bioenergetika : peran atp · hilangnya energi bebas (Δg negatif). reaksi endergonik membutuhkan...

18
Bioenergetika : Peran ATP dr.Syazili Mustofa, M. Biomed Lektor Mata Kuliah Ilmu Biomedik Fakultas Kedokteran Universitas Lampung

Upload: others

Post on 25-Dec-2019

32 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Bioenergetika : Peran ATP

dr.Syazili Mustofa, M. Biomed Lektor Mata Kuliah Ilmu Biomedik

Fakultas Kedokteran Universitas Lampung

Tujuan pembelajaran

• Mampu menjelaskan hukum termodinamika pertama dan kedua dan paham bagaimana hukum tersebut berlaku untuk sistem biologis.

• menjelaskan apa yang dimaksud dengan istilah energi bebas, entropi, entalpi, eksergonik, dan endergonik.

• Menjelaskan peran potensi transfer kelompok, adenosin trifosfat (ATP), dan trifosfat nukleotida lainnya dalam transfer energi bebas dari proses eksergonik ke endergonik.

Bioenergetik, atau termodinamika biokimia

• Bioenergetik, atau termodinamika biokimia, adalah studi tentang perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia.

• Sistem biologis pada dasarnya adalah isotermik dan menggunakan energi kimia untuk menggerakkan proses kehidupan.

• Cara hewan mendapatkan bahan bakar yang sesuai dari makanannya untuk menyediakan energi ini adalah dasar untuk memahami nutrisi dan metabolisme normal.

• Kematian karena kelaparan terjadi ketika cadangan energi yang tersedia habis, dan bentuk-bentuk malnutrisi tertentu dikaitkan dengan ketidakseimbangan energi (marasmus).

• Hormon tiroid mengendalikan laju metabolisme (laju pelepasan energi), dan akan menimbulkan penyakit jika terjadi malfungsi.

• Kelebihan penyimpanan energi surplus menyebabkan obesitas, penyakit yang semakin umum di masyarakat Barat yang menjadi predisposisi banyak penyakit, termasuk penyakit kardiovaskular dan diabetes mellitus tipe 2, dan menurunkan harapan hidup.

• Perubahan Gibbs dalam energi bebas (ΔG) adalah bagian dari perubahan total energi dalam suatu sistem yang tersedia untuk melakukan pekerjaan — yaitu, energi yang bermanfaat, juga dikenal sebagai potensi kimiawi.

Hukum termodinamika pertama

• Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa energi total suatu sistem, termasuk lingkungannya, tetap konstan. Ini menyiratkan bahwa dalam sistem total, energi tidak hilang atau diperoleh selama perubahan apa pun. Namun, energi dapat ditransfer dari satu bagian sistem ke yang lain, atau dapat diubah menjadi bentuk energi lain.

• Dalam mahkluk hidup, energi kimia dapat diubah menjadi panas atau menjadi energi listrik, radiasi, atau mekanik.

Hukum kedua termodinamika

• Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa total entropi suatu sistem harus meningkat jika suatu proses terjadi secara spontan.

• Entropi adalah tingkat gangguan atau keacakan sistem dan menjadi maksimal saat mendekati keseimbangan.

Hukum kedua termodinamika

• Di bawah kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) dari sistem bereaksi dan perubahan entropi (ΔS) diekspresikan oleh persamaan berikut, yang menggabungkan dua hukum termodinamika

• ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut .

• Dalam reaksi biokimia, karena ΔH kira-kira sama dengan total perubahan energi internal dari reaksi atau , ΔE, maka persamaan ditulis menjadi

• Jika ΔG negatif, reaksi berlangsung secara spontan dengan hilangnya energi bebas, yaitu, eksergonik.

• Jika ΔG sangat besar, reaksinya hampir selesai dan pada dasarnya tidak dapat dipulihkan.

• jika ΔG positif, reaksi hanya terjadi jika energi bebas dapat diperoleh, yaitu, itu adalah endergonik. Selain itu, jika ΔG besar, sistem stabil, dengan sedikit atau tidak ada kecenderungan reaksi terjadi.

• Jika ΔG adalah nol, sistem berada pada kesetimbangan dan tidak ada perubahan bersih yang terjadi.

• Proses vital — misalnya, reaksi sintetis, kontraksi otot, konduksi impuls saraf, dan transpor aktif — memperoleh energi melalui ikatan kimia, atau kopling, hingga reaksi oksidatif.

• Konversi metabolit A menjadi metabolit B terjadi dengan pelepasan energi bebas dan digabungkan dengan reaksi lain di mana energi bebas diperlukan untuk mengubah metabolit C menjadi metabolit D.

eksergonik dan endergonik

• Istilah eksergonik dan endergonik, digunakan untuk menunjukkan bahwa suatu proses disertai dengan kehilangan atau perolehan energi bebas dalam bentuk apa pun, tidak harus sebagai panas.

• Proses endergonik tidak dapat eksis secara independen, tetapi harus menjadi komponen dari sistem eksergonik-endergonik yang digabungkan di mana perubahan total secara keseluruhan adalah eksergonik.

• Reaksi eksergonik disebut katabolisme (umumnya, pemecahan atau oksidasi molekul bahan bakar), sedangkan reaksi sintetis yang membangun zat disebut anabolisme. Proses katabolik dan anabolik gabungan membentuk metabolisme.

• Reaksi berpasangan eksergonik ke endergonik

Standar Energi Bebas Hidrolisis Beberapa Organofosfat Penting

Hidrolisis ATP menjadi ADP

Peran ATP dan ADP

Transfer fosfat berenergi tinggi antara ATP dengan Creatinin, dan ATP dengan

gliserol

Siklus fosfat

Simpulan

• Sistem biologis menggunakan energi kimia untuk menggerakkan proses kehidupan.

• Reaksi eksergonik terjadi secara spontan dengan hilangnya energi bebas (ΔG negatif). Reaksi endergonik membutuhkan perolehan energi bebas (ΔG positif) dan hanya terjadi ketika digabungkan dengan reaksi eksergonik.

• ATP bertindak sebagai "mata uang energi" sel, mentransfer energi bebas yang berasal dari zat yang berpotensi energi lebih tinggi ke energi potensial rendah.