biokimia

SALMI SEPRIANTI 1310411054

1. Metabolisme

Terdapat dua fase pada metabolisme diantaranya adalah Katabolisme dan Anabolisme.

KATABOLISME

Katabolisme merupakan fase metabolisme yang bersifat menguraikan, yang menyebabkan

molekul organik nutrien seperti karbohidrat, lipid, dan protein yang datang dari lingkungan

atau dari cadangan makanan sel itu sendiri terurai di dalam reaksi-reaksi bertahap menjadi

produk akhir yang lebih kecil dan sederhana. Contohnya adalah Asam laktat, Etanol, CO2, Urea

atau Amonia.

Reaksi katabolik bersifat eksergonik. Eksergonik adalah reaksi yang melepaskan energi.

energi kimia yang dilepaskan tersebut ditangkap atau disimpan dalam bentuk fosfat terutama

dalam bentuk ATP. Sejumlah energi mungkin tersimpan didalam atom hidrogen berenergi

tinggi yang dibawa oleh koenzim NADP+ dalam bentuk tereduksinya, yaitu NADPH.

Katabolisme mempunyai dua fungsi, yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis

molekul lain dan menyediakan energi kimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel.

ANABOLISME

Pada anabolisme, yang juga disebut biosintesis, fase pembentukan atau sintesis dari

metabolisme, molekul pemula atau unit pembangun yang lebih kecil disusun menjadi

makromolekul yang merupakan komponen sel, seperti protein dan asam nukleat. Reaksi

analbolisme bersifat endergonik, yaitu reaksi yang membutuhkan energi. Proses biosintesis

memerlukan energi bebas yang diberikan oleh pemecahan ATP menjadi ADP dan fosfat.

Biosentesis beberapa komponen sel juga memerlukan atom hidrogen berenergi tinggi yang

disumbangkan oleh NADPH.

Makronutrien yang dibutuhkan untuk metabolisme pada manusia (mamalia)

1. Karbohidrat / Polisakarida

2. Protein

3. Lipid

4. Asam nukleat

Mikronutrien yang dibutuhkan untuk metabolisme pada manusia (mamalia)

5. Glukosa

6. Asam amino

7. Gliserol asam lemak

8. Basa nitrogen

SKETSA METABOLISME


Penjelasan:

Proses katabolisme dan anabolisme dalam suatu organisme berlangsung secara kontinyu dan

bersamaan. Keduanya merupkan proses pengubahan energi sehingga energi dalam tubuh

organisme tersebut tetap tersedia.

Molekul organik nutrien ( karbohidrat, lemak, protein) mengalami proses katabolisme,

molekul tersebut diurai dalam reaksi-reaksi bertahap dan menjadi produk akhir yang lebih

kecil serta diikuti dengan pelepasan energi bebas. Energi ini kemudian digunakan untuk

biosintesis atau pembentukan makromolekul sel dari unit pembangun yang lebih kecil /

molekul pemula atau disebut juga dengan proses anabolisme. Oleh karena itu, Metabolisme

merupakan penggabungan dari proses katabolisme dan anabolisme.

ORGANEL SEL EUKARIOTIK PADA METABOLISME

Fungsi Organel Sel Eukariotik :

1. Sitosol

- Sebagai jalur metabolisme

- Sintesis protein

- Glikolisis

- Sejumlah reaksi pada glukoneogenis

- Lintas fosfoglukonat

- Aktivasi asam amino

- Sintesis asam lemak

2. Membran plasma

- Sistem transport yang bergantung pada energi, seperti transport Na+ dan K+

ATPase dan sistem transport asam amino

3. Lisosom

- Degradasi intraseluler

- Pengelompokan enzim hidrolitik seperti Ribonuklease dan asam fosfatase

4. Nukleus

- Replikasi DNA

- Sintesis berbagai RNAs

- Sintesis berbagai protein inti

5. Nukleolus

- Sintesis RNAs ribosom

6. Kompleks Golgi

- Pembentukan membran plasma dan kantung sekresi

7. Badan Mikro


- Tempat enzim-enzim asam amino oksidase dan katalase

- Pada tanaman, tempat reaksi siklus glioksilat

8. Ribosom

- Sintesis protein

9. Retikulum Endoplasma

- Sintesis lipid

- Sintesis steroid

- Pembagian produk biosintesis

10. Mitokondria

- Siklus asam sitrat

- Transport elektron

- Sintesis ATP dengan Fosforilasi oksidatif

- Oksidasi asam lemak

- Katabolisme asam amino


2. Senyawa Energi Tinggi ATP merupakan sumber energi utama sel. ATP tersusun dari karbon, hidrogen, nitrogen,

oksigen, dan fosfor. Terdiri dari 1 ikatan ester fosfat dan 2 ikatan fosfat anhidrida mengikat 3

