8
16
24
131
Asetil – KoA yang telah terbentuk dari hasil oksidasi asam LEMAK di
dalam mitokondria, dihadapkan pada 2 alternatif / kemungkinan proses
selanjutnya yaitu :
1. Asetil – KoA akan langsung dioksidasi lebih lanjut menjadi CO2
melalui siklus asam sitrat / siklus Krebs.
2. 2. Asetil – KoA akan diubah menjadi badan keton untuk dikirim ke
jaringan perifer. (Selanjutnya di jaringan perifer badan keton akan
dioksidasi)
Yang terutama menentukan jalur mana yang akan dilalui asetil – KoA adalah
: TERSEDIANYA OKSALOASETAT untuk memulai masuknya asetil – KoA ke
dalam siklus asam sitrat.
Bila konsentrasi oksaloasetat rendah (pada keadaan : puasa, diet rendah
karbohidrat, penyakit diabetes melitus yang tidak terkontrol ) maka hanya
sedikit asetil – KoA yang masuk ke dalam siklus asam sitrat, sehingga jalur
pembentukan “ badan keton “ yang akan terjadi.
KETON BODIES
brown fat
• Jaringan lemak coklat (bayi usia sekitar 26 minggu gestasi )
-
mempunyai banyak vakuola lemak dan mengelilingi inti yang ada ditengah,
sedangkan sel lemak putih hanya mempunyai satu vakuola lemak besar dan
satu inti berbentuk perak terletak pada perimeter
-
Sel lemak coklat berisi glikogen dan banyak mengandung mitokondria
dengan multipel cristae untuk menghasilkan bahan bakar dan energi yang
dibutuhkan guna produksi panas dengan cepat, sedangkan sel lemak putih
tidak berisi glikogen dan mitokondria relatif sedikit
• Jaringan lemak coklat berisi simpanan trigliserida konsentrasi
tinggi.
• Jaringan lemak coklat mempunyai banyak vaskularisasi dan
penuh persarafan tidak bermielin dengan ujung saraf simpatis
disetiap sel lemak. Ujung saraf simpatis akan mengeluarkan
noradrenalin yang akan menstimulasi lipolisis dan aktivitas
uncoupling protein.
Fungsi lemak coklat
• Membawa nutrient seluler dan sampah metabolik ke tempat
semestinya.
• Menyebarkan panas yang dihasilkan dalam jaringan lemak
coklat untuk istirahat tubuh
• Suplai saraf tidak bermielin menghasilkan jalur untuk
stimulasi jaringan lemak coklat
Termogenin
dan ox phos pd brown fat
• pernafasan dalam jaringan lemak coklat adalah tidak menghasilkan energi
dalam bentuk ATP, tetapi lebih dalam bentuk panas (jalur alternatif
phosphorilasi oksidatif khas )
• proton menurunkan gradien elektrokimia dan masuk matrik mitokondria
melalui ATP synthase, sampai gradient habis. Pada jaringan lemak coklat,
UCP 1 menyediakan bypass bagi ATP synthase (kecepatan enzim dalam
produksi panas terbatas), dan dengan demikian energi pada gradient
elektrokimia tidak digunakan untuk sintesis ATP, tetapi oksidasi lemak
lebih banyak dilepaskan sebagai panas
• Mitokondria dalam jaringan lemak coklat dapat menghabiskan “ hampir
90% energi respirasi sebagai termogenesis nonshivering
Non shivering thermogenesis
brown adipose tissue
Metabolisme energi protein
JALUR INTERKONVERSI
ASAM AMINO