Metabolisme ada 2: 1. Anabolisme = proses pembentukan komponen sel dr nutrien sederhana yg diperoleh dr lingkungannya membutuhkan energi = biosintesa 2. Katabolisme = pemecahan bahan kimia (nutrien dr lingkungannya dpt sbg sumber energi) menjadi bahan sisa (waste product) dan menghasilkan energi ( untuk pergerakan atau pertumbuhan) Amphibolisme = metabolisme antara ; reakasi kimia yg menghasilkan ATP (ester fosfat) dan prekusar metabolit (asam organik)
Seri reaksi enzimatis yg digunakan untuk memindah nutrien ke dlm sel: Jalur fruktosa 1, 6 bi fosfat Jalur pentosa fosfat Jalur 2 keto-3-deoksi -6- fosfoglukonat Siklus TCA Siklus Respirasi Dsb Fungsi jalur metabolik: 1. Menghasilkan prekusor pd pembnetukan komponen sel 2. Menghasilkan energi yg dpt digunakan untuk sintesa atau proses lain yg memerlukan energi
Biokimia semua bentuk-bentuk kehidupan pada dasarnya ialah tetap sama (dogma) : Keseragaman building block (senyawa kimia penyususn dasar komponen sel, misalnya asam amino, gula dsb) Keberadaan ATP sbg quantum awal dr energi biologi yg universal Keberadaan kode genetik yg universal Keberadaan jalur degradasi gula dan rantai pernafasan yg universal JENIS MIKROBIA: Sumber Energi: Mikrobia: 1. Sinar Fototrop 2. Bahan kimia anorganik Litotrop 3. Bahan kimia organik Heterotrop
Sumber karbon: Mikrobia: 1. Anorganik Autotrop 2. Organik Heterotrop Gabungan: Foto autotrof : sinar + karbon organik Fotohetrerotrop : sinar + karbon organik FUNGSI ATP DLM METABOLISME ATP (adenosin Tri Phosphat) berfungsi untuk menyediakan energi bebas untuk fueling dan mengaktivasi beberapa senyawa metabolit antara untuk biosintesa. ATP + Air ADP + P ( G o = -7,3 K cal) ADP + Air AMP + P ( G o = -7,3 K cal) AMP + Air Adenosin + P ( G o = -3,4 K cal) Gugus fosfat diberikan pd metabolit antara biosintesis
Sumber C Produk reaksi fueling Building block Makro molekul Struktur seluler Glukosa ATP Asam lemak Lemak Envelope Prekusor Metabolit Gula Lipopolisakarida Flagela Reducing Power Asam amino Glikogen Pili nukleotida Peptidoglikan Poliribosoma Protein Nukleoid RNA DNA Dinding sel dst
KOMPONEN AKTIVASI PD BIOSINTESA GTP - Guanin Tri Phosphat Protein (fungsi ribosoma) UTP Uridin Tri Phosphat CTP Cytosin Tri Phosphat -Lapisan peptidoglikan pd dinding sel bakteri - glikogen Fosfolipid dttp Deoxythymidin Tri Phosphat Liposakarida dr dinding sel bakteri Acyl SCoA Asam lemak Acyl-C0enzim A Asam lemak
Protein spesifik yg fungsinya untuk mengkatalisa suatau reaksi Fungsi: 1. Biokatalisator (katalis = substansi yg bertugas untuk merndahkan energi aktivasi dari suatu reaksi) 2. Menurunkan energi aktivasi untuk suatu reaksi Ciri-ciri Enzim: 1. Pengenalan metabolit (substrat) yg spesifik : hanya cocok untuk satu metabolit dan produk hasil konversinya. 2. Reaksi katalitik yg spesifik : mengkatalisa hanya satu dari beberapa kemungkinan reaksi dimana metabolit tsb dpt diubah 3. Kemampuan mengatur aktivitas : adanya pusat pengaturan (regulatory centre) dan efektor
ENZIM: APOENZIM + KOENZIM HOLOENZIM (Pasif) (Pasif) (Aktif) - Protein - Senyawa organik - BM tinggi - BM rendah - Non dialisis - Terdialisis V I TA M I N : B 1 T I A M I N K O E N ZIM C O A R B O X Y L A S E B 2 R I B O F L AV I N R I B O F L AV I N A D E N I N D I N U K L E AT N I A S I N B 6 P I R I D O X I N N I C O T I N A M I D E A D E N I N D I N U K L E AT P I R I D O X A L F O S FAT
Gugus Prostetis : senyawa yg terikat erat pada enzimnya (biasanya permanen : NAD(P), FMN, FAD, Ubiquinon, Cytochrome, Coenzim A; Koenzim: senyawa yg terikat tidak begitu kuat pad enzim. Satu molekul koenzim dpt berikatan dalam beberapa macam enzim pd waktu yg bereda selama pertumbuhan: Vitamin B, jk berupa logam Kofaktor: Fe, Zn, Mn dst SIFAT DAN MEKANISME KERJA ENZIM: E + S ES E + P E + P ES E + S ES = KOMPLEKS ENZIM SUBSTRAT AKTIVASI SUBSTRAT MELALUI SISI AKTIF ENZIM Hampir semua Enzim intraseluler mempunyai lebih dr 1 sisi aktif per molekul: Enzim laktat dehidrogenase memiliki 4 sisi aktif Enzim α kimotripsin (intra) memeiliki 1 sisi aktif
Gambar Reaksi Enzim Peran Utama Enzim : menurunkan energi aktivasi untuk mencapai status transisi sustu reaksi kimia Reaksi eksergonik: reaksi yg menghasilkan produk yg mempuyai energi lebih rendah dr substratnya ( >< reaksiendergonik) Penemaan enzim: Substrat yg diikat atau reaksi yg dikatalisa dan diberi akhiran ase, misalnya : selulase memecah selulosa glukosa oksidase mengatalisa reaksi oksidasi dr glukosa
1. Oksidoreduktase: reaksi transfer elektron : Transfer elektron /atom Hidrogen 2. Transferase : Transfer gugusfungsional : Gugus fosfat, amin, metil 3. Hidrolase : Reaksi hidrolisis : penembahan H2O unt. Memecah ikatan kimia 4. Liase : penembahan ikatan ganda pd suatu molekul, penghilangan ikatan non hidrolitik dari gugus kimia 5. Isomerase :reaksi isomerasi. BM sama beda strukturnya) 6. Ligase : Pembentukanikatan dg membutuhkan energi, pemecahan ATP
1. Konsentrasi enzim 2. Konsentrasi substrat 3. ph 4. Suhu PENGHAMBATAN KERJA ENZIM: 1. Non-Reversibel: terjadi modifikasi atau menjadi tidak aktifnya 1 atau lebih gugus fungsional enzim 2. Reversibel: a. Kompetitif: terjadi kompetisi penggunaan sisi aktif enzim oleh substrat. Asam suksinat + Metilen biru As. Fumarat + H2MB Asam malonat berkompetisi asam suksinat! Gambar b. Non Kompetitif : tidak terjadi kompetisi penggunaan sisi aktif enzim oleh substrat.
