Metabolisme : Enzim & Respirasi
SMA Regina Pacis – Ms. Evy Anggraeny August 2014
1
Pengantar Metabolisme August 2014
Yaitu modifikasi reaksi biokimia dalam sel makhluk hidup Aktivitas sel Metabolit Enzim/fermen Macamnya : 1. Anabolisme : proses pembentukan senyawa sederhana senyawa kompleks, ex :fotosintesis 2. Katabolisme : proses perombakan senyawa kompleks senyawa sederhana, ex : respirasi 2
Pengantar Metabolisme August 2014
Oksidasi dan reduksi
3
Perbedaan Anabolisme & Katabolisme
Anabolisme
August 2014
Perbedaan
Penyusunan Proses molekul Molekul kecil Substrat awal sederhana Molekul besar Produk akhir Endergonik Sifat (membutuhkan energi) Endoterm Reaksi Fotosintesis Contoh Energi cahaya Energi yang dan kimia digunakan
Katabolisme
Penguraian molekul Molekul kompleks Molekul kecil Eksergonik (membebaskan energi) Eksoterm Respirasi Energi yang tersimpan dalam ATP atau ADP 4
Biokatalisator Menurunkan energi aktivasi Holoenzim :
Enzim
1. Apoenzim : bagian berupa protein, cirinya thermolabil 2. Gugus prostetik : bagian bukan enzim, cirinya aktif, ex : logam (Fe, Cu, Zn)
August 2014
Koenzim : antara apoenzim dan gugus prostetik tidak menyatu. Ex : vitamin/bagian vitamin (B1, B2, B6, Niacin, Biotin) Kofaktor : gugus prostetik dari molekul anorganik 5
Ciri Enzim August 2014
1. Bahan protein (asam amino) 2. Tidak tahan suhu tinggi (˃ 50oC) 3. Biokatalisator 4. Tidak ikut bereaksi 5. Bekerja secara khusus 6. Bekerja secara bolak balik 7. Digunakan berulang-ulang
6
Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim August 2014
Suhu : optimal pada suhu 30oC pH Aktivator Konsentrasi enzim : berbanding lurus 5. Konsentrasi substrat : berbanding lurus/linear 6. Inhibitor : reversibel (tidak berkaitan secara kuat dengan enzim) dan irreversibel (berkaitan dengan sisi aktif enzim secara kuat sehingga tidak dapat terlepas) 1. 2. 3. 4.
7
Macam Inhibitor Reversibel August 2014
1. Inhibitor kompetitif : dengan cara menempati sisi aktif enzim sehingga enzim tidak dapat masuk 2. Inhibitor non kompetitif : senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat yang berkaitan dengan sisi selain sisi aktif enzim sehingga mengakibatkan perubahan bentuk enzim serta tidak sesuai lagi dengan substratnya lagi
8
August 2014 9
Macam Inhibitor Reversibel
Sistem Penamaan Enzim August 2014
Sesuai dengan substratnya Diberi akhiran ase Ex : amilase, lipase, karbohidrase, dll Ada dua tata cara penamaan : 1. Sistematik : berdasarkan pada reaksi yang terjadi, ex : glukosa 6-fosfatase 2. Trivial : berdasarkan pada nama singkat, ex : selulase 10
Cara Kerja Enzim August 2014
1. Teori gembok dan kunci Setiap enzim mempunyai bentuk ruang yang hanya sesuai dengan satu substrat Produk akhir berupa senyawa baru
11
Cara Kerja Enzim August 2014
2. Teori induced fit Setiap reaksi enzim dipengaruhi oleh reduksi yang menyebabkan sisi aktif yang semula tidak sesuai menjadi sesuai Produk akhir dilepaskan Sisi aktif kembali seperti semula
12
Substrat + Enzim Kompleks enzimsubstrat Enzim + Produk
Cara Kerja Enzim
Menurut teori gembok dan kunci
August 2014
Produk
Substrat
Sisi aktif Enzim
Menurut teori induced fit Substrat
Produk Sisi aktif
Enzim
13
Katabolisme Karbohidrat August 2014
Reaksi respirasi Bahan dasar glukosa Produk carbon, H2O dan energi (ATP) Macamnya : 1. Respirasi aerob 2. Respirasi anaerob
14
Respirasi Areob August 2014
Menggunakan oksigen bebas Menghasilkan energi Macamnya : glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron Reaksi prosesnya : C6H12O6 + 6O6 6H2O + (glukosa) (oksigen) (air) 6CO2 + 675 kkal (karbondiaoksida) (energi) 15
Glikolisis August 2014
1. 2. 3.
