PRINSIP ENERGI METABOLISME

PRINSIP ENERGI
METABOLISME
TUJUAN PEMBELAJARAN
• MENGETAHUI PRINSIP REAKSI OKSIDASI
PADA SIKLUS KREBS
• MENGETAHUI SUMBER RESIDU ASETIL
• MENGETAHUI LOKASI ENZIM PADA
MITOKONDRIA
• MENGETAHUI KOMPONEN RANTAI
PERNAPASAN
• MENGETAHUI PROSES PEMBENTUKAN ATP
PADA RANTAI PERNAPASAN
• MENGETAHUI TRANSFORMASI ATP
MENJADI BENTUK ENERGI LAIN
• MENGETAHUI PRINSIP INHIBISI DALAM
PEMBENTUKAN ATP
KASUS
• SEJAK MUSIM PENGHUJAN, HAMPIR TIAP PAGI ADI
MENGALAMI SESAK NAPAS. OLEH DOKTERNYA, ADI DIBERI
OBAT STEROID UNTUK MERINGANKAN GEJALA SESAK
NAPAS YANG DIDERITANYA. NAMUN SEJAK RUTIN
MEMAKAN OBAT TERSEBUT, ADI MERASA TENAGANYA
TIDAK SEKUAT DULU LAGI.
MASALAH
• BAGAIMANA PROSES PEMBENTUKAN ENERGI DI DALAM
TUBUH?
• APA HUBUNGAN OBAT STEROID DENGAN PENURUNAN
ENERGI?
• APA YANG HARUS DILAKUKAN OLEH ADI AGAR TIDAK
MENGALAMI SERANGAN SESAK NAPAS NAMUN TIDAK
HARUS MEMAKAN OBAT STEROID?
MATERI
• SIKLUS KREBS
• SUMBER RESIDU ASETIL
• MITOKONDRIA
• SUMBER UTAMA EKUIVALEN PEREDUKSI
• KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN
• ENERGETIKA
• INHIBITOR
SIKLUS KREBS
• NAMA LAIN:
• SIKLUS ASAM SITRAT
• SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT
• DEFINISI:
RANGKAIAN REAKSI OKSIDASI RESIDU ASETIL DALAM
MITOKONDRIA
ASETIL-KoA
(C2)
SIKLUS KREBS
KoA
OKSALO ASETAT
(C4)
CO2
SITRAT
(C6)
CO2
SUMBER RESIDU ASETIL
• GLIKOGEN
TRIGLISERIDA
STEROID
• GLUKOSA
ASAM LEMAK
PIRUVAT
ASETIL-KoA
LAKTAT
ASAM AMINO
GLUKOGENIK
KOLESTEROL
ASETO ASETIL-KoA
BENDA KETON
KREBS
CYCLE
ASAM AMINO
KETOGENIK
APA HUBUNGAN SIKLUS KREBS
DENGAN PEMBENTUKAN ENERGI?
OKSIDASI BIOLOGI
SEJARAH
• WARBURG : OKSIDASI ADALAH
PENGGUNAAN OKSIGEN
• WIELAND : REDUKSI ADALAH
PELEPASAN HIDROGEN
• LAVOISER
: OKSIDASI → H20 + CO2
• PASTEUR
: FERMENTASI GLUKOSA
OLEH RAGI
• KEILIN
: SISTIM SITOKROM
(OKSIDASI → REDUKSI)
• 2 MEMBRAN
MITOKONDRIA
• LUAR
: LICIN, PERMEABEL NON SELEKTIF
• DALAM: KRISTA, PERMEABEL SELEKTIF
• LOKASI ENZIM
•
•
•
•
MEMBRAN LUAR
RUANG ANTARA MEMBRAN
MEMBRAN DALAM
MATRIKS
1.
•
2.
RUANG ANTARA MEMBRAN
•
•
•
3.
ADENILAT SIKLASE
NUKLEOSID DIFOSFOKINASE
SULFID OKSIDASE
MEMBRAN DALAM
•
•
•
4.
