Disusun oleh

dr. WIDODO S.,MKes

Bioenergetik / Metabolisme energi

Adalah ilmu yang mempelajari energi yang bersangkut paut dengan kehidu pan, diantaranya : * Memperoleh energi. * Penangkapan energi. * Pemanfaatan energi. * Perubahan selama metabolisme.

HEWANMANUSIA BUTUH AKTIVITASTUMBUHAN ENERGI FISIOLOGIS :

- Menyusun jari- ngan. - Tumbuh dan ber kembang biak - Transport aktiv

Hukum Termodinamika : Energi mempunyai sifat kekal. Manusia tidak mampu menciptakan energi , tetapi hanya mampu menang- kap dan merubah jenis energi yang satu menjadi jenis yang lain.

Foton enersi CO2 + H2O ( an Organik ) kimia

C6H12O6 ( Organik )

Makhluk berkhloroplas

OKSIDASI BIOLOGI

Seny. organik Energi

Enersi Kimia

Kepentingan fisiologis

Makhluk tidak berkhloroplas

Transformasi energi dan kopel :

Makhluk hidup Isotermis Penangkapan dan perubahan energi tidak langsung, tetapi bertahap dengan menggunakan mediator, tidak mem- pengaruhi suhu tubuh. PROSES YANG MENGHASILKAN ENERGI DIHUBUNGKAN / KOPELDENGAN PROSES YANG MEMBUTUHKAN ENERGI

Konsep enersi bebas : Yang dimaksud energi bebas adalah Δ G = Bagian perubahan energi yang dapat dimanfaatkan kepentingan fisiologis makhluk hidup.

ΔG (-) Membebaskan energi Eksergonik.ΔG (+) Memerlukan energi Endergonik.

EKSERGONIK Kopel ENDERGONIK

Glikolisis Sintesisß Oksidasi Transport aktivS.A.S/TCA cycle E Konduksi syarafOksidasi biologi Kontraksi ototOksidasi respirasi

Sumber energi mediator Pemakai energiKatabolisme AnabolismeKeluar enersi Perlu enersiΔG negatif ΔG positif

PERANAN SENYAWA FOSFAT BERENERSI TINGGI ENERGI BEBAS DALAM TUBUH, UMUMNYA SENYAWA FOSFAT BERENERSI TINGGI. PENYIMPAN, PENGEMBAN EKSERGONIK ENDERGONIK AKTIVITAS FISIOLOGI

CONTOH :SENYAWA FOSFAT BERENERGI TINGGI ( FOSFAGEN ) ANTARA LAIN : - ATP ( ADENOSIN TRIFOSFAT ) - GTP ( GUANOSIN TRIFOSFAT ) - CTP ( CITOSIN TRIFOSFAT ) - UTP ( URASIL TRIFOSFAT ) - TTP ( TIMIN TRIFOSFAT ) - ITP ( IRIDIN TRIFOSFAT ) - KREATIN FOSFAT

SIKLUS ATP

Oksidasi fosforilasi

Fosfo Enol Piruvat 1.3 Difosfo Gliserat

Suksinil KoA P Kreatin – P

Kreatin

ATP P

ADP Kepentingan Fisiologis

Sintesa ATP : 1. Tingkat Substrat : Contoh : Suksinil KoA Suksinat

Fosfoenol piruvat Piruvat

2. Tingkat Oks respirasi / Oks fosforilasi : Contoh : α Keto glutarat Suksinil KoA

Suksinat Fumarat

3. Tingkat Foto fosforilasi Contoh : CO2 + H2O C6H12O6

( pada tumbuhan )

Oksidasi Biologi = Oksidasi Respirasi

Oksidasi Pelepasan elektronReduksi Penangkapan elektron Redoks

Oksidasi biologi : Oksidasi yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup. Dengan tujuan membebaskan energi yang nantinya dibutuhkan untuk ke- pentingan fisiologis makhluk hidup

OKSIDASI BIOLOGI : 1. Suasana Aerob : - Disebut juga OksidasiRespirasi - Didalam mitokondria. - Enersi yang dihasilkan banyak - Contoh : α keto glutarat Suksinil KoA

2. Suasana Anaerob : - Terjadi diluar mitokondria - Enersi yang dihasilkan sedikit - Contoh : Suksinil KoA Suksinat 1,3 Difosfo gliserat 3 Posfogliserat

PRINSIP OKSIDASI BIOLOGI /RESPIRASI :

Senyawa H+ + e-

e- + O2 O-

O- + H+ H2O

Selama e- bergerak estafet pada rantai res-pirasi menuju O2, akan terlepas energi listrik/energi bebas yang pada tempat-tempat ter-tentu energi potensialnya mampu membangkitkan generator ATP dari rangkaian oksidasi fosforilasi.

Unsur rantai respirasi tersusun berda- sarkan dari yang mempunyai elektro potensial lebih elektro negatip menuju yang lebih elektro positip.

