Biokimia Biokimia adalah ilmu yang mempelajari struktur, organisasi, dan fungsi materi hidup pada tingkat molekul.

Pembagian kajian biokimia Struktur & Fungsi Biomolekul Metabolisme Informasi Genetika

BIOKIMIA II Metabolisme : – Tinjauan umum metabolisme dan Bioenergetika – Metabolisme Karbohidrat Glikolisis Glukoneogenesis Glikogenolisis Glikogenesis – Daur TCA – Fosforilasi Oksidatif – (Fotosintesis) – Metabolisme Lipid  ksidasi asam lemak Biosintesis Lipid - Metabolisme asam amino - Metabolisme asam nukleat Jalur Informasi Genetik: – Gen dan Khromosom – Replikasi – Transkripsi – Translasi – Regulasi ekspresi gen

Dr. Heni Yohandini, MSi Tinjauan Umum Metabolisme

Metabolisme Metabolisme adalah keseluruhan perubahan kimia (proses) dimana system hidup (sel/organisme) memerlukan dan menggunakan energy bebas untuk melakukan berbagai fungsi. Jalur metabolik adalah serangkaian reaksi yang dikatalisis enzim yang menghasilkan produk tertentu.

Fungsi Metabolisme Memperoleh energi kimia melalui penangkapan energi matahari atau degradasi bahan makanan yang kaya energi dari lingkungan Mengubah molekul nutrien menjadi molekul yang khas dari sel, termasuk prekursor makromolekul

Fungsi Metabolisme Polimerisasi prekursor monomerik menjadi makromolekul: protein, asam nukleat, dan polisakarida; Sintesis dan degradasi biomolekul yang diperlukan untuk fungsi seluler tertentu, seperti lipid membran, messenger intra sel, dan pigmen.

Penggolongan Jalur Metabolisme Jalur anabolisme: biosintesis senyawa yang lebih besar dan kompleks dari prekursornya Jalur katabolisme: penguraian molekul besar, sering melibatkan reaksi oksidatif, menghasilkan produk akhir yang lebih sederhana dan energy bebas (mis. ATP) Jalur amfibolisme: penghubung antara jalur anabolisme dan katabolisme, misalnya siklus asam sitrat (daur TCA)

Tiga jenis jalur metabolic non linier

Lima transformasi kimia yang berlangsung di dalam sel Transfer gugus fungsi Oksidasi-reduksi Penataan ulang Pemotongan Kondensasi

Transfer gugus fungsi

Oksidasi-reduksi

Penataan ulang

Pemotongan

Kondensasi

Jalur pemroses produk utama pencernaan Produk pencernaan: - Karbohidrat → glukosa - Lipid → asam lemak dan gliserol - Protein → asam amino Semua produk pencernaan dimetabolisme menjadi suatu produk umum, yaitu asetil-KoA, yang kemudian dioksidasi di siklus asam sitrat

BIOENERGETIKA Dr. Heni Yohandini, MSi

APA ITU BIOENERGETIKA? Disebut juga termodinamika biologis (Greek: bios = life and logikos = reason + Greek: thermos = heat and dynamics = power) Bioenergetika adalah ilmu tentang perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia

HUKUM TERMODINAMIKA 1. Energi total suatu sistem, termasuk lingkungannya, tetap konstan 2. Entropi total suatu sistem harus meningkat jika suatu proses terjadi secara spontan Entropy adalah tingkat kekacauan atau ketidakteraturan sistem dan menjadi maksimal ketika mendekati kesetimbangan

PROSES ENDERGONIK BERLANGSUNG DENGAN MENGAITKANNYA PADA PROSES EKSERGONIK

Bagaimana mahluk hidup memperoleh energi bebas? Phototroph memperoleh energi bebas dari matahari melalui fotosintesis, proses dimana energy cahaya menggerakkan reaksi endergonic CO 2 dan H 2 O membentuk karbohidrat dan O 2. Chemotroph memperoleh energi bebasnya dengan mengoksidasi senyawa-senyawa organik (karbohidrat,lipid, protein) yg diperoleh dari organisme lain.

Energi bebas tsb paling sering dikopling dengan reaksi endergonic melalui sintesis intermediet senyawa fosfat berenrgi tinggi seperti ATP Untuk dioksidasi secara sempurna, nutrient dipecah dalam serangkaian reaksi metabolic menjadi intermediet-intermediet lain, yang digunakan sebagai precursor pada sintesis molekul biologis lain

ATP atau adenosine triphosphate berperan penting dalam transfer energi bebas dari proses eksergonik ke endergonik

Energi dilepaskan melalui pemutusan gugus fosfat (Pi) atau pirofosfat (PPi) dari ATP, pada kondisi terhidrasi: – ATP + H2O → ADP(hydrated) + Pi(hydrated) + H+(hydrated) ΔG˚ = kJ/mol (−7.3 kcal/mol) – ATP + H2O → AMP(hydrated) + PPi(hydrated) + H+(hydrated) ΔG˚ = kJ/mol (−10.9 kcal/mol)

Pelepasan energi yang besar menyebabkan dekomposisi of ATP dalam air sangat eksergonik sehingga dapat berfungsi sebagai penyimpan energi kimia eksergoni

Energi bebas standar pada hidrolisis organofosfat yang penting secara biokimia

FOSFAT BERENERGI TINGGI Berperan dalam peredaran energi pada sel Fosfat berenergi tinggi dilambangkan dengan ~ P simbol ~ P menunjukkan bahwa gugus yang terikat, ketika ditransfer ke akseptor yang sesuai, akan menyebabkan pemindahan energi bebas dalam jumlah besar

Sumber utama ~ P yang ikut serta dalam konservasi energi Fosforilasi oksidatif Glikolisis Daur TCA (asam sitrat)

ATP memungkinkan penggabungan reaksi yang secara termodinamika kurang menguntungkan dengan reaksi yang menguntungkan Fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat, reaksi pertama glikolisis sangat endergonik dan tidak dapat berlangsung pada kondisi fisiologis

Agar dapat berlangsung, reaksi harus digabungkan dengan reaksi lain —yang lebih eksergonik— seperti reaksi hidrolisis fosfat terminal pada ATP

Jika (1) dan (2) digabungkan dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh hexokinase, fosforilasi glukosa mudah berlangsung dalam reaksi yang sangat eksergonik dan bersifat ireversibel dalam kondisi fisiologis Banyak reaksi “aktivasi" mengikuti pola ini.