MITOKONDRIA
SITOKROM b5 (REDUKTASE)
MEMBRAN LUAR
UBIQUINON
SITOKROM b, c1, c, a, aa3
ATP-ASE
MATRIKS
•
•
•
•
FAKTOR OKSIDASI FOSFORILASI
ENZIM SIKLUS ASAM SITRAT
ENZIM OKSIDASI ASAM LEMAK
ENZIM SINTESIS PROTEIN
RANTAI PERNAPASAN
• LOKASI
: MITOKONDRIA ~ PUSAT
ENERGI SEL
• DEFINISI: RANGKAIAN REAKSI ENZIM &
CARRIER
→ MENGANGKUT
EKUIVALEN PEREDUKSI
DARI
SUBSTRAT KE MOLEKUL
OKSIGEN
SUMBER UTAMA
EKUIVALEN PEREDUKSI
MITOKONDRIA
SIKLUS
Β-OKSIDASI
ASAM LEMAK KREBS
RANTAI
PERNAPASAN
KH
PIRUVAT
NAD
Deh.
FAD
Deh.
SITOKROM
SUMBER EKSTRA MITOKONDRIA
O2
•PROLIN
•GLUTAMAT
KOMPONEN RANTAI
PERNAPASAN
•KOLIN
•SUKSINAT
•MALAT
•PIRUVAT
LIPOAT
•ISOSITRAT
NAD
FMN
α-KETOGLUTARAT
GLISEROL 3-P
FAD
FAD
ATP
Q
ATP
Sit b
c1
FAD
•ASIL-KoA
•SARKOSIN
•DIMETIL GLISIN
c
ATP
a
aa3
O2
KOMPONEN RANTAI
PERNAPASAN
PEMBENTUKAN ENERGI:
1.
KOENZIM NAD → 3 ATP
2.
KOENZIM FAD
3.
KOENZIM GDP → 1 ATP
→ 2 ATP
BERAPA JUMLAH ATP YANG
DIHASILKAN UNTUK SETIAP OKSIDASI 1
MOLEKUL ASETIL-KOA?
ENERGETIKA
KARBOHIDRAT
LIPID
PROTEIN
ASETIL-KoA
OKSALOASETAT
SITRAT
NADH + H+
NAD+
ISOSITRAT
MALAT
NAD+
SIKLUS
KREBS
NADH + H+
α-KETOGLUTARAT
FUMARAT
NAD+
FADH2
GTP GDP
FAD
SUKSINAT
NADH + H+
SUKSINIL-KoA
SETIAP 1 ASETIL-KOA
JUMLAH IKATAN FOSFAT BERENERGI TINGGI:
• OKSIDASI NADH PADA
=9
RANTAI PERNAPASAN
• OKSIDASI FADH2 PADA
=2
RANTAI PERNAPASAN
• OKSIDASI PADA
=1
TINGKAT SUBSTRAT
PRINSIP ENERGETIKA
ATP
REAKSI EKSERGONIK
(PRODUKSI ENERGI)
REAKSI ENDERGONIK
(PEMAKAIAN ENERGI)
ADP
Pi
Pi
TRANSFORMASI ATP
• KIMIA
: SINTESIS SENYAWA
• MEKANIK
: KONTRAKSI OTOT
• LISTRIK
: KERJASYARAF
• ELEKROTERMAL
: POMPA ION
• CAHAYA
: CAHAYA PHOTON
• SUHU
: MENGATUR SUHU TUBUH
APAKAH INI
KARENA SAYA
SUDAH MAKAN
2 TELUR???
1.
INHIBITOR
PADA RANTAI PERNAPASAN
LIPOAT
NAD
FMN
Q
(-) I
Sit b
c1
(-) II
c
a
aa3
O2
(-) III
FAD
I. AMOBARBITAL, PIERICIDIN A,
STEROID
II. DIMERCAPROL, ANTIMYCIN A
III. H2S, CN, CO
ROTENON,
INHIBITOR
2. PADA OKSIDASI FOSFORILASI
• OLIGOMYCIN
• ATRKTILOSIDA
3. “UNCOUPLER” OKSIDASI FOSFORILASI
• 2,4 DINITROFENOL
• PENTAKLOROFENOL
• DINITROKREOSOL
BERAPA JUMLAH ATP YANG
DIHASILKAN UNTUK SETIAP
OKSIDASI 1 MOLEKUL GLUKOSA?
