PRINSIP ENERGI METABOLISME

PRINSIP ENERGI

METABOLISME

TUJUAN PEMBELAJARAN

• MENGETAHUI PRINSIP REAKSI OKSIDASI PADA SIKLUS KREBS

• MENGETAHUI SUMBER RESIDU ASETIL

• MENGETAHUI LOKASI ENZIM PADA MITOKONDRIA

• MENGETAHUI KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN

• MENGETAHUI PROSES PEMBENTUKAN ATP PADA RANTAI PERNAPASAN

• MENGETAHUI TRANSFORMASI ATP MENJADI BENTUK ENERGI LAIN

• MENGETAHUI PRINSIP INHIBISI DALAM

PEMBENTUKAN ATP

KASUS

• SEJAK MUSIM PENGHUJAN, HAMPIR TIAP PAGI ADI

MENGALAMI SESAK NAPAS. OLEH DOKTERNYA, ADI DIBERI OBAT STEROID UNTUK MERINGANKAN GEJALA SESAK

NAPAS YANG DIDERITANYA. NAMUN SEJAK RUTIN

MEMAKAN OBAT TERSEBUT, ADI MERASA TENAGANYA TIDAK SEKUAT DULU LAGI.

MASALAH

• BAGAIMANA PROSES PEMBENTUKAN ENERGI DI DALAM TUBUH?

• APA HUBUNGAN OBAT STEROID DENGAN PENURUNAN ENERGI?

• APA YANG HARUS DILAKUKAN OLEH ADI AGAR TIDAK MENGALAMI SERANGAN SESAK NAPAS NAMUN TIDAK HARUS MEMAKAN OBAT STEROID?

MATERI

• SIKLUS KREBS

• SUMBER RESIDU ASETIL

• MITOKONDRIA

• SUMBER UTAMA EKUIVALEN PEREDUKSI

• KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN

• ENERGETIKA

• INHIBITOR

SIKLUS KREBS

• NAMA LAIN:

• SIKLUS ASAM SITRAT

• SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT

• DEFINISI:

RANGKAIAN REAKSI OKSIDASI RESIDU ASETIL DALAM MITOKONDRIA

SIKLUS KREBS

OKSALO ASETAT SITRAT ASETIL-KoA

KoA

CO

₂

CO

₂

(C4) (C6)

(C2)

SUMBER RESIDU ASETIL

• GLIKOGEN

• GLUKOSA

PIRUVAT ASETIL-KoA ASETO ASETIL-KoA ASAM LEMAK

TRIGLISERIDA STEROID KOLESTEROL

BENDA KETON ASAM AMINO

GLUKOGENIK ASAM AMINO

KETOGENIK LAKTAT

KREBS

CYCLE

APA HUBUNGAN SIKLUS KREBS

DENGAN PEMBENTUKAN ENERGI?

OKSIDASI BIOLOGI

SEJARAH

• WARBURG : OKSIDASI ADALAH PENGGUNAAN OKSIGEN

• WIELAND : REDUKSI ADALAH PELEPASAN HIDROGEN

• LAVOISER : OKSIDASI → H20 + CO2

• PASTEUR : FERMENTASI GLUKOSA OLEH RAGI

• KEILIN : SISTIM SITOKROM (OKSIDASI → REDUKSI)

MITOKONDRIA

• 2 MEMBRAN

• LUAR : LICIN, PERMEABEL NON SELEKTIF

• DALAM: KRISTA, PERMEABEL SELEKTIF

• LOKASI ENZIM

• MEMBRAN LUAR

• RUANG ANTARA MEMBRAN

• MEMBRAN DALAM

• MATRIKS

MITOKONDRIA

1. MEMBRAN LUAR

• SITOKROM b5 (REDUKTASE)

2. RUANG ANTARA MEMBRAN

• ADENILAT SIKLASE

• NUKLEOSID DIFOSFOKINASE

• SULFID OKSIDASE

3. MEMBRAN DALAM

• UBIQUINON

• SITOKROM b, c1, c, a, aa3

• ATP-ASE

4. MATRIKS

• FAKTOR OKSIDASI FOSFORILASI

• ENZIM SIKLUS ASAM SITRAT

• ENZIM OKSIDASI ASAM LEMAK

• ENZIM SINTESIS PROTEIN

RANTAI PERNAPASAN

• LOKASI : MITOKONDRIA ~ PUSAT ENERGI SEL

• DEFINISI: RANGKAIAN REAKSI ENZIM & CARRIER

→ MENGANGKUT EKUIVALEN PEREDUKSI DARI SUBSTRAT KE MOLEKUL

OKSIGEN

SUMBER UTAMA EKUIVALEN PEREDUKSI

PIRUVAT NAD Deh.

FAD

Deh. SITOKROM O

₂

SIKLUS

KREBS Β-OKSIDASI

ASAM LEMAK

KH

SUMBER EKSTRA MITOKONDRIA RANTAI

PERNAPASAN

MITOKONDRIA

KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN

NAD FMN Q Sit b c₁ c a aa₃ O₂

LIPOAT

ATP ATP

ATP

FAD FAD FAD

•KOLIN

•SUKSINAT

•ASIL-KoA

•SARKOSIN

•DIMETIL GLISIN GLISEROL 3-P

α-KETOGLUTARAT

•PIRUVAT

•PROLIN

•GLUTAMAT

•MALAT

•ISOSITRAT

KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN

PEMBENTUKAN ENERGI:

1. KOENZIM NAD → 3 ATP 2. KOENZIM FAD → 2 ATP 3. KOENZIM GDP → 1 ATP

BERAPA JUMLAH ATP YANG DIHASILKAN UNTUK SETIAP OKSIDASI 1

MOLEKUL ASETIL-KOA?