fosfat (PO4) dan ribosa bersama. Struktur juga terdiri dari ikatan a b-N glycoside yang

mengikat ribosa dan adenin secara bersama.

ATP disebut sebagai senyawa berenegi tinggi karena mempunyai ikatan fosfat. Hal ini

disebabkan karena fosfat dikenal sebagai molekul berenergi tinggi, maksudnya adalah tingkat

energi tinggi dilepaskan ketika gugus fosfat dilepaskan. Sebenarnya, energi tinggi yang

dihasilkan tersebut bukanlah hasil dari ikatan fosfat yang sederhana tetapi interaksi total atau

keseluruhan dari semua atom didalam molekul ATP. Ikatan fosfat anhidrida cenderung

memiliki nilai DG negatif yang besar ketika dihidrolisis.

Energi ikatan pospoanhidrida yang tinggi berasal dari:

- Meningkatnya stabilisasi resonansi dari produk hidrolisis

- Efek ketidakstabilan dari gaya toloak menolak elektrostatik antara muatan phosphates

pada pH netral

- Meningkatnya energi solvasi dari produk hidrolisis

Namun, penting untuk diketahui bahwasannya energi ikatan belum tentu tinggi, hanya energi

bebas saja yang tinggi.

PROSES EKSERGONIK DAN ENDERGONIK

Reaksi dapat diklasifikasikan berdasarkan energi bebas mereka berubah. Terdapat dua jenis

reaksi :

- Reaksi Eksergonik merupakan reaksi yang berlangsung melepaskan energi. Reaksi yang

terjadi adalah reaksi spontan

- Reaksi Endergonik merupakan reaksi yang membutuhkan energi, atau sebuah reaksi yang

menyerap energi bebas dari linkungan sekitarnya. Reaksi yang terjadi adalah reaksi non-

spontan.

Jika proses kimia adalah eksergonik, maka proses sebaliknya harus endergonik. Di dalam

metabolisme sel, reaksi endergonik dijalan atau didorong oleh pasangannya yaitu dengan

reaksi ekergonik. ATP memainkan peranan penting dalam pemakaian energi bersama. Atau

dengan kata lain, energi bebas yang dilepaskan pada proses eksergonik diserap untuk proses

endergonik.

CARA PENAMBAHAN ATP

ATP dapat diisi ulang atau ditambah melalui transfer dari kelompok fosforil ke ADP dari

senyawa dengan fosforil potensi kelompok-transfer yang lebih tinggi. Transfer seperti ini

disebut fosforilasi tingkat substrat. Konsentrasi ATP dan nukleotida lainnya dikelola di dalam

bagian oleh aktivitas kinase.

Untuk mengisi ketersediaan ATP, reaksi kimia menambahkan gugus fosfat kembali ke ADP

untuk membuat ATP. Proses ini disebut fosforilasi . Jika hal ini terjadi dengan adanya oksigen

dinamakan metabolisme aerobik atau fosforilasi oksidatif. Jika itu terjadi tanpa oksigen

dinamankan label metabolisme anaerobik.


Beberapa sumber energi atau substrat yang tersedia yang dapat digunakan untuk

daya produksi ATP. Salah satu substrat, seperti ATP yang ada, disimpan di dalam sel dan

disebut kreatin fosfat. Creatine phosphate sudah tersedia untuk sel-sel dan cepat

menghasilkan ATP. Hal ini juga tersedia dalam konsentrasi yang terbatas dan diperkirakan

hanya ada sekitar 100g ATP dan sekitar 120g fosfat kreatin disimpan dalam tubuh, terutama

dalam otot. Bersama ATP dan kreatin fosfat disebut phosphogens berenergi tinggi. Sedangkan

sumber yang lain seperti karbohidrat, protein, lemak.

