`TERMODINAMIKA

Termodinamika Biokimia = BioenergetikaAdalah pengetahuan yang mempelajari tentang energi yang menyertai reaksi biokimiaAda 2 macam reaksi biokimia :1. Reaksi eksergonik : reaksi yang berlangsung spontan dengan disertai kehilangan energi bebas reaksi yang diikuti pelepasan energiReaksi eksergonik katabolisme : pemecahan atau oksidasi mol bahan bakar jaringan2. Reaksi endergonik : reaksi yang hanya berlangsung bila diperoleh energi bebasReaksi endergonik reaksi sintesa atau anabolisme membangun berbagai substansiKombinasi antara proses katabolisme dan anabolisme metabolismeProses-2 vital dalam tubuh ( kontraksi otot, transport aktif dll ) perlu energi dan mendapatkan energi melalui perangkaian ( coupling ) A D PanasEnergi BebasEnergi kimia

C BA+ C B + D + Panas

Konversi A menjadi B melepaskan energi bebas Proses ini harus dirangkaikan dengan reaksi lain yg perlu energi bebas, yaitu perubahan C menjadi D terjadi pemindahan energi ESalah satu cara untuk memindahkan energi adalah dengan cara membentuk senyawa dengan energi potensial yang tinggi ( diberi tanda ) pada reaksi eksergonik, dan menghubungkan senyawa baru ini ke dalam reaksi endergonik dalam sel hidup : ATP

A DE

E

B C

Reaksi EksergonikProses Endergonik Sintesa

Kontraksi otot EEksitasi syaraf

Transpor aktif

Senyawa berenergi tinggi ditemui dalam bentuk :1. Ikatan anhidrida , mis : ATP,ADP2. Ikatan enolfosfat : fosfoenolpiruvat3. Ikatan fosfoguanidin, mis : Kreatinin P, Arginin-P4. Senyawa berenergi tinggi lain : KoA-SH, S-Adenosil Metionin, UDP-GInterkonversi adenilat digambarkan sbb : Adenilat siklaseATP + AMP 2 ADPTiokinaseATP + KoASH + RCOOH AMP + PPi + RCOOSKoAPirofosfatase AnorganikPpi + H2O2 Pi

Peranan siklus ATP/ADP pada pemindahan fosfat energi tinggi :

PEPFosforilasi Oks.

SuksKoA

P Kreatinin -P

Kreatin

ATP

P

ADP G-6P Glis-3P Fosforilasi Proses-2 endergonik lain

OKSIDASI BIOLOGI

Oksidasi : peristiwa pengeluaran elektronReduksi : peristiwa penerimaan elektron

E OksFe2+ Fe3+ Red e

Enzim-2 yang berperan dalam reduksi oksidasi termasuk dalam kelas Oksidoreduktase Dibagi menjadi 4 gol :1. Enzim oksidase2. Enzim dehidrogenase3. Enzim hidroperoksidase4. Enzim oksigenase

Enzim Oksidase : Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor Sebagai hasil reaksi : air atau hidrogen peroksida ( urikase dan monoaminoksidase ) Sebagian mengandung tembaga ( Cu ) : Sitokromoksidase Sebagian merupakan enzim flavoprotein yg mempunyai FMN atau FAD sbg gugus prostetik, termasuk : Oksidase asam L-amino : dl ginjal, untuk deaminasi oksidatif asam L-amino Xantin oksidase : dl susu, usus halus, ginjal, hati, untuk konversi basa purin menjadi asam urat Glukosa oksidase.

Reaksi :

AH2 O2AH2O2

OksidaseOksidase

AH2OAH2O2

Enzim DehidrogenaseEnzim golongan ini melaksanakan 2 fungsi utama :1. Pemindahan hidrogen dari satu substrat ke substrat lain dalam reaksi redoks berpasangan. Substratnya spesifik Sering memakai koenzim atau pembawa hidrogen : NAD+ Terutama bermanfaat agar proses oksidasi dapat berlangsung dalam keadaan tanpa oksigen ( anaerob ), mis : glikolisis anaerob.

AH2 PembawaBH2(red ) ( Oks ) ( red )

APembawa-H2 B( oks ) ( red ) ( Oks )

2. Sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen

AH2PembawaPembawa-H2 Pembawa H2O 1 2 3

APbw-H2 Pbw Pbw-H2 O2

Enzim dehidrogenase mempunyai koenzim nikotinamid ( NAD, NADP ) dan riboflavin ( FMN, FAD )

Enzim Hidroperoksidase Enzim ini menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat Melindungi tubuh terhadap senyawa peroksid yg berbahaya, yaitu terjadinya radikal bebas yang akan merusak membran sel.

Ada 2 tipe , yaitu :a. Peroksidase Mereduksi senyawa peroksid dg menggunakan berbagai akseptor elektron Ditemukan dalam susu, leukosit, trombosit dan jaringan yg terlibat pada metabolisme eikosanoid. Gugus prostetik : protoheme Sebagai akseptor : asam askorbat, kuinon dan sitokrom cReaksi :PeroksidaseH2O2 + AH2 2 H2O + A Dalam eritrosit dan jar lain enzim glutation peroksidase yg mengandung Se ( selenium ) sbg gugus prostetik akan mengkatalisis penghancuran H2O2 dan senyawa peroksid lipid dengan glutation yg tereduksi , hal ini akan melindungi lipid membran dan Hb terhadap oksidasi oleh senyawa peroksid.

b. Katalase Menggunakan H2O2 sebagai donor dan akseptor elektron Merupakan hemoprotein yg mengandung 4 gugus heme Ditemukan dalam darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan hati. Fungsi : menghancurkan H2O2 yang terbentuk sbg hasil kerja enzim oksidase Reaksi :

Katalase2 H2O2 2 H2O + O2

Enzim Oksigenase Mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi ( penyatuan ) oksigen ke dalam mol substrat Dibagi menjadi 2 subkelompok :1. Dioksigenase Menginkorporasikan 2 atom oksigen ke dalam substrat Reaksi :

A + O2AO2

2. Monooksigenase Menginkorporasikan 1 atom oksigen ke dalam substrat , atom oksigen lain direduksi menjadi air, diperlukan donor elektron atau ko-substrat tambahan. Reaksi :

A-H + O2 + ZH2A-OH + H2O + Z

RANTAI PERNAFASAN DAN FOSFORILASI OKSIDATIF

Adalah mengalirnya elektron secara bertahap , dari senyawa yang elektro negatif ke senyawa yg elektro positif , dan terakhir diterima oleh oksigen ( merupakan senyawa dengan keelektro-positifan paling tinggi ), disertai dengan pembentukan air ( H2O ) Terjadi dalam mitokondria Terjadi pembentukan senyawa intermediate berenergi tinggi : ATP Fosforilasi oksidatif

Reaksi : AH2

AH2 NAD Fp QSit.bSit.c1Sit.cSite I Site IIADP+P ATPADP+P ATPSit.a ADP+P Site III ATP O2Sit. A3

Berbagai kondisi yang membatasi laju respirasi : Tersedianya ADP dan substrat Tersedianya substrat saja Kapasitas rantai respirasi kejenuhan Racun -2 yang menghambat rantai respirasi : Site I : Rotenon, Amobarbital, Pirisidin A, steroid Site II : BAL , Antimisin A Site III : H2S, CO, CN

Peran rantai respirasi dalam mengubah makanan menjadi ATP

Makanan

ATP O2Asetil-KoA 2H H2OADPLemak AS lemak+ gliserol

Krebs KH Glukosa dsbProtein AA

Cerna + abs