ENERGETIKA

SUKSINIL-KoA KARBOHIDRAT LIPID PROTEIN

ASETIL-KoA

OKSALOASETAT SITRAT

ISOSITRAT

α-KETOGLUTARAT MALAT

SUKSINAT FUMARAT

NAD⁺

NAD⁺ NAD⁺ NADH + H⁺

NADH + H⁺

NADH + H⁺

FAD FADH₂

GTP GDP

SIKLUS

KREBS

SETIAP 1 ASETIL-KOA

JUMLAH IKATAN FOSFAT BERENERGI TINGGI:

• OKSIDASI NADH PADA RANTAI PERNAPASAN

= 9

• OKSIDASI FADH2 PADA RANTAI PERNAPASAN

= 2

• OKSIDASI PADA TINGKAT SUBSTRAT

= 1

PRINSIP ENERGETIKA

REAKSI ENDERGONIK (PEMAKAIAN ENERGI) REAKSI EKSERGONIK

(PRODUKSI ENERGI)

ATP

ADP

Pi Pi

TRANSFORMASI ATP

• KIMIA : SINTESIS SENYAWA

• MEKANIK : KONTRAKSI OTOT

• LISTRIK : KERJASYARAF

• ELEKROTERMAL : POMPA ION

• CAHAYA : CAHAYA PHOTON

• SUHU : MENGATUR SUHU TUBUH

APAKAH INI KARENA SAYA SUDAH MAKAN

2 TELUR???

INHIBITOR

1. PADA RANTAI PERNAPASAN

I. AMOBARBITAL, PIERICIDIN A, ROTENON, STEROID

II. DIMERCAPROL, ANTIMYCIN A III. H2S, CN, CO

NAD FMN Q Sit b c₁ c a aa₃ O₂

LIPOAT

(-) I (-) II (-) III

FAD

INHIBITOR

2. PADA OKSIDASI FOSFORILASI

• OLIGOMYCIN

• ATRKTILOSIDA

3. “UNCOUPLER” OKSIDASI FOSFORILASI

• 2,4 DINITROFENOL

• PENTAKLOROFENOL

• DINITROKREOSOL

BERAPA JUMLAH ATP YANG

DIHASILKAN UNTUK SETIAP

OKSIDASI 1 MOLEKUL GLUKOSA?

ENZIM

• Enzim merupakan senyawa organik

bermolekul besar yang berfungsi untuk

mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tumbuhan tanpa

mempengaruhi keseimbangan reaksi

• Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak berubah baik sebelum dan sesudah reaksi tetap

• Enzim sebagai biokatalisator

• Bagian enzim yang aktif adalah sisi aktif dari

enzim

TATA NAMA ENZIM

• Enzim diberi nama sesuai dengan nama substrat dan reaksi yang dikatalisis

• Biasanya ditambah akhiran ase

• Enzim dibagi ke dalam 7 golongan besar

Klas Tipe reaksi Oksidoreduktase

(nitrat reduktase)

memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen

Transferase (Kinase)

memindahkan gugus senyawa kimia Hidrolase

(protease, lipase, amilase)

memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air

Liase

(fumarase)

membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia

Isomerase (epimerase)

mengkatalisir perubahan isomer Ligase/sintetase

(tiokinase)

menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP

Polimerase (tiokinase)

menggabungkan monomer-monomer

sehingga terbentuk polimer

SUSUNAN ENZIM

• Komponen utama enzim adalah protein

• Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein struktural

• Tidak semua protein bertindak sebagai enzim

Enzim

Protein

Enzim protein sederhana

Protein +

Bukan Protein

Protein = apoenzim

Enzim Konjugasi

Bukan protein = Gugus prostetik

Organik = Koenzim

Anorganik = kofaktor

CONTOH KOENZIM

1. NAD (koenzim 1) 2. NADP (koenzim 2) 3. FMN dan FAD

4. Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f 5. Plastoquinon, plastosianin, feredoksin

6. ATP: senyawa organik berenergi tinggi,

mengandung 3 gugus P dan adenin ribose

• Pengertian Enzim

Enzim ialah senyawa protein yang disintesiskan di dalam sel secara biokimiawi. Enzim merupakan biokatalis yaitu

senyawa yang diproduksi oleh organisme.

Dalam mempelajari enzim kita pasti sering bertemu dengan yang namanya koenzim,holoenzim dan apoenzim.

• Koenzim adalah molekul organik yang nonprotein diperlukan untuk bekerjanya

enzim. Example:Vit,NAD,koenzim A.

• Holoenzim adalah enzim lengkap yang terdiri dari enzim dan koenzim.

• Apoenzim adalah bagian protein dari holoenzim.

SIFAT ENZIM

• Enzim dibentuk dalam protoplasma sel

• Enzim beraktifitas di dalam sel tempat sintesisnya (disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)

• Sebagian besar enzim bersifat endoenzim

1. Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat hidrofil

2. Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion

3. Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang

menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll

4. Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya 5. Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah

sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi

6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi

berlangsung

7. Enzim bermolekul besar 8. Enzim bersifat khas/spesifik

• Suhu: optimum 30

⁰

C, minimum 0

⁰

C, maksimum 40

⁰

C

• Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe

• Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn, Cd, Ag

• pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif kondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin

kondisi basa)

• Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula- mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian

menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)

• Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnya

• Air, memacu aktifitas enzim

• Vitamin, memacu aktifitas enzim

Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:

1. Kompetitif: zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung

dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara

substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed back effect)

2. Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan

struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat

• Spesifik: hanya cocok untuk satu macam

substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang susunanya hampir sama dan fungsinya sama

A E1 B E2 C E3 D

E4

E5