ATP didalam sel memilikki kapasitas yang terbatas, dan pada tingkat kerja maksimal

ATP yang tersimpan dalam sel-sel otot akan habis dalam beberapa detik paling banyak.

Dengan demikian, untuk mempertahankan aktivitas fisik, sel-sel harus terus mengisi

(resynthesize) ATP mereka. Ada tiga jalur untuk sintesis ATP, dan yang digunakan oleh sel

tergantung pada kedua tingkat dan durasi aktivitas fisik.

Dalam sintesa ATP, ATP dibentuk kembali dari ADP yang ada. Memerlukan energi dan

menghasilkan ATP dan molekul air.

Proses:

ADP + Pi + energy ATP + H2O

Enzim sintesis akan berikatan dengan ADP dan mengkatalisis reaksi ini. ATP disintesis melalui

3 sistem :

a. Hidrolisis Creatine Phosphate

- Sumber penghasil energi untuk membangun ATP yang cepat adalah dari molekul

berenergi tinggi creatine phosphate.

- Creatine phosphat terdapat dalam sel (sel otot) dalam jumlah lebih dari cadangan

ATP namun tetap hanya sedikit

- Phosphate pada creatine phosphat dapat ditransfer ke ADP dan membentuk ATP

- Proses ini tidak memerlukan oksigen : ANAEROBIK

b. Glikolisis

- Glikolisis adalah yang pertama dari jalur metabolisme utama respirasi selular untuk

menghasilkan energi dalam bentuk ATP

- Proses glikolisis secara ringkas adalah sebagai berikut:

- Sumber glukosa untuk glikolisis adalah: Glukosa dalam darah dan Cadangan glikogen

dalam sel (sel otot) yang dipecah menjadi glukosa

- Proses ini tidak memerlukan oksigen : ANAEROBIK

- Glikolisis akan menghasilkan asam laktat

c. Siklus Krebs dan Fosforilasi Oksidatif

Siklus krebs disebut juga siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat adalah sederetan jenjang

reaksi metabolisme pernafasan selular yang terpacu enzim.

Respirasi sel terjadi dalam tiga tahap :

- Pembentukan asetil-KoA dari piruvat, asam lemak, asam amino secara oksidatif

- Degradasi residu asetil oleh siklus asam sitrat, menghasilkan CO2 dan atom H

- Transport elektron ke molekul oksigen yang diiringi oleh fosforilasi ADP menjadi ATP.

Transpor elektron ini, banyak energi yang dibebaskan dan disimpan dalam bentuk

ATP, didalam suatu proses yang disebut fosforilasi oksidatif.


IKATAN THIOESTER

Tioester merupakan bentuk dari gabungan gugus asam karboksilat dan tiol (SH). Contohnya adalah koenzim A. Tioester adalah linkage yang memiliki energi tinggi. Berbeda dengan ester fosfat, thio ester memiliki DG negatif yang besar pada saat hidrolisis. Koenzim A membentuk ikatan energi yang tinggi dengan gugus asil. Thioester

memiliki energi yang tinggi jika dibandingkan dengan ester biasa, ini dihubungkan dengan

stabilitas resonansi.

Ester biasanya memiliki dua bentuk resonansi. Stabilitas melibatkan overlap elektron,

memberikan sebagian karakter / sifat dari ikatan ganda pada hubungan C-O.

Dalam thioesters, ukuran atom lebih besar dari S (dibandingkan dengan O)

mengurangi overlap elektron antara C dan S, sehingga struktur C = S tidak memberikan

kontribusi signifikan terhadap stabilisasi resonansi. Akibatnya, thioester yang stabil relatif

terhadap ester, sehingga melepaskan lebih banyak energi pada hidrolisis.


3. Reaksi Oksidasi Reduksi

PERANAN METABOLISME DALAM PENGURANGAN KOENZIM

Ada 2 peranan metababolisme dalam pengurangan koenzim diantaranya adalah

- Reduksi NAD+ adalah bagian dari katabolisme

- Oksidasi NADPH adalah bagian dari anabolisme.

Energi yang dilepaskan pada oksidasi NADH digabungkan dengan fosforilasi ADP dalam sel

aerobik, dan oksidasi NADH kembali ke NAD+ berfungsi untuk menghasilkan lebih banyak ATP.

Sebaliknya, NADPH dibutuhkan untuk menggerakkan reaksi biosintesis reduktif.

