PRINSIP ENERGI METABOLISME

Transkripsi

1 PRINSIP ENERGI METABOLISME

2 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

3 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.

4 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?

5 SIKLUS KREBS SUMBER RESIDU ASETIL MITOKONDRIA SUMBER UTAMA EKUIVALEN PEREDUKSI KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN ENERGETIKA INHIBITOR MATERI

6 SIKLUS KREBS NAMA LAIN: SIKLUS ASAM SITRAT SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT DEFINISI: RANGKAIAN REAKSI OKSIDASI RESIDU ASETIL DALAM MITOKONDRIA

7 ASETIL-KoA (C2) SIKLUS KREBS KoA OKSALO ASETAT (C4) SITRAT (C6) CO 2 CO 2

8 GLIKOGEN GLUKOSA SUMBER RESIDU ASETIL TRIGLISERIDA STEROID ASAM LEMAK KOLESTEROL PIRUVAT ASETIL-KoA ASETO ASETIL-KoA LAKTAT ASAM AMINO GLUKOGENIK KREBS CYCLE BENDA KETON ASAM AMINO KETOGENIK

9 APA HUBUNGAN SIKLUS KREBS DENGAN PEMBENTUKAN ENERGI?

10 OKSIDASI BIOLOGI

11 SEJARAH WARBURG : OKSIDASI ADALAH PENGGUNAAN OKSIGEN WIELAND : REDUKSI ADALAH PELEPASAN HIDROGEN LAVOISER PASTEUR OLEH RAGI KEILIN : OKSIDASI H20 + CO2 : FERMENTASI GLUKOSA : SISTIM SITOKROM (OKSIDASI REDUKSI)

12 2 MEMBRAN LUAR : LICIN, PERMEABEL NON SELEKTIF DALAM: KRISTA, PERMEABEL SELEKTIF LOKASI ENZIM MEMBRAN LUAR RUANG ANTARA MEMBRAN MEMBRAN DALAM MATRIKS MITOKONDRIA

13 1. MEMBRAN LUAR SITOKROM b5 (REDUKTASE) MITOKONDRIA 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

14 LOKASI RANTAI PERNAPASAN : MITOKONDRIA ~ PUSAT ENERGI SEL DEFINISI: RANGKAIAN REAKSI ENZIM & CARRIER MENGANGKUT EKUIVALEN PEREDUKSI DARI SUBSTRAT KE MOLEKUL OKSIGEN

15 SUMBER UTAMA EKUIVALEN PEREDUKSI MITOKONDRIA Β-OKSIDASI ASAM LEMAK SIKLUS KREBS KH PIRUVAT NAD Deh. FAD Deh. RANTAI PERNAPASAN SITOKROM O 2 SUMBER EKSTRA MITOKONDRIA

16 PIRUVAT PROLIN GLUTAMAT MALAT ISOSITRAT KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN KOLIN SUKSINAT FAD LIPOAT ATP ATP ATP NAD FMN Q Sit b c 1 c a aa 3 O 2 α-ketoglutarat FAD FAD GLISEROL 3-P ASIL-KoA SARKOSIN DIMETIL GLISIN

17 KOMPONEN RANTAI PERNAPASAN PEMBENTUKAN ENERGI: 1. KOENZIM NAD 3 ATP 2. KOENZIM FAD 2 ATP 3. KOENZIM GDP 1 ATP

18

19

20 BERAPA JUMLAH ATP YANG DIHASILKAN UNTUK SETIAP OKSIDASI 1 MOLEKUL ASETIL-KOA?

21 KARBOHIDRAT LIPID PROTEIN ASETIL-KoA ENERGETIKA NADH + H + OKSALOASETAT SITRAT NAD + MALAT FUMARAT FADH 2 GTP GDP SIKLUS KREBS ISOSITRAT NAD + NADH + H + α-ketoglutarat NAD + FAD SUKSINAT SUKSINIL-KoA NADH + H +

22 SETIAP 1 ASETIL-KOA JUMLAH IKATAN FOSFAT BERENERGI TINGGI: OKSIDASI NADH PADA = 9 OKSIDASI FADH2 PADA = 2 OKSIDASI PADA = 1 RANTAI PERNAPASAN RANTAI PERNAPASAN TINGKAT SUBSTRAT

23

24 PRINSIP ENERGETIKA ATP REAKSI EKSERGONIK (PRODUKSI ENERGI) REAKSI ENDERGONIK (PEMAKAIAN ENERGI) Pi ADP Pi

25

26 TRANSFORMASI ATP KIMIA MEKANIK LISTRIK ELEKROTERMAL CAHAYA SUHU : SINTESIS SENYAWA : KONTRAKSI OTOT : KERJASYARAF : POMPA ION : CAHAYA PHOTON : MENGATUR SUHU TUBUH

27 APAKAH INI KARENA SAYA SUDAH MAKAN 2 TELUR???

28 1. PADA RANTAI PERNAPASAN INHIBITOR LIPOAT NAD FMN Q Sit b c 1 c a aa 3 O 2 I. AMOBARBITAL, PIERICIDIN A, ROTENON, STEROID II. DIMERCAPROL, ANTIMYCIN A III. H2S, CN, CO (-) (-) II (-) III I FAD

29 INHIBITOR 2. PADA OKSIDASI FOSFORILASI OLIGOMYCIN ATRKTILOSIDA 3. UNCOUPLER OKSIDASI FOSFORILASI 2,4 DINITROFENOL PENTAKLOROFENOL DINITROKREOSOL

30 BERAPA JUMLAH ATP YANG DIHASILKAN UNTUK SETIAP OKSIDASI 1 MOLEKUL GLUKOSA?

31

32 ENZIM

33 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

34 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

35 Klas Oksidoreduktase (nitrat reduktase) Transferase (Kinase) Hidrolase (protease, lipase, amilase) Tipe reaksi memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen memindahkan gugus senyawa kimia memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air Liase (fumarase) Isomerase (epimerase) Ligase/sintetase (tiokinase) Polimerase (tiokinase) membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia mengkatalisir perubahan isomer menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimer

36 SUSUNAN ENZIM Komponen utama enzim adalah protein Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein struktural Tidak semua protein bertindak sebagai enzim

37 Protein Enzim protein sederhana Enzim Enzim Konjugasi Protein + Bukan Protein Protein = apoenzim Bukan protein = Gugus prostetik Organik = Koenzim Anorganik = kofaktor

38 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

39 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.

40

41 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

42 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

43 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 mulamula 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

44 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

45 Spesifik: hanya cocok untuk satu macam substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang susunanya hampir sama dan fungsinya sama E5 A B C D E1 E2 E3 E4

46

47