Dalam sitosol/sitoplasma Penguraian satu molekul glukosa Hasil akhir : Dua NADH Dua molekul asam piruvat Dua ATP Ada 10 tahap (fase persiapan tahap 1 – 5 dan fase oksidasi tahap 6 – 10) Asam piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi Asetil CoA 16
Sifat Glikolisis August 2014
Pengubahan molekul gula dengan 6 atom C menajdi asam piruvat dengan 3 atom C Disebut lintasan EMP (EmbdenMeyerhof pathway) Berlangsung aerob maupun anaerob Melibatkan enzim ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat Berlangsung 10 proses, dibagi 2 fase yaitu fase investasi energi (1 – 5) dan fase pembelanjaan energi (6 – 10) 17
Proses Sederhana Glikolisis August 2014
1. Pemindahan gugus fosfat dari ATP ke atom nomor 6 dari glukosa menjadi senyawa glukoasa 6 fosfat. Memperoleh energi bebas dari ATP (dengan lepasnya gugus fosfat) 2. Glukosa 6 fosfat di katalisis oleh enzim menjadi fruktosa 6 fosfat. ATP akan memindahkan gugus P (fosfat) untuk kedua kalinya kepada atom C nomor 1 dan dihasilkan senyawa fruktosa 1.6 bifosfat. Sehingga menambah kandungan energi. 18
Proses Sederhana Glikolisis August 2014
3. Pemecahan enzimatik dari fruktosa 1.6 bifosfat menjadi 2 senyawa beratom 3 buah, yaitu dihidroksiasetonfosfat dan 3fosfogliseraldehide (PGAL)
19
August 2014 20
Tahap Glikolisis
August 2014 21
Tahap Glikolisis
August 2014 22
Tahap Glikolisis
August 2014 23
Tahap Glikolisis
Siklus Krebs August 2014
1. 2. 3. 4.
Disebut juga siklus asam sitrat Dalam mitokondria Terdiri dari 8 tahap Hasil akhir : 6 NADH 2 FADH2 2 ATP 8 elektron dilepaskan Menggunakan Asetil Ko-A Menggunakan enzim khusus 24
Proses Siklus Krebs August 2014
1. Asam piruvat (3C)masuk ke siklus krebs, bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan Ko-A, membentuk asetil Ko-A (2C). CO2 dan NADH dibebaskan. 2. Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksaloasetat (4C) terbentuk asam sitrat (6C), Ko-A dibebaskan kembali. 3. Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2. 25
Proses Siklus Krebs August 2014
4. Pembentukan asam suksinat (4C) setelah bereaksi dengan NAD+ dengan membebaskan NADH, CO2 dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik. 5. Asam suksinat yang terbentuk, bereaksi dengan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida) membentuk asam malat (4C) dan membebaskan FADH2. 6. Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD dan membentuk asam oksaloasetat (4C) dengan membebaskan NADH.
26
August 2014 27
Tahap Siklus Krebs
Transpor Elektron August 2014
Terjadi di bagian krista, membran dalam mitokondria Molekul yang berperan NADH, FAD, O2, sebyawa Q (ubiquinone), enzim sitokrom Hidrogen dari siklus krebs diubah menjadi proton dan elektron O2 berperan sebagai aseptor (penerima) elektron yang terakhir Setelah menerima elektron O2 akan menerima ( H+ ) menjadi H2O ATP yang dihasilkan 32 ATP 28
Proses Transpor Elektron August 2014
1. Elektron berenergi dari NADH ditransfer ke FADH, kemudian ke Koenzim Q, lalu ke sitokrom a, b, a 2. Elektron dari sitokrom a disampaikan ke O2. O2 menangkap elektron dari sitokrom a, berikatan dengan H dari lingkungan. 3. Ikatan H membentuk H2O, CO2, sebagai hasil samping respirasi, diangkut menuju alat respirasi untuk dikeluarkan.
29
August 2014 30
Transpor Elektron
Respirasi Anaerob August 2014
1. 2. 3.
Disebut juga proses fermentasi Terjadi saat O2 sangat rendah Macamnya : Fermentasi asam laktat Fermentasi alkohol Fermentasi asam cuka (masih ada O2 ) Kerugian fermentasi : 1. Senyawa alkohol (merusak sel) 2. Dari jumlah mol zat yang sama, dihasilkan energi lebih rendah 31
Fermentasi Asam Laktat August 2014
1.
Dapat menurunkan pH Gangguan fungsi sel Menyebabkan kelelahan Proses : Glukosa diubah menjadi asam piruvat melalui glikolisis. 2. Asam piruvat berekasi dengan NADH2 dalam keadaan anaerob dan dengan mengalami dehidrogenasi asam susu menjadi asam laktat + NAD + Energi 32
Fermentasi Alkohol August 2014
Contohnya Saccahromyces cereviceae, organisme aerob fakultatif Prosesnya : 1. Dalam anaerob Asam piruvat dalam proses glikolisis diubah menjadi asam asetat/etil alkohol (2C2H5OH) + 2CO2 + 2 ATP 2. Asam asetat diubah menjadi alkohol 3. Terjadi perubahan NADH menjadi NAD+ 33
Fermentasi Asam Cuka August 2014
Berlangsung dalam aerob Bakteri asam cuka Substrat etanol Energi yang dihasilkan lebih besar dari fermentasi alkohol Prosesnya : 1. CH3CH2OH (etanol) adakn dioksidasi dengan bakteri asam cuka 2. Menghasilkan CH3COOH (asam cuka) + H2O + 116 Kal 34
See you the next sub chapter ……… August 2014
♥© ea/metabolisme : enzim-respirasi-ppt/bio xii_ipa/august/2014 ♥ 35
