Bioenergetika dan metabolisme

Presentasi berjudul: "Bioenergetika dan metabolisme"— Transcript presentasi:

1 Bioenergetika dan metabolisme
KI3061 Zeily Nurachman KI3061 Zeily Nurachman

2 Metabolisme Pengertian :
keseluruhan reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme keseluruhan set transformasi molekul organik yang dikatalisis enzim di dalam mahluk hidup Jumlah anabolisme dan katabolisme Jalur metabolisme: serangkaian reaksi-rekasi yang dikatalisis enzim dari prekursor (prazat) s.d. produk Metabolit: prekursor yang diubah menjadi produk melalui serangkaian antara metabolisme Metabolisme antara: gabungan aktivitas dari semua jalur metabolisme yang mengubah prekursor, metabolit, dan produk dengan Mr rendah (<1.000) KI3061 Zeily Nurachman

3 KI3061 Zeily Nurachman

4 KI3061 Zeily Nurachman

5 Kategori metabolisme Katabolisme (degradasi): penguraian molekul organik kompleks (karbohidrat, lemak, dan protein) menjadi molekul lebih sederhana dan kecil (asam laktat, CO2, NH3) → melepas energi (ATP, NADH, NADPH, FADH2) Anabolisme (biosintesis): pembentukan molekul organik kompleks dari molekul anorganik sederhana → memerlukan energi (ATP, NADH, NADPH, FADH2) KI3061 Zeily Nurachman

6 KI3061 Zeily Nurachman

7 Tipe jalur metabolisme
Konvergen Divergen KI3061 Lingkar Zeily Nurachman

8 Tujuan mempelajari metabolisme
Mengidentifikasi pereaksi, produk, dan kofaktor (termasuk stoikhiometri) dari tiap-tiap reaksi yang terlibat Memahami bagaimana cara mengendalikan reaksi Mengidentifikasi fungsi biologi tiap reaksi dan mekanisme pengendalian KI3061 Zeily Nurachman

9 Pentingnya energi Mahluk hidup harus melakukan kerja → agar tetap hidup, tumbuh, dan bereproduksi Sifat dasar mahluk hidup: mampu mengekang energi dan menyalurkannya dalam kerja biologi Energi kimia dari bahan bakar diubah menjadi gradien konsentrasi dan listrik yang dipakai untuk bergerak, panas, dan cahaya Transformasi energi biologi mematuhi hukum-hukum termodinamika KI3061 Zeily Nurachman

10 Perubahan energi yang terjadi dalam reaksi kimia
Energi bebas Gibbs,G, mengekspresikan jumlah energi yang mampu melakukan kerja selama reaksi pada suhu dan tekanan tetap Entalpi, H, merupakan kandungan kalor dari sistem reaksi Entropi, S, merupakan ekspresi kuantitatif dari keacakan atau ketidakteraturan sistem ΔG = ΔH — TΔS (T, P tetap) KI3061 Zeily Nurachman

11 KI3061 Zeily Nurachman

12 Bioenergetika Studi kuantitatif transduksi energi (perubahan satu bentuk energi ke bentuk lain) yang berlangsung pada sel mahluk hidup; serta sifat dan fungsi proses kimia yang mendasari transduksi Sel merupakan sistem isoterm Aliran kalor bukan sebagai sumber energi karena kalor dapat melakukan kerja hanya bila melewati zona/obyek bersuhu lebih rendah Energi yang dapat dan harus digunakan oleh sel berasal dari energi bebas Sel heterotrofi memperoleh energi bebas dari molekul nutrien, sementara sel fotosintesis dari serapan radiasi sinar matahari Kedua jenis sel mengubah energi bebas ini menjadi ATP dan senyawa kaya energi lain untuk kerja biologi KI3061 Zeily Nurachman

