prinsip energi metabolisme - septiana€¦ · pada siklus krebs •mengetahui sumber residu asetil...
TRANSCRIPT
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
SIKLUS KREBS
OKSALO ASETAT SITRAT
ASETIL-KoA
KoA
CO2 CO2
(C4) (C6)
(C2)
SUMBER RESIDU ASETIL• GLIKOGEN
• GLUKOSA
PIRUVAT ASETIL-KoA ASETO ASETIL-KoA
ASAM LEMAK
TRIGLISERIDA STEROID
KOLESTEROL
BENDA KETON
ASAM AMINO GLUKOGENIK
ASAM AMINO KETOGENIK
LAKTAT
KREBS CYCLE
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)
MITOKONDRIA• 2 MEMBRAN
• LUAR : LICIN, PERMEABEL NON SELEKTIF
• DALAM: KRISTA, PERMEABEL SELEKTIF
• LOKASI ENZIM• MEMBRAN LUAR
• RUANG ANTARA MEMBRAN
• MEMBRAN DALAM
• MATRIKS
MITOKONDRIA1. MEMBRAN LUAR• SITOKROM b5 (REDUKTASE)
2. RUANG ANTARA MEMBRAN• ADENILAT SIKLASE• NUKLEOSID DIFOSFOKINASE• SULFID OKSIDASE
3. MEMBRAN DALAM• UBIQUINON• SITOKROM b, c1, c, a, aa3• ATP-ASE
4. 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
PIRUVAT NAD Deh.
FAD Deh.
SITOKROM O2
SIKLUS KREBS
Β-OKSIDASI ASAM LEMAK
KH
SUMBER EKSTRA MITOKONDRIA
RANTAI PERNAPASAN
MITOKONDRIA
KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN
NAD FMN Q Sit b c1 c a aa3 O2LIPOATATPATPATP
FAD FAD
FAD
•KOLIN
•SUKSINAT
•ASIL-KoA
•SARKOSIN
•DIMETIL GLISIN
GLISEROL 3-P
α-KETOGLUTARAT
•PIRUVAT
•PROLIN
•GLUTAMAT
•MALAT
•ISOSITRAT
KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN
PEMBENTUKAN ENERGI:
1. KOENZIM NAD → 3 ATP
2. KOENZIM FAD → 2 ATP
3. KOENZIM GDP → 1 ATP
BERAPA JUMLAH ATP YANG DIHASILKAN UNTUK SETIAP OKSIDASI 1
MOLEKUL ASETIL-KOA?
ENERGETIKA
SUKSINIL-KoA
KARBOHIDRAT LIPID PROTEIN
ASETIL-KoA
OKSALOASETAT SITRAT
ISOSITRAT
α-KETOGLUTARAT
MALAT
SUKSINAT
FUMARAT
NAD+
NAD+
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NADH + H+
FAD
FADH2
GTP GDP
SIKLUS KREBS
SETIAP 1 ASETIL-KOA
JUMLAH IKATAN FOSFAT BERENERGI TINGGI:
• OKSIDASI NADH PADA RANTAI PERNAPASAN= 9
• OKSIDASI FADH2 PADA RANTAI PERNAPASAN= 2
• OKSIDASI PADA TINGKAT SUBSTRAT= 1
PRINSIP ENERGETIKA
REAKSI ENDERGONIK (PEMAKAIAN ENERGI)
REAKSI EKSERGONIK (PRODUKSI ENERGI)
ATP
ADPPi 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???
INHIBITOR1. PADA RANTAI PERNAPASAN
I. AMOBARBITAL, PIERICIDIN A, ROTENON, STEROID
II. DIMERCAPROL, ANTIMYCIN A
III. H2S, CN, CO
NAD FMN Q Sit b c1 c a aa3 O2LIPOAT
(-) (-) II (-) IIII
FAD
INHIBITOR2. 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 Tipe reaksi
Oksidoreduktase(nitrat reduktase)
memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen
Transferase(Kinase)
memindahkan gugus senyawa kimia
Hidrolase(protease, lipase, amilase)
memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air
Liase(fumarase)
membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia
Isomerase(epimerase)
mengkatalisir perubahan isomer
Ligase/sintetase(tiokinase)
menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP
Polimerase(tiokinase)
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 Enzim protein sederhana
Protein +Bukan Protein
Protein = apoenzim
Enzim Konjugasi
Bukan protein =Gugus prostetik
Organik =Koenzim
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 EnzimEnzim 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 nonproteindiperlukan 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, bersifathidrofil
2. Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupunbasa, 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 jumlahsedikit memacu laju reaksi tanpa merubahkeseimbangan reaksi
6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzimtetap baik sebelum maupun setelah reaksiberlangsung
7. Enzim bermolekul besar
8. Enzim bersifat khas/spesifik
• Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum400C
• Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe
• Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn, Cd, Ag
• pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktifkondisi masam, amilase kondisi netral, tripsinkondisi basa)
• Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudianmenghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)
• Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzimmemacu 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
A B C DE1 E2 E3
E4
E5