65
Energi dan Metabolisme FK Unaya, 21 Desember 2012

Energi Dan Metabolisme 4

Embed Size (px)

Citation preview

Energi dan MetabolismeFK Unaya, 21 Desember 2012

Aliran Energi

Kegunaan energi kimia dalam sel BIOSINTESIS KONTRAKSI DAN GERAKAN TRANSPOR AKTIF TRANSFER BAHAN GENETIK

Dari mana energinya? Dari makanan.

Energi yang diekstrak dari makanan digunakan untuk memberi energi

gugus fosfat agar dapat membentuk ATP.

ATP (Adenosin Tri Fosfat) ATP memiliki energi yang dapat

dilepaskan dengan mudah melalui pemutusan ikatan pada fosfat ketiga. Energi yang dilepaskan digunakan untuk menjalankan proses-proses kehidupan.

Siklus ATP

ATP (Adenosin Tri Fosfat) Pembebasan fosfat ketiga mengubah ATP menjadi

molekul yang memiliki 2 gugus fosfat ( ADP). ADP dapat membentuk ATP kembali bila terdapat gugus fosfat dan energi.

p energi masuk

p

p ATP energi keluar

Tanjakan energi p P+ p p ADP p P+ p p ADP

Reaksi Berpasangan

Pertanyaan Apa saja kegunaan energi kimia dalam sel ... Energi di dalam tubuh sebagian besar berbentuk ... Pelepasan energi terjadi jika ATP melepaskan gugus

.... ATP dapat berubah menjadi ADP, dan ADP dapat berubah kembali menjadi ATP (B/S) Apa syaratnya? ATP berubah menjadi ADP disebut reaksi ... ADP berubah menjadi ATP disebut reaksi ...

MetabolismeNUTRISI PENGHASIL ENERGI Karbohidrat Lemak Protein Katabolisme HASIL AKHIR RENDAH ENERGI CO2 H 2O NH3 ENERGI KIMIA ATP NADH/NADPH FADH2 MAKROMOLEKUL SEL Polisakarida Lipida Protein Asam Nucleat Anabolisme MOLEKUL PREKURSOR Asam Amino Gula Asam Lemak Basa Nitrogen

Tiga tahap katabolisme1. DEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR MENJADI MOLEKUL BUILDING BLOCK 2. DEGRADASI MOLEKUL BUILDING BLOCK MENJADI

SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI3. DEGRADASI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI MENJADI SENYAWA HASIL AKHIR YANG SEDERHANA

Katabolisme tahap IProtein Asam amino

Poli sakarida

Glukosa

Lipida

Gliserol, Asam Lemak MOLEKUL BUILDING BLOCK

MOLEKUL BESAR

Katabolisme tahap IIAsam amino

Glukosa

Asam Piruvat

Asetil ko-A

Gliserol, Asam Lemak MOLEKUL BUILDING BLOCKHASIL UMUM DEGRADASI

Katabolisme tahap IIIAsam Piruvat CO2

Asetil ko-A

HASIL UMUM

HASIL AKHIR YAN SEDRHANA

H 2O

Pertanyaan Apa saja nutrisi penghasil energi? Apa saja bentuk energi kimia? Protein, pada katabolisme tahap pertama akan

menjadi .... Pada katabolisme tahap kedua menjadi .... Pada katabolisme tahap ketiga menjadi ...

Glukosa

Glikolisis Terjadi di sitoplