Download - Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Transcript
Page 1: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Prasetyastuti Department of Biochemistry

Gadjah Mada University

Page 2: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 3: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 4: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 5: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 6: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 7: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 8: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 9: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 10: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi
Page 11: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

ATP berperan dlm transfer energi bebas dr exergonik ke endergonik

Page 12: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Organisme autotropik :

Menggunakan proses2 exergonik sederhana

Organisme heterotropik

Memperoleh energi bebas dg coupling

metab nya ke pemecahan mol organik komplek dlm lingk. nya

Page 13: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

ATP : nukleosida trifosfat

mgd adenin, ribose, 3 gugus fosfat

Kepentingan fosfat dlm metab antara

peran ATP, ADP & Pi dlm glikolisis

Page 14: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

similar complex with Mg2+.

Page 15: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Standard free energy of hydrolysis of some organophosphates of biochemical

importance.1,2

Page 16: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Fosfat energi rendah

Ester fosfat yg terdpt dlm intermediet

glikolisis

ΔG0′ < ATP

Fosfat energi tinggi

ΔG0′ > ATP

: asetil KoA, met aktif, UDPGlc, PRPP

Page 17: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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 )

Page 18: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Struktur ATP,ADP,& AMP

Page 19: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Peran siklus ATP/ADP dlm transfer fosfat

Page 20: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 21: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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,

Page 22: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi
Page 23: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 24: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Hidrolisis fosfat terminal dr ATP

Rks 1 & 2 digab.dikatalisis oleh heksokinase

Rks exergonik: Irreversibel (pd kondisi fisiologik)

Page 25: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

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

Page 26: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Contoh aktivasi asam lemak rantai panjang

Kehilangan energi bebas sbg panas

Pembentukan AMP dari ATP dihasilkan Pi

Page 27: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Aktivasi melalui jalur pirofosfat kehilangan 2 fosfat energi tinggi

Jika yg terbentuk ADP + Pi

kehilangan 1 fosfat energi tinggi

Page 28: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi
Page 29: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Nukleosida trifosfat lain yg berperan dlm transfer fosfat energi tinggi :

UTP , GTP, CTP

Disintesis dari difosfatnya oleh enzim nukleosida difosfat kinase

Page 30: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi
Page 31: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi

Nukleosida monofosfat kinase spesifik mengkatalisis pembentukan nukleosida di fosfat dr monofosfatnya

Page 32: Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada ... · Kepentingan Biomedis Bioenergetik = termodinamika Biokimia : mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi