BIOENERGETIKA & OKSIDASI BIOLOGI 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.

HEWAN MANUSIA BUTUH AKTIVITAS TUMBUHAN 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 / KOPEL DENGAN 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 Sintesis ß Oksidasi Transport aktiv S.A.S/TCA cycle E Konduksi syaraf Oksidasi biologi Kontraksi otot Oksidasi respirasi Sumber energi  mediator  Pemakai energi Katabolisme Anabolisme Keluar enersi Perlu enersi ΔG 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 : α Keto glutarat  Suksinil KoA Suksinat  Fumarat 3. Tingkat Foto fosforilasi CO2 + H2O  C6H12O6 ( pada tumbuhan )

Oksidasi Biologi = Oksidasi Respirasi Oksidasi  Pelepasan elektron Reduksi  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 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 membang kitkan generator ATP dari rangkaian oksidasi fosforilasi.

RANTAI RESPIRASI : Unsur rantai respirasi tersusun berda- sarkan dari yang mempunyai elektro potensial lebih elektro negatip menuju yang lebih elektro positip. NAD  FP  CoQ  Sit.b  Sit.c1  Sit.c  Sit.a  Sit.a3  O2

POTENSIAL REDOKS SISTEM OKSIDASI PADA MAMALIA : E’o Volt H+ / H2 NAD+ /NADH LIPOAT OKS/RED ASETOASETAT / 3-HIDROKSI BUTIRAT PIRUVAT / LAKATAT OKSALO ASETAT / MALAT FUMARAT / SUKSINAT SITOKROM b ; Fe + + + /Fe + + UBIQUINON; OKS/RED SITOKROM c ; Fe + + + /Fe + + SITOKROM a ; Fe + + + /Fe + + OKSIGEN / AIR -0.42 -0.32 -0.29 -0.27 -0.19 -0.17 + 0.03 + 0.08 + 0.10 + 0.22 + 0.29 + 0.82

ADA 3 TEMPAT YANG MAMPU MENGGERAKKAN GENERATOR ATP YAITU : TEMPAT -TEMPAT YANG MENGHASILKAN ENERGI DALAM RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASI ELEKTRON MENGALIR DARI AWAL SAMPAI KE OKSIGEN PADA RANGKAIAN OKSIDASI RESPIRASI, TIDAK SEMUA TEMPAT MAMPU MENGGERAKKAN GENERATOR ATP PADA OKS.FOSFORILASI . ADA 3 TEMPAT YANG MAMPU MENGGERAKKAN GENERATOR ATP YAITU : 1. ANTARA 2 FLAVOPROTEIN 2. ANTARA SIT.b DAN SIT. c1 3. ANTARA SIT.a DAN SIT. a3 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 NAD FP KoQ Sit.b Sit.c1 ADP + Pi ATP Sintetase Glutamat Malat Isositrat NAD FP KoQ Sit.b Sit.c1 Sit.c Sit.a Sit.a3 O2 ATP OKSIDASI FOSFORILASI ATP Sintetase ADP + Pi FP Piruvat α keto glutarat Glisero 3-P Suksinat Asil-KoA ATP OKSIDASI FOSFORILASI ATP Sintetase ADP + Pi ATP OKSIDASI FOSFORILASI

Enzim yang bekerja pada oksidasi biologi termasuk dalam kelas oksido-reduktase yang terbagi 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. - 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 SAS, ß oksidasi

3.2.3. Dependent terhadap sitokrom Contoh : - Enzim pada rangkaian oksidasi respirasi. 4. Hidroperoksidase - 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

MITOKONDRIA ELEKTRO-KEMO GRADIEN: DILUAR MUATAN > POSITIP 2H+ OLIGOMISIN ATP sintetase F0 F1 OKSIDASI RESPIRASI ADP + Pi ATP + H2O E e 2H+ LUAR 2H+ DALAM MEMBRAN KOPLING MITOKONDRIA ELEKTRO-KEMO GRADIEN: DILUAR MUATAN > POSITIP DAN pH > RENDAH/ASAM.

1. Perbandingan antara NADH/NAD+ NADPH/NADP+, FADH/FAD+ 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 OKS.FOSOFORILASI 1.INHIBITOR PADA RANGK. OKS.RESPIRASI A.BEKERJA ANTARA Fp DAN SIT.Q,YAITU: @ Pierecidin A @ Gol.Barbiturat @ Rotenon ( racun ikan ) @ Steroids dan Mercuri B.BEKERJA ANTARA SIT.b DAN SIT.c,YAITU: @ Dimercaprol , Antimycin A

C. BEKERJA ANTARA SIT. a DAN SIT. a3,YAITU : H2S , Co dan CN- 2 C. BEKERJA ANTARA SIT.a DAN SIT.a3,YAITU : H2S , Co dan CN- 2. INHIBITOR RANGK.OKSIDASI FOSFORILASI YAITU : Oligomycin, Dinitrophenol, Atractylo side 3. INHIBITOR KOPEL ANTARA OKS.RESPIRA SI DGN OKSIDASI FOSFORILASI YAITU : 2,4 dinitrophenol, m-chlorocarbonyl cyanide phenylhydrazon.

Sub NAD Fp Q Sit.b Sit.c1 Sit.c Sit.a.a3 O2 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 Dinitrofenol Hormon 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 ** DASAR DASAR BI0KIMIA; ANNA POEDJIADI, PENERBIT UNIVER SITAS INDONESIA

TERIMA KASIH ATAS PERHATIAN ANDA & SELAMAT BELAJAR