Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah

Prasetyastuti
Department of Biochemistry
Gadjah Mada University
Kepentingan Biomedis








Bioenergetik = termodinamika Biokimia
: mempelajari perubahan energi yang
menyertai reaksi-reaksi Biokimia
Dlm sistem Biologik
 isotermik
 menggunakan energi kimia utk tenaga
dlm proses kehidupan
Kelaparan
H. Thyroid
Marasmus
Obesitas






Perubahan energi bebas Gibbs (ΔG )
: bagian dari perubahan energi total dlm suatu
sistem utk melakukan kerja
HK. Thermodinamika I
: energi total suatu sistem adalah
konstan
Dlm sistem total
 selama perubahan, energi tdk hilang/
bertambah





Energi
- di transfer dr suatu sistem ke sist yl
- di ubah menjadi bentuk energi lain
Dlm sistem kehidupan,
energi kimia diubah menjadi
Energi panas, listrik, radian, mekanik

Hk. Thermodinamika II
Entropi total sustu sistem bertambah jika
proses berjalan secara spontan

Entropi: tingkat gangguan dr sistem


Pada temp & tek konstan kombinasi ke 2 Hk
ΔG = ΔH – T ΔS
Dlm reaksi Biokimia
ΔG = ΔE - T ΔS
ΔG negatif :
Rks spontan, kehilangan energi bebas
 Eksergonik
ΔG positif : Rks hanya berjalan jika energi bebas
ditingkatkan , endergonik
ΔG sangat tinggi:
 Rks berjalan sempurna , irreversibel
 Sistem stabil
ΔG zero:
 Sistem dlm keseimbangan , tdk terjadi
perubahan
 Jika kadar reaktan 1.0 mol/L

ΔG o : perubahan energi

bebas standar

ΔG o!
: perubahan energi bebas standar pada
keadaan standard (pH 7)

ΔG o! = - RT Ln K’ eq



ΔG dapat lebih >/< dr ΔG o!
Tgantung pada: kadar reaktan, Solven, ion
dan protein
Dlm sistem Biokimia






Enzim hanya mempercepat tercapainya
keseimbangan , tdk mempengaruhi kadar
akhir reaktan pd keseimbangan
Peran Energi antara lain: Reaksi sintetik,
kontraksi otot, konduksi impuls syaraf,
transport aktif .
Transport aktif Memperoleh energi melalui
ikatan kimia/ coupling --- reaksi oksidasi;
Reaksi Exergonik : Katabolisme/ pemecahan /
oksidasi
Reaksi Endergenik : Anabolisme / sintesis
--- metabolisme

ATP berperan dlm transfer energi bebas dr
exergonik ke endergonik




Organisme autotropik :
Menggunakan proses2 exergonik sederhana
Organisme heterotropik
Memperoleh energi bebas dg coupling
metab nya ke pemecahan mol organik
komplek dlm lingk. nya




ATP : nukleosida trifosfat
mgd adenin, ribose, 3 gugus fosfat
Kepentingan fosfat dlm metab antara
 peran ATP, ADP & Pi dlm glikolisis


Adenosine triphosphate (ATP) shown
as the magnesium complex. ADP forms a
similar complex with Mg2+.


Standard free energy of hydrolysis
of some organophosphates of biochemical
importance.1,2







Fosfat energi rendah
Ester fosfat yg terdpt dlm intermediet
glikolisis
ΔG0′ < ATP
Fosfat energi tinggi
ΔG0′ > ATP
: asetil KoA, met aktif, UDPGlc, PRPP
ATP sbg donor fosfat energi tinggi
- mengandung 2 gugus fosfat energi tinggi
ADP
- mengandung 1 gugus fosfat energi tinggi
AMP
- tdk mengandung gugus fosfat energi tinggi
(ikatan ester )
Struktur ATP,ADP,& AMP
Peran siklus ATP/ADP dlm transfer fosfat

Sumber fosfat energi tinggi
1. Fosforilasi oksidatif ; sumber fosfat energi
tinggi terbanyak organisme aerobik
2. Glycolisis; menghasilkan 2 fosfat energi
tinggi
3. Siklus asam sitrat, menghasilkan 1 fosfat
energi tinggi
Phosphagen : sbg btk simpanan fosfat
energi tinggi
* Creatin fosfat dlm otot skeletal, hepar,
spermatozoa , otak
* Arginin fosfat : dlm otot inverteb
 Kadar phosphagen : dipertahankan, pd
kontraksi otot,


Reaksi Endergonik: tdk dpt berlangsung
dlm kondisi fisiologik, sehingga hrs di
couple dg reaksi exergonik yang l ain



Hidrolisis fosfat terminal dr ATP
Rks 1 & 2 digab.dikatalisis oleh heksokinase
Rks exergonik: Irreversibel (pd kondisi
fisiologik)
1. fosfat energi tinggi dlm ADP digunakan
dlm sintesis ATP
2. AMP, refosforilasi menjadi ADP
3. AMP tinggi , jika ATP kosong bekerja sbg
signal metabolik utk meningkatkan
kecepatan katabolik utk Membentuk ATP
lagi



Contoh aktivasi asam lemak rantai panjang
Kehilangan energi bebas sbg panas
Pembentukan AMP dari ATP dihasilkan Pi



Aktivasi melalui jalur pirofosfat
kehilangan 2 fosfat energi tinggi
Jika yg terbentuk ADP + Pi
 kehilangan 1 fosfat energi tinggi


Nukleosida trifosfat lain yg berperan dlm
transfer fosfat energi tinggi :
UTP , GTP, CTP
Disintesis dari difosfatnya oleh enzim
nukleosida difosfat kinase

Nukleosida monofosfat kinase spesifik
mengkatalisis pembentukan nukleosida di
fosfat dr monofosfatnya