PERANAN FAD DAN NAD SEBAGAI SUMBER ENERGI

- Sebagian besar jalur biokimia dalam makhluk hidup ditingkatkan oleh protein kontrol

yang disebut enzim . Efisiensi reaksi enzim-dikatalisasi sering meningkat dengan

kehadiran molekul pembantu yang disebut koenzim. Sebuah koenzim ada dalam

setiap sel hidup adalah NAD+ . Ini berpartisipasi dalam transpor elektron reaksi dalam

proses metabolisme sel seperti glikolisis . Koenzim yang penting lainnya adalah FAD

yang juga berkontribusi terhadap proses transpor elektron.

- NAD+ dan FAD mengumpulkan energi dalam bentuk hidrogen ( elektron ) dari molekul

organik selama Glikolisis , dekarboksilasi , dan asam sitrat Siklus menjadi berkurang

bentuk NADH dan FADH2.

- NADH dioksidasi menjadi NAD+ dengan memindahkan ion hidrogen kepada

flavoprotein (FP), flavin mononukleotida (FMN), atau FAD yang bertindak sebagai

pembawa ion hidrogen. Dari flavoprotein atau FAD, setiap proton atau hidrogen

dikeluarkan ke matriks sitoplasma untuk membentuk molekul H2O.

- Di dalam rantai pernapasan, 3 molekul air (H2O) dihasilkan melalui NADH dan 1

molekul H2O dihasilkan melalui FAD. Satu mol H2O yang melalui NADH setara dengan

3 ATP dan 1 molekul air yang melalui FAD setara dengan 2 ATP.


4. Metode penelitian tentang metabolisme

Judul : Perbedaan Antara Pengaruh Kekurangan Fosfat dan Kekurangan Vitamin D

Pada Metabolisme Tulang (Differences Between the Effect of Phosphate

Deficiency and Vitamin D Deficiency on Bone Metabolism)

Penulis : J. E. Harrison, A. J. W. Hitchman, A. Hitchman, S. A Hasany, K. G. McNeill, and C.

S Tam

Volume : 29 No. 12

Terbit : Desember 1980

Analisis :

Artikel ilmiah ini bertujuan untuk melihat perbedaan pengaruh antara kekurangan fosfat

dengan kekurangan vitamin pada metabolisme tulang. Jenis metabolisme yang terdapat pada

artikel ilmiah ini adalah Metabolisme tulang. Bahan percobaan yang digunakan untuk

penelitian ini adalah tulang dari tikus betina, keturunan Wistar, Albino. Teradapat 4 perlakuan

yang dilakukan pada tikus tersebut. Perlakuan tersebut dengan memberi makanan yang

komposisi atau konsentrasi dari fosfatnya berbeda-beda pada setiap perlakuan. Ada

beberapa metode yang digunakan pada penelitian ini, yaitu:

- Ekstraksi bertujuan untuk demineralisasi

- Serapan Atom (Atomic Absorption) bertujuan untuk menentukan kalsium S

- Kolorimetri bertujuan untuk menentukan fosfor

- Teknik pelabelan secara berurutan (sequential pulse labeling technique) untuk

mengukur Aposisi tulang liniear (Linear Bone Apposition)

Metabolit yang terdapat pada metabolisme ini adalah Fosfat, Ca dari CaCO3, Vitamin D,

campuran Vitamin, sari pati jagung, sukrosa, dan minyak jagung.

Hasil dan Kesimpulan dari penelitian ini adalah

Kekurangan fosfat menimbulkan beberpa penyakit, seperti hypercalcemia, hypophostamia,

menghabat pertumbuhan tubuh dan tulang. Aktivitas vitamin D dipenagruhi oleh Fosfat,

sehinggga jika kekurangan Fosfat maka juga akan kekurangan Vitamin D.


DAFTAR PUSTAKA

Garrett, R.H & C. M Grisham. 1995. Biochemstry. University of Virginia Lehninger, A.L. 1991. Dasar-dasar Biokimia. Jilid 2. Erlangga : Jakarta Anonim. Biochemical Energetics. (https://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/bioener.htm) diakses pada 19 februari 2015 Anonim. 1999. ATP: The Perfect Energy Currency for the Cell. Vol. 36(1). CSR quarterly. Diakses pada 19 februari 2015.

biokimia

Documents

Transcript of biokimia