Upload
mulkichan
View
35
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
biokimia
Citation preview
1
3. MOLEKUL, ENERGI DAN METABOLISME
2
Komponen kimia sel
Air, ion dan molekul-molekul kecil (77%)
3
Komponen kimia sel
Makromolekul (23%)
4
Energi ikatan pada beberapa ikatan kovalen
Sebagai perbandingan, energi panas pada 25oC < 1 kcal/mol
5
Ikatan kovalen memiliki geometri yang spesifik
6
Ikatan kovalen ganda menyebabkan semua atom berada pada bidang datar
7
Ikatan kovalen polar: pemakaian bersama elektron bergantung pada polaritas atom
Atom dengan keelektronegatifan yang tinggi akan lebih menarik elektron
8
Molekul air memiliki momen dipol
9
Atom karbon asimetrik selalu ada dalam molekul-molekul biologis.
Atom karbon asimetrik: mengikat 4 atom/gugus berbeda
Ikatan yang terbentuk oleh atom karbon asimetrik dapat menghasilkan stereoisomer (bayangan cermin satu dengan lainnya)
Stereoisomers dapat right-handed atau left-handed dan biasanya memiliki aktivitas biologis yang sama sekali berbeda.
Karbon asimetri merupakan key features dari asam amino dan Karbohidrat
10
Stereoisomers dari asam amino alanin
11
Monosakarida yang berbeda memiliki susunan atom yang berbeda disekitar atom karbon asimetri
12
Ikatan dan glycosidik menghubungkan monosakarida
13
Ikatan non-kovalen
14
Sifat interaksi nonkovalen
Interaksi nonkovalen memerlukan energi lebih kecil untuk diputuskan dibanding ikatan kovalen.
Interaksi nonkovalen diperlukan untuk menjaga struktur tiga dimensi makromolekul dan untuk menstabilkan asosiasi spesifik antar makromolekul.
15
Multiple weak bonds stabilize large molecule interactions
16
Ikatan hidrogen menentukan sifat kimia dan biologis air
hidrofilik
17
Ikatan Hidrogen didalam protein
18
Ikatan Ion
Definisi:… Keelektronegatifan:.. Ion-ion dalam larutan dikelilingi oleh molekul air, yang
berinteraksi melalui ujung dipol air yang bermuatan berlawanan dengan ion yang bersangkutan.
19
Ion-ion dalam pelarut air
20
Gaya Dispersi London
Molekul/atom nonpolar apabila berdekatan dengan ion, atau dipol permanen dapat mengalami induksi menjadi dipol.
Tanpa ada induksipun distribusi elektron terkadang tidak merata sehingga terbentuk dipol sesaat.
Gaya tarik menarik antar dipol sesaat ini disebut gaya dispersi London.
21
Ikatan van der Waals
Jari-jari van der Waals (rvdw) adalah jari-jari dimana total gaya pada dua atom sama dengan nol.
22
Ikatan van der Waals
23
Interaksi molekul air dengan zat terlarut
Pembentukan ikatan hidrogen Interaksi elektrostatik
Interaksi molekul air dengan zat terlarut mengganggu jaringan ikatan hidrogen antar molekul air, tetapi gangguan ini dikompensasi oleh pembentukan ikatan hidrogen baru dengan zat terlarut atau oleh pembentukan interaksi eletrostatik antara ion dan molekul air.
24
Interaksi air dengan molekul non-polar
25
Interaksi molekul air dengan molekul amphipatik
Amphipatik adalah suatu senyawa yang mengandung gugus hidrofil dan hidrofob
26
Phospholipids : molekul amfipatik
27
Interaksi hidropobik
28
Beberapa struktur Phospholipids dalam air
29
Ikatan kovalen majemuk menentukan kespesifisikan ikatan (binding specificity)
30
Kesetimbangan Kimia
Arah kesetimbangan reaksi (syarat termodinamika) dan laju reaksi (syarat kinetika) menentukan reaksi-reaksi yang dapat terjadi di dalam sel
Reaksi setimbang:… kesetimbangan dinamis Pada keadaan setimbang perbandingan antara produk
dan reaktan tetap, disebut Tetapan Kesetimbangan (K), dan nilainya tidak bergantung pada laju reaksi
31
Tetapan setimbang menunjukkan tingkat reaksi kimia
Keq bergantung pada: sifat reaktan dan produk Temperatur Tekanan
Keq selalu tetap untuk suatu reaksi tertentu, dengan atau tanpa kehadiran katalis
Keq = kf/kr
Konsentrasi suatu kompleks dapat diperkirakan dari tetapan setimbang untuk reaksi pembentukan kompleks
32
Cairan Biologis memiliki harga pH tertentu
Semua cairan, termasuk yang ada di dalam sel mengandung ion H+ dan OH-, produk disosiasi air
Pada air murni, [H+] = [OH-] = 10-7 M pH = 7.0 Sitosol kebanyakan sel memiliki pH sebesar 7.2
33
pH berbagai cairan biologis
34
Persamaan Henderson-Hasselbalch
Persamaan Henderson-Hasselbalch menghubungkan antara pH dan Keq pada sistem asam-basa
Pada pKa suatu asam setara dengan nilai pH pada keadaan jumlah molekul netral(tak berdisosiasi) sama dengan jumlah molekul ionnya
Derajad disosiasi dapat dihitung jika nilai pH dan pKa diketahui
[A ]pH p log
[HA]aK
35
Sel mempunyai reservoir asam dan basa lemah,yang disebut buffers, yang memastikan bahwa pH sel relatif tetap
Kurva titrasi untuk asam Fosfat (H3PO4), salah satu buffer fisiologis yang penting
36
Bioenergetika
Sistem hidup menggunakan berbagai bentuk energi yang dapat saling diubah
Energi mungkin energi kinetik (energi gerak) atau energi potensial (energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia atau gradien ion
Perubahan energi bebas
Awal Awal
AwalAkhir
AkhirAkhir
G < 0G < 0G > 0G > 0
G = 0G = 0
Koordinat reaksi
En
erg
i b
eb
as
(G)
A B A B B A
EksergonikEksergonik EndergonikEndergonik
KesetimbanganKesetimbangan
38
G suatu reaksi bergantung pada perubahan entalpi dan entropi
G = H - T S Untuk reaksi yang eksoterm (H < 0),
artinya:… Energi ikatan reaktan & produk?
Untuk reaksi yang endoterm (H > 0), Artinya:… Energi ikatan reaktan & produk?
39
Entropi
Definisi entropi:… Entropi bertambah/berkurang jika:… Kebanyakan reaksi biologis menuju ke arah
teratur S? Kespontanan reaksi untuk reaksi yang:
Eksoterm? Endoterm?
40
Oksidasi suksinat menjadi fumarat
41
Ikatan fosfoanhidrat pada molekul ATP
42
ATP digunakan sebagai bahan bakar proses-proses pada berbagai sel
The ATP cycle
43
Energi Aktivasi dan Laju reaksi
Banyak reaksi-reaksi kimia dengan perubahan energi bebas yang negatif tidak berlangsung mengapa?
Reaksi kimia berlangsung melalui keadaan transisi . Energi bebas keadaan transisisi:…
44
Contoh perubahan-perubahan yang terjadi pada saat konversi reaktan menjadi produk, dengan dan tanpa katalis