RANTAI RESPIRASI :

NAD FP CoQ Sit.b Sit.c1 Sit.c Sit.a Sit.a3 O2

POTENSIAL REDOKS SISTEM OKSIDASI PADA MAMALIA :POTENSIAL REDOKS SISTEM OKSIDASI PADA MAMALIA :

SISTEMSISTEM E’o VoltE’o Volt

HH++ / H2 / H2

NADNAD+ + /NADH/NADH

LIPOAT OKS/REDLIPOAT OKS/RED

ASETOASETAT / 3-HIDROKSI BUTIRATASETOASETAT / 3-HIDROKSI BUTIRAT

PIRUVAT / LAKATATPIRUVAT / LAKATAT

OKSALO ASETAT / MALATOKSALO ASETAT / MALAT

FUMARAT / SUKSINATFUMARAT / SUKSINAT

SITOKROM b ; Fe SITOKROM b ; Fe + + + + + + /Fe /Fe + ++ +

UBIQUINON; OKS/REDUBIQUINON; OKS/RED

SITOKROM c ; Fe SITOKROM c ; Fe + + + + + + /Fe /Fe + ++ +

SITOKROM a ; Fe SITOKROM a ; Fe + + + + + + /Fe /Fe + ++ +

OKSIGEN / AIROKSIGEN / AIR

-0.42-0.42--0.32-0.32--0.29-0.29--0.27-0.27--0.19-0.19--0.17-0.17

+ 0.03+ 0.03

+ 0.08+ 0.08

+ 0.10+ 0.10

+ 0.22+ 0.22

+ 0.29+ 0.29

+ 0.82+ 0.82

TEMPAT -TEMPAT YANG MENGHASILKAN ENERGI TEMPAT -TEMPAT YANG MENGHASILKAN ENERGI DALAM RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASIDALAM RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASI

ELEKTRON MENGALIR DARI AWAL SAMPAI KE ELEKTRON MENGALIR DARI AWAL SAMPAI KE OKSIGEN PADA RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASI, OKSIGEN PADA RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASI, TIDAK SEMUA TEMPAT MAMPU MENGGERAKKAN TIDAK SEMUA TEMPAT MAMPU MENGGERAKKAN GENERATOR ATP PADA OKS.FOSFORILASI .GENERATOR ATP PADA OKS.FOSFORILASI .

ADA 3 TEMPAT YANG MAMPU MENGGERAKKANADA 3 TEMPAT YANG MAMPU MENGGERAKKAN

GENERATOR ATP YAITU :GENERATOR ATP YAITU :

1. ANTARA 2 FLAVOPROTEIN1. ANTARA 2 FLAVOPROTEIN

2. ANTARA SIT.b DAN SIT. c2. ANTARA SIT.b DAN SIT. c11

3. ANTARA SIT.a DAN SIT. a3. ANTARA SIT.a DAN SIT. a33

NAD FP CoQ Sit.b Sit.c1 Sit.c Sit.a Sit.a3 O2

SITE 1 SITE 2 SITE 3

OKSIDASI FOSFORILASI

Glutamat Malat Isositrat

FP

Piruvat α keto glutarat

FP

Glisero 3-P Suksinat Asil-KoA

NAD

FP KoQ

Sit.b

Sit.c1

Sit.c

Sit.a

Sit.a3

O2

OKSIDASIFOSFORILASI

OKSIDASIFOSFORILASI

OKSIDASIFOSFORILASI

ADP + Pi

ADP + Pi

ADP + Pi

ATP

ATP

ATP

ATP Sintetase

ATP Sintetase

ATP Sintetase

Enzim yang bekerja pada oksidasi biologitermasuk dalam kelas oksido-reduktase yangterbagi dalam 5 subkelas diantaranya : 1. Oksidase : enz.melepaskan hidrogen Akseptornya oksigen Produk akhir H2O Contoh : - Sitokrom oksidase - Phenolase - Laccase - Asam askorbat oksidase - Urikase - Monoamin Oksidase ( M.A.O )

AH2 ½O2 AH2 O2

A H2O A H2O2

OKSIDASE OKSIDASE

2. Aerobik dehidrogenase : produk H2O2

Contoh : - D-asam amino dehidrogenase - L-asam amino dehidrogenase - Xantin dehidrogenase - Aldehid dehidrogenase

3. Anaerobik dehidrogenase : 3.1. Mentransfer hidrogen dari substrat menuju reaksi redoks ( bukan rantai respirasi. Contoh : - Gliseraldehid-3P dehidro genase - Laktat dehidrogenase

3.2. Menjadi komponen utama dari rantai respirasi ( sebagai pengemban elektron) Berdasarkan Koenzimnya dibagi menjadi 3.2.1. Dependent terhadap NAD/NADP Contoh : Enzim-enzim pada jalur glikolisis, SAS, HMP, sinte sa asam lemak ekstramito kondria. 3.2.2. Dependent terhadap FMN/FAD Contoh : Enzim-enzim pada jalur SAS, ß oksidasi

