Bioenergetika Rev
-
Upload
yogi-wijanarko -
Category
Documents
-
view
137 -
download
9
description
Transcript of Bioenergetika Rev
Bioenergetika Metabolisme energi
Dra Anna Roosdiana MAppScLaboratorium Biokimia
Jurusan Kimia-FMIPA-UB
Polimer :Protein,asam nukleat, polisakarida, lipida
Monomer : asam amino, gula, nukleotida, asam lemak,gliserol
Metabolit intermediet : Piruvat, asetil koA, siklus Krebs intermediet
Molekul sederhana
H2OCO2
NH3
energi energi
Katabolisme Anabolisme
Net inputNet output
• TERMODINAMIKA BIOKIMIA• SISTEM BIOLOGI : SISTEM ISOTERMIS, MENGGUNAKAN ENERGI
UNTUK PROSES KEHIDUPAN • SISTEM BIOLOGI MENGIKUTI HK. TERMODINAMIKA• TOTAL ENERGI SISTEM TERMASUK LINGKUNGANNYA ADALAH
KONSTAN• TOTAL ENTROPI DARI SISTEM AKAN BERTAMBAH APABILA PROSES
BERJALAN SPONTAN• Δ G = Δ H- TΔS• Δ G = Δ E- TΔS• Δ G = 0 REAKSI BERJALAN SETIMBANG• Δ G = - REAKSI BERJALAN SPONTAN ( EKSERGONIK)• Δ G = + REAKSI BERJALAN TIDAK SPONTAN(ENDERGONIK)
•Energi bebas (G)Energi sistem yang dapat melakukan kerja pada temperatur dan tekanan konstan•ΔG = Selisih G produk dan G reaktan
•Standard Gibbs perubahan energi bebas (ΔG0) diukur pada 298K,101.3KPa, konsentrasi reaktan 1mol/L
•Standard Gibbs perubahan energi bebas (ΔG0) dalam reaksi biokimia (ΔG0’) diukur pada 298K, 101.3KPa, konsentrasi reaktan 1mol/L, pH=7 ΔG = ΔGo + RT ln K
ΔG = ΔGo + RT ln ]][[]][[BADC
Bagaimana dengan reaksi Endergonik ?
• Reaksi endergonik di “coupling” dengan reaksi eksergonik total reaksi eksergonikA B Δ G = -C D Δ G = +A + C B + D Δ G = -
• Glukosa + Pi Glukosa -6P + H2O Δ G = +13,8kj/molATP + H2O ADP + Pi Δ G = - 30,5kj/mol
Glukosa + ATP Glukosa –6P + ADP Δ G = 16,70kj/mol
ATP dan Fosfat Berenergi Tinggi
•ATP + H2O ADP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol
•ADP + H2O AMP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol
•AMP + H2O Adenosine+ Pi ΔG0’=-14.2 KJ/mol
•High-energy phosphate bonds Energi dilepaskan pada saat hidrolisis di atas 31KJ/mol. Ikatan Fosfat berenergi tinggi diberi simbol '~ P ‘, senyawa mengandung ikatan fosfat berenergi tinggi disebut fosfat berenergi tinggi.
Fungsi ATP• Kerja kimia :pembawa energi , supply energi yang diperlukan
untuk tahapan utama metabolisme, sintesis dan degradasi
• Kerja mekanik : supply energi untuk aktivitas organisma
• Menghasilkan NTP
• Transfer fosfat berenergi tinggi ke kreatin, menyimpan energi tinggi dalam bentuk kreatin fosfat
Kerja Kimia
Glukosa +ATP G-6-P+ADP
asam lemak +CoA+ATP AsilCoA+AMP+PPi
Asam amino+ATP Aminoasil ~AMP+PPi
Kerja mekanik
Produksi NTP
NMP +ATP NDP + ADP
Nukleosida monofosfat kinase
NDP +ATP NTP +ATP Nukleosida difosfat kinase
Penyimpan Energi ATP dalam Kreatin Fosfat
ATP ADP
Kreatin kinase
• Bagaimana ATP diproduksi• Fosforilasi bersifat oksidatif fosforilasi bersifat oksidatif merupakan proses pembentukan
ATP sebagai hasil transfer elektron dari NADH atau FADH2 ke O2 oleh sekelompok pembawa elektron
• Fosforilasi di tingkat Substrat
produksi ATP dari ADP yang ditransfer secara langsung dari
gugus fosfat berenergi tinggi dari senyawa metabolit
intermidiet terfosforilasi dalam jalur katabolit eksergonik
Senyawa fosfat berenergi tinggi
• Fosfoanhidrida (ATP ADP UTP CTP PPi )
• Enol fosfat (PEP)
• anhidrida (gliserat 1,3 bisfosfate )
• Guanidin fosfat (fosfokreatin)
• Tioester (AsetilkoA, AsilkoA.)
