Prasetyastuti Department of Biochemistry Gadjah Mada University

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