3.2.3. Dependent terhadap sitokrom Contoh : - Enzim pada rangkaian oksidasi respirasi.

4. Hidroperoksidase Contoh : - Peroksidase, Katalase 5. Oksigenase Contoh :- Dioksigenase/Oksigen transferase /True oksigenase. - Monooksigenase/Hidroksilase /Mixed function oksidase

Teori OKSIDASI FOSFORILASI

Prinsip teori kemoosmotik : 1. Energi oksidasi respirasi mendorong proton dari dalam keluar membran kopel 2. Membran impermeable terhadap proton proton menumpuk diluar mitokondria ELEKTRO - KEMO GRADIEN yaitu : Diluar membran lebih + dan pH nya lebih rendah / asam 3. Elektro kemogradien enzim ATP sintetase aktiv ATP disintesa

2H+

2H+2H+

ADP + Pi ATP + H2O

F1

F0ATP sintetase

OLIGOMISIN

LUAR

DALAM

MEMBRAN KOPLING

MITOKONDRIA

OKSIDASI RESPIRASI

E

ELEKTRO-KEMO GRADIEN: DILUAR MUATAN > POSITIP DAN pH > RENDAH/ASAM.

ee

PENGENDALIAN OKSIDASI RESPIRASI :

Tergantung pada : 1. Perbandingan antara NADH/NAD+ NADPH/NADP+, FADH/FAD+ 2. Tersedianya oksigen sebagai penerima elektron terakhir. 3. Tersedianya ADP dan Pi atau perbandingan antara ATP/ADP ( dan Pi )

INHIBITOR PADA OKSIDASI RESPIRASI DAN INHIBITOR PADA OKSIDASI RESPIRASI DAN OKS.FOSOFORILASIOKS.FOSOFORILASI

1.INHIBITOR PADA RANGK. OKS.RESPIRASI1.INHIBITOR PADA RANGK. OKS.RESPIRASI

A.BEKERJA ANTARA Fp DAN SIT.Q,YAITU:A.BEKERJA ANTARA Fp DAN SIT.Q,YAITU:

@ Pierecidin A@ Pierecidin A

@ Gol.Barbiturat@ Gol.Barbiturat

@ Rotenon ( racun ikan )@ Rotenon ( racun ikan )

@ Steroids dan Mercuri@ Steroids dan Mercuri

B.BEKERJA ANTARA SIT.b DAN SIT.c,YAITU:B.BEKERJA ANTARA SIT.b DAN SIT.c,YAITU:

@ Dimercaprol , Antimycin A@ Dimercaprol , Antimycin A

C. BEKERJA ANTARA SIT.a DAN SIT.aC. BEKERJA ANTARA SIT.a DAN SIT.a3,3,YAITU :YAITU :

H H22S , Co dan CNS , Co dan CN--

2. INHIBITOR RANGK.OKSIDASI FOSFORILASI2. INHIBITOR RANGK.OKSIDASI FOSFORILASI YAITU : Oligomycin, Dinitrophenol, Atractylo YAITU : Oligomycin, Dinitrophenol, Atractylo side side 3. INHIBITOR KOPEL ANTARA OKS.RESPIRA3. INHIBITOR KOPEL ANTARA OKS.RESPIRA

SI DGN OKSIDASI FOSFORILASI YAITU :SI DGN OKSIDASI FOSFORILASI YAITU :

2,4 dinitrophenol, m-chlorocarbonyl cyanide2,4 dinitrophenol, m-chlorocarbonyl cyanide

phenylhydrazon.phenylhydrazon.

Malonat

Suksinat Fp Karboksin Pierisidin A Amobarbital Rotenon H2S Steroid Dimerkaprol CO Merkuri Antimisin A CN-

Sub NAD Fp Q Sit.b Sit.c1 Sit.c Sit.a.a3 O2

2,4 DinitrofenolHormon tiroksin

Oksidasi fosforilasi Oksidasi fosforilasi Oksidasi fosforilasi

Oligomisin, Dinitrofenol, Atraktilosid

KEPUSTAKAAN :

** ROBERT K. MURRAY; DARYL K. GRANNER; PETER A. MAYES;

VICTOR W. RODWELL : HARPER’S BIOCHEMISTRY, 26th ED,

INTERNATIONAL EDITION; 2003

** STRYER LUBERT : BIOCHEMISTRY; 2ND ED., STANFORD

UNIVER CITY NEW YORK.

** OKHTISAR BIOKIMIA DASAR A ; Drs.dr.h. PANTJITA HARDJA

SASMITA; CETAKAN KE 8, FKUI, JAKARTA

** OKHTISAR BIOKIMIA DASAR B ; Drs.dr.h. PANTJITA HARDJA

SASMITA; CETAKAN KE 8, FKUI, JAKARTA

** DASAR DASAR BI0KIMIA; ANNA POEDJIADI, PENERBIT UNIVER

SITAS INDONESIA

&