Prasetyastuti Department of Biochemistry

Gadjah Mada University

Kepentingan Biomedis

Bioenergetik = termodinamika Biokimia

: mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi Biokimia

Dlm sistem Biologik

isotermik

menggunakan energi kimia utk tenaga

dlm proses kehidupan

Kelaparan H. Thyroid

Marasmus Obesitas

Perubahan energi bebas Gibbs (ΔG )

: bagian dari perubahan energi total dlm suatu sistem utk melakukan kerja

HK. Thermodinamika I

: energi total suatu sistem adalah

konstan

Dlm sistem total

selama perubahan, energi tdk hilang/ bertambah

Energi

- di transfer dr suatu sistem ke sist yl

- di ubah menjadi bentuk energi lain

Dlm sistem kehidupan,

energi kimia diubah menjadi

Energi panas, listrik, radian, mekanik

Hk. Thermodinamika II

Entropi total sustu sistem bertambah jika proses berjalan secara spontan

Entropi: tingkat gangguan dr sistem

Pada temp & tek konstan kombinasi ke 2 Hk

ΔG = ΔH – T ΔS

Dlm reaksi Biokimia

ΔG = ΔE - T ΔS

ΔG negatif :

Rks spontan, kehilangan energi bebas

Eksergonik

ΔG positif : Rks hanya berjalan jika energi bebas ditingkatkan , endergonik

ΔG sangat tinggi:

Rks berjalan sempurna , irreversibel

Sistem stabil

ΔG zero:

Sistem dlm keseimbangan , tdk terjadi perubahan

Jika kadar reaktan 1.0 mol/L

ΔG o : perubahan energi

bebas standar

ΔG o!

: perubahan energi bebas standar pada keadaan standard (pH 7)

ΔG o! = - RT Ln K’ eq

ΔG dapat lebih >/< dr ΔG o!

Tgantung pada: kadar reaktan, Solven, ion dan protein

Dlm sistem Biokimia

Enzim hanya mempercepat tercapainya keseimbangan , tdk mempengaruhi kadar akhir reaktan pd keseimbangan

Peran Energi antara lain: Reaksi sintetik, kontraksi otot, konduksi impuls syaraf, transport aktif .

Transport aktif Memperoleh energi melalui ikatan kimia/ coupling --- reaksi oksidasi;

Reaksi Exergonik : Katabolisme/ pemecahan / oksidasi

Reaksi Endergenik : Anabolisme / sintesis

--- metabolisme

ATP berperan dlm transfer energi bebas dr exergonik ke endergonik

Organisme autotropik :

Menggunakan proses2 exergonik sederhana

Organisme heterotropik

Memperoleh energi bebas dg coupling

metab nya ke pemecahan mol organik komplek dlm lingk. nya

ATP : nukleosida trifosfat

mgd adenin, ribose, 3 gugus fosfat

Kepentingan fosfat dlm metab antara

peran ATP, ADP & Pi dlm glikolisis

Adenosine triphosphate (ATP) shown as the magnesium complex. ADP forms a

similar complex with Mg2+.

Standard free energy of hydrolysis of some organophosphates of biochemical

importance.1,2

Fosfat energi rendah

Ester fosfat yg terdpt dlm intermediet

glikolisis

ΔG0′ < ATP

Fosfat energi tinggi

ΔG0′ > ATP

: asetil KoA, met aktif, UDPGlc, PRPP

ATP sbg donor fosfat energi tinggi

- mengandung 2 gugus fosfat energi tinggi

ADP

- mengandung 1 gugus fosfat energi tinggi

AMP

- tdk mengandung gugus fosfat energi tinggi (ikatan ester )

Struktur ATP,ADP,& AMP

Peran siklus ATP/ADP dlm transfer fosfat

Sumber fosfat energi tinggi

1. Fosforilasi oksidatif ; sumber fosfat energi tinggi terbanyak organisme aerobik

2. Glycolisis; menghasilkan 2 fosfat energi tinggi

3. Siklus asam sitrat, menghasilkan 1 fosfat energi tinggi

Phosphagen : sbg btk simpanan fosfat energi tinggi

* Creatin fosfat dlm otot skeletal, hepar, spermatozoa , otak

* Arginin fosfat : dlm otot inverteb

Kadar phosphagen : dipertahankan, pd kontraksi otot,

Reaksi Endergonik: tdk dpt berlangsung dlm kondisi fisiologik, sehingga hrs di couple dg reaksi exergonik yang l ain

Hidrolisis fosfat terminal dr ATP

Rks 1 & 2 digab.dikatalisis oleh heksokinase

Rks exergonik: Irreversibel (pd kondisi fisiologik)

1. fosfat energi tinggi dlm ADP digunakan dlm sintesis ATP

2. AMP, refosforilasi menjadi ADP

3. AMP tinggi , jika ATP kosong bekerja sbg signal metabolik utk meningkatkan kecepatan katabolik utk Membentuk ATP lagi

Contoh aktivasi asam lemak rantai panjang

Kehilangan energi bebas sbg panas

Pembentukan AMP dari ATP dihasilkan Pi

Aktivasi melalui jalur pirofosfat kehilangan 2 fosfat energi tinggi

Jika yg terbentuk ADP + Pi

kehilangan 1 fosfat energi tinggi

Nukleosida trifosfat lain yg berperan dlm transfer fosfat energi tinggi :

UTP , GTP, CTP

Disintesis dari difosfatnya oleh enzim nukleosida difosfat kinase

Nukleosida monofosfat kinase spesifik mengkatalisis pembentukan nukleosida di fosfat dr monofosfatnya