b. Non Kompetitif : tidak terjadi kompetisi penggunaan sisi aktif enzim oleh substrat. Sianida : penghambatan enzim yg mengandung Fe Fe sianida Floride : penghambatan enzim yg mengandung Ca/ Mg Ca Fl, Mg Fl Contoh Gambar ph Vs jenis enzim yg terbentuk : Gambar! Bardasarkan Ada Tidaknya Substrat Dan Pembentukan Enzim 2: 1. Enzim konstitutif: Enzim selalu dihasilkan sel 2. Enzim adatif (terinduksi)_ terbentuk jkada substrat tertentu. laktosa β galaktosidase
1. Sifat reaksi enzim yg dikatalisis 2. Kofaktor, koenzim 3. [substrat] 4. ph optimal 5. Suhu optimal 6. Metode REAKSI DISIMILASI DAN PEMBEBASAN ENERGI Metabolisme: 1. Disimilasi = katabolisme membebaskan energi 2. Asimilasi = anabolisme menggunakan energi Selama reaksi kimia akan yjd : pembebasan energi atau penggunaan energi
Δ = perubahan pada G = Energi bebas Δ G = satuan kalori : - (negatif)= membebaskan energi eksergonik + (positif) = membutuhkan energi endergonik Contoh: A B C D Δ G = - 10.000 Kal (ekser--) Δ G = + 5.000 Kal (ender--) A + Y 1 B + Y2 = - 2.000 Kal ( Y2 menangkap energi) C + Y2 D + Y1 = - 3. 000 Kal (Y2 melepas energi) Y1 Y2 ~ 8.000 Kal (disimpan Y2)
ASAM FOSFOENOL PIRUVAT - 14,8 SENYAWA (BILA TERHIDROLISIS) Δ G, K. kal ATP - 7,3 ADP - 7,3 GTP - 7,3 GDP - 7,3 UTP - 7,3 STP - 7,3 ASETIL FOSFAT - 10,1 ASAM 1,3 DIFOSFOGLISERAT - 11,8
ATP ADP + H3PO4-7,3 K. kal Asam 1,3 difosfogliserat asam 3-fosfogliserat + ATP - 11, 8 K. kal OKSIDASI DAN PRODUKSI ENERGI Oksidasi : pelepasan elektron pada senyawa peningkatan bilangan oksidasi dehidrogenasi = hilangnya atom H (1 proton, 1 elektron) Reduksi : penembahan elektron pada senyawa penurunan bilangan oksidasi Oksidasi dan reduksi berperan dlm penggunaan energi kimia di dlm organisme hidup Tidak hanya elektron tetapai semua atom H (elektron + proton)
Reduksi : Fe +3 + e - Fe +2 Oksidator= Oksidan : Fe +3 Oksidasi : Fe +2 Fe +3 + e - Reduktan = Reduktor: Fe +2 Asam fumarat + 2 H + + 2 e - asam suksinat Aam suksinat Asam fumarat + 2 H + + 2 e - Setiap reaksi oksidasi reduksi akan terjadi sepasang substansi : Feri dan fero Fumarat dan suksinat Maka muncul sistem oksidasi reduksi (O/R) kecenderungan menerima elektron dlam sistem O/R disebut sebagai potensi Elektromotif ( Eo suatu sistemo/r) Makin tinggi Eo makin besar kecenderungannya menerima elektron atau makin besar mengalami oksidasi
Senyawa O/R Eo (Volt) NAD + / NADH + H + - 0,32 Flavo protein /Flavoprotein- H2 + 0,05 Sit b - Fe +3 + e - Sit b - Fe +2 + 0,1 Co Q / C0 Q H2 + 0,21 Sit C1 - Fe +3 Sit C1 - Fe +2 + 0,23 Sit a/a3 - Fe +3 - Sit a/a3 - Fe +2 + 0,54 O2 / H2O + 0,82