ENZIM
• Enzim merupakan senyawa organik
bermolekul besar yang berfungsi untuk
mempercepat jalannya reaksi metabolisme
di dalam tubuh tumbuhan tanpa
mempengaruhi keseimbangan reaksi
• Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak
berubah baik sebelum dan sesudah reaksi
tetap
• Enzim sebagai biokatalisator
• Bagian enzim yang aktif adalah sisi aktif dari
enzim
TATA NAMA ENZIM
• Enzim diberi nama sesuai dengan nama substrat
dan reaksi yang dikatalisis
• Biasanya ditambah akhiran ase
• Enzim dibagi ke dalam 7 golongan besar
Klas
Oksidoreduktase
(nitrat reduktase)
Transferase
(Kinase)
Hidrolase
(protease, lipase,
amilase)
Tipe reaksi
memisahkan dan menambahkan elektron atau
hidrogen
memindahkan gugus senyawa kimia
Liase
(fumarase)
membentuk ikatan rangkap dengan
melepaskan satu gugus kimia
Isomerase
(epimerase)
Ligase/sintetase
(tiokinase)
Polimerase
(tiokinase)
mengkatalisir perubahan isomer
memutuskan ikatan kimia dengan
penambahan air
menggabungkan dua molekul yang disertai
dengan hidrolisis ATP
menggabungkan monomer-monomer
sehingga terbentuk polimer
SUSUNAN ENZIM
• Komponen utama enzim adalah protein
• Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein struktural
• Tidak semua protein bertindak sebagai enzim
Enzim protein
sederhana
Protein
Enzim
Enzim
Konjugasi
Protein +
Bukan Protein
Protein =
apoenzim
Organik =
Koenzim
Bukan protein =
Gugus prostetik
Anorganik =
kofaktor
CONTOH KOENZIM
1.
NAD (koenzim 1)
2.
NADP (koenzim 2)
3.
FMN dan FAD
4.
Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f
5.
Plastoquinon, plastosianin, feredoksin
6.
ATP: senyawa organik berenergi tinggi,
mengandung 3 gugus P dan adenin ribose
• Pengertian Enzim
Enzim ialah senyawa protein yang disintesiskan di dalam sel
secara biokimiawi. Enzim merupakan biokatalis yaitu
senyawa yang diproduksi oleh organisme.
Dalam mempelajari enzim kita pasti sering bertemu
dengan yang namanya koenzim,holoenzim dan
apoenzim.
• Koenzim adalah molekul organik yang nonprotein
diperlukan untuk bekerjanya
enzim. Example:Vit,NAD,koenzim A.
• Holoenzim adalah enzim lengkap yang terdiri dari
enzim dan koenzim.
• Apoenzim adalah bagian protein dari holoenzim.
SIFAT ENZIM
• Enzim dibentuk dalam protoplasma sel
• Enzim beraktifitas di dalam sel tempat sintesisnya
(disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain
diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)
• Sebagian besar enzim bersifat endoenzim
1.
Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat
hidrofil
2.
Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun
basa, kation maupun anion
3.
Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang
menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH
dll
4.
Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya
5.
Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah
sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah
keseimbangan reaksi
6.
Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim
tetap baik sebelum maupun setelah reaksi
berlangsung
7.
Enzim bermolekul besar
8.
Enzim bersifat khas/spesifik
• Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum
400C
• Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe
• Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb,
Cu, Zn, Cd, Ag
• pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif
kondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin
kondisi basa)
• Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mulamula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian
menghambat karena: penumpukan produk (feed
back effect)
• Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim
memacu aktifitasnya
• Air, memacu aktifitas enzim
• Vitamin, memacu aktifitas enzim
Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:
1.
Kompetitif: zat penghambat mempunyai struktur yang
mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung
dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara
substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi
aktif enzim (misal feed back effect)
2.
Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan
struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok
lagi dengan substrat
• Spesifik: hanya cocok untuk satu macam
substrat saja atau sekelompok kecil substrat
yang susunanya hampir sama dan fungsinya
sama
E5
A
E1
B
E2
E4
C
E3
D