13 ΔGo’ berhubungan langsung K
Reaksi: aA + bB ⇌cC + dD ΔG = ΔG’o + RT ln Pada kesetimbangan ΔG = 0 sehingga ΔG’o = – RT ln K Keadaan standar: suhu 25oC; konsentrasi awal pereaksi dan produk 1 M (bila melibatkan hidrogen pH=0); untuk gas tekanan 1 atm (101,3 kPa). Namun, untuk kebanyakan sistem biokimia berlangsung pada larutan bufer pada pH mendekati 7; pH dan konsentrasi air (55,5M) tetap KI3061 Zeily Nurachman

14 KI3061 Zeily Nurachman

15 KI3061 Zeily Nurachman

16 KI3061 Zeily Nurachman

17 Reaksi kimia yang banyak ditemukan dalam mahluk hidup
Reaksi pemutusan atau pembentukan ikatan C–C Reaksi penataan-ulang internal: isomerisasi atau eliminasi Reaksi transfer gugus fungsi Reaksi radikal Reaksi redoks KI3061 Zeily Nurachman

18 Reaksi pemutusan ikatan kimia
Reaksi radikal Reaksi ion KI3061 Zeily Nurachman

19 Prinsip reaksi biokimia
Zeily Nurachman

20 Sifat kimia gugus karbonil
Zeily Nurachman

21 Reaksi pemutusan atau pembentukan ikatan C–C
KI3061 Zeily Nurachman

22 Karbokation pada pembentukan ikatan C–C
Satu tahap dalam biosintesis kolesterol KI3061 Zeily Nurachman

23 Reaksi penataan-ulang internal: isomerisasi
KI3061 Zeily Nurachman

24 Reaksi penataan-ulang internal: eliminasi
KI3061 Zeily Nurachman

25 Reaksi radikal bebas KI3061 Zeily Nurachman

26 Tipe transfer gugus fungsi (asil, glikosil, fosforil)
Mekanisme SN1 Mekanisme SN2 KI3061 Zeily Nurachman

27 Contoh transfer gugus glukosil
KI3061 Zeily Nurachman

28 Reaksi redoks KI3061 Zeily Nurachman

29 Transfer gugus fosforil dan ATP
ATP: penghubung kimia antara katabolisme dan anabolisme Hidrolisis ATP langsung merupakan sumber energi pada beberapa proses yang digerakkan oleh perubahan konformasi (proses fosforilasi, pirofosforilasi, atau adenilasi) KI3061 Zeily Nurachman

30 KI3061 Zeily Nurachman

31 KI3061 Zeily Nurachman

32 ATP → cahaya KI3061 Zeily Nurachman

33 Reaksi redoks dalam biosistem
Reaksi redoks = reaksi transfer elektron Energi tersimpan dalam dalam bentuk senyawa tereduksi Energi dari aliran elektron dapat dipakai untuk kerja KI3061 Zeily Nurachman

34 Cara mengetahui senyawa berenergi tinggi
Kandungan kalor tinggi Respiratory quotient (RQ) rendah Σmol CO2/ Σ mol O2 Reducing equivalent (RE) tinggi ½O2 + 2e- + H+ → H2O KI3061 Zeily Nurachman

35 RE RQ , , ∞ KI3061 Zeily Nurachman

36 KI3061 Zeily Nurachman

37 4 cara aliran elektron Langsung sebagai elektron: Fe2+ + Cu2+ ⇌ Fe3+ + Cu+ Sebagai atom hidrogen: AH2 ⇌ A + 2H+ + 2e– Sebagai ion hidrida (:H–) Melalui kombinasi dengan oksigen langsung: R-CH3 + ½O2 ⇌ R-CH2-OH KI3061 Zeily Nurachman

38 KI3061 Zeily Nurachman

39 Energi dari reaksi redoks
ΔG = – nFΔE atau ΔG’o = – nFΔE’o KI3061 Zeily Nurachman

40 Molekul pembawa elektron
KI3061 Zeily Nurachman

41 KI3061 Zeily Nurachman

42 KI3061 Zeily Nurachman

43 KI3061 Zeily Nurachman

44 KI3061 Zeily Nurachman