Senyawa ΔG0’(kcal/mol)
FosfoenolpiruvatKarbamoil fosfatAsetil fosfatKreatin fosfatpirofosfatATP(ADP)Glukosa 1PGlukosa 6PGliserol 3-P
-14,8-12,3-10,3-10,3-8,0-7,3-5,0-3,3-2,2
Hidrolisis Senyawa Fosfat
Penggunaan ATP
•dewasa mengkonsumsi 11700kJ(2800 kkal)•Jalur metabolisme : efisiensi termodinamika sintesis ATP 50% : 5860 KJ•1 Mol ATP ∆G : 50KJ kondisi seluler•Siklus dalam 1 hari : 5860/50 : 117 Mol ATP•Na2ATP :551g/Mol 117x 551=64.467 g ATP•Berat badan ATP 70 Kg mempunyaiATP/ADP: 50g•Siklus ATP : 64467/50: 1300x/hari
Enzim dalam jalur Metabolisme
• Reaksi redoks ( Oksidoreduktase)• Reaksi transfer gugus ( transferase dan
hidrolase)• Eliminasi, isomerasi, penataan ulang
( isomerase dan mutase)• Reaksi pemutusan ikatan C-C ( hidrolase,
liase, ligase)
Jalur Metabolisme terjadi pada lokasi sel spesifik
Organel Fungsi utama •Mitokondria
•Sitosol
•Lisosom
•Inti •Golgi apparatus
•Rough ER
•SER •Peroksisom(Glioksisom pada tumbuhan )
Siklus asam sitrat, fosforilasi bersifat oksidatif, oksidasi β asam lemak, degradasi asam aminoGlikolisis, jalur pentosa fosfat, biosintesis asam lemak, glukoneogenesis
Digest enzimatis, digest komponen sel and ingested matter,
replikasi DNA, transkripsi, RNA processingPost translasi processing dari protein membran dan pengeluaran protein secara tepatSintesis ikatan membran dengan protein pengeluaran, biosintesis lipid dan steroid
Reaksi oksidatif dikatalisis asam amino oksidase dan katalase : siklus glioksilat dalam tumbuhan
Pengendalian Fluks metabolit
• 1. Pengendalian alosterik
• A B C P• 2. Modifikasi Kovalen
ADP
Fermentasi asam laktat:Piruvat direduksi menjadi laktat , regenerasi NAD+ bila kekurangan O2 (glikolisis berlanjut);Terjadi pada kerangka otot , beberapa bakteri seperti laktobacillus
Tugas• 1. Bagaimana arah reaksi apabila reaktan mempunyai konsentrasi
ekuimolar• A ATP + kreatin Fosfokreatin + ADP • B. ATP + Gliserol Gliserol3P + ADP
• C. ATP + Piruvat Fosfoenol piruvat• D. ATP + Glukosa Glukosa 6-P + ADP• 2. Pada reaksi ATP + piruvat Fosfoenolpiruvat +ADP• A. Hitung ΔG0’ dan Keq pada 25oC • B. Berapa rasio piruvat/fosfoenolpiruvat bila rasio ATP/ADP =10 pada
saat kesetimbangan • 3. Hitung ΔG0’untuk isomerasi glukosa 6P menjadi Glukosa1P dan
berapa rasio glukosa6P/Glukosa 1P pada kesetimbangan 25oC
The End ~
See you ~