Metabolisme “segala proses reaksi yang terjadi di dalam makhluk hidup mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai yang paling kompleks (manusia) untuk mendapat, mengubah , dan memakai senyawa kimia di sekitar untuk mempertahankan kelangsungan hidup”

Metabolisme Dalam organisme terjadi banyak reaksi kimia yang teratur dan terkontrol Metabolisme dibagi menjadi anabolisme dan katabolisme Metabolisme perantara: Menggabungkan semua reaksi pembentukan dan penyimpanan dan penggunaan energi untuk pembentukan molekul kecil dan molekul penyimpang energi Metabolisme energi: Bagian metabolisme perantara yang berisi jalur pembentukan dan penyipanan energi Jalur pusat: Jalur utama yang sama untuk hampir semua organisme (oksidasi)

Polimer : Protein, Asam Nukleat, Polisakarida, Lipid Monomer : Asam amino, Nukleotida, Monosakarida, Asam lemak, Gliserol Metabolit intermediet : Piruvat, Asetil CoA, Intermediat suklus TCA Energi Molekul sederhana : H2O, CO2, NH3 KATABOLISME ANABOLISME

Metabolisme Hampir semua organisme menggunakan molekul organik sebagi sumber energi dan biosintesis Autotrof Mampu membuat molekul organik dari anorganik Heterotrof “Feeding on others” Aerobik: organisme tergantung pada respirasi Anaerob: mampu melakukan metabolisme energi tanpa adnaya oksigen

Metabolisme Perantara

Perbedaan jalur biosintesis & degradasi Merupakan kebalikan satu sama lain Menggunakan intermediet atau reaksi yang sama Terjadi ditempat berbeda: Oksidasi asam lemak di mitokondria Sintesis asam lemak di sitoplasma Pengendalian: mis level ATP

Aspek bioenergetik Oksidasi biologis melibatkan tranfer elektron dengan oksigen sebagai akseptor terakhir (proses koupling) Melibatkan penangkapan energi bebas menjadi energi kimia (ATP) Agen pembawa elektron (NAD+) membawan elektron ke respirasi untuk ditangkap oksigen

Aspek bioenergetika Semakin tereduksi suatu metabolit semakin banyak energi yang diberikan dalam oksidasi RQ:jumlah mol CO2 yang dihasilkan tiap konsumsi per mol O2 (respiratory quotient) Semakin tinggi RQ maka semakin teoksidasi suatu metabolit NADPH pembawa elektron yang digunakan untuk proses biosintesis

Review this ATP molecule Berikan alasan mengapa molekul ATP digunakan sebagai molekul penyimpan energi kimia dalam proses metabolisme Kestabilan resonansi Tolakan elektron Pengaruh hidrasi Tautomeri

Daur ATP Hidrolisis ATP ATP + HOH ======== ADP + Pi Go = (GoADP +GoPi) – (GoATP + GoHOH) [ADP] [Pi] G = Go + RT ln [ATP] [HOH] Setimbang : Go = - RT ln = RT ln Keq Penentuan Go heksokinase ATP + Glukosa ======= ADP + Glukosa-6-fosfat glukosa-6-fosfokinase (2) Glukosa-6-fosfat + H2O ================ Glukosa + P Keq 1 = 661 (Go = - 4,0 kkal/mol), Keq 2 = 171 (Go = - 3,3 kkal/mol), GoATP = -4,0 + (-3,3) = - 7,3 kkal/mol. ADP + H2O ===== AMP + Pi Go = -7,3 kkal/mol AMP + H2O =====Adenosin + Pi Go = -3,4 kkal/mol

Sistem ATP-ADP-AMP [ADP] + 2[ATP] Muatan energi = 1/2 keadaan penuh muatan energi sama dengan 1

Sistem NAD(P)+

Daur NAD/NADH atau NADP/NADPH. Zat (bentuk reduksi) katabolisme NAD, atau NADP (bentuk oksidasi) NADH, atau NADPH (bentuk reduksi) Anabolisme (reaksi biosintesis reduksi) Hasil akhir (bentuk reduksi) Zat pemula (bentuk reduksi) Zat (bentuk oksidasi)

Jalur utama metabolisme energi Glikolisis, oksidasi asam lemak Siklus asam sitrat Transport elektron dan fosforilasi oksidatif Glukoneogenesis Fotosintesis

Mekanisme kontrol metabolisme Kontrol pada level enzim Level enzim berubah tergantung kebutuhan metabolit Ada induksi ada represi Kontrol pada aktivitas enzim Modifikasi sisi aktif (mis fosforilasi) Kompartementasi Pada eukariot terdapat pembagian tugas sel sehingga lebih efisien Regulasi hormonal Pesan dari luar sel diteruskan dengan perubahan metabolisme dalam sel (transduksi sinyal)

Level Enzim

Modifikasi sisi aktif enzim

Kompartementasi

Kompartementasi

Hormonal

Transduksi sinyal

How to study metabolism? Tujuan studi metabolisme: Identifikasi substrat, produk, stoikiometri semua reaksi Pengendalian laju reaksi tertentu di jaringan/organ Fungsi fisiologis suatu reaksi Level studi Organisme utuh Feeding substrat berlabel-analisis metabolit di liver (NMR) Glucose tolerance test Organ terisolasi Sel utuh: tissue culture technology Sistem sel bebas: untuk metabolit yang susah melewati membran Komponen murni: organel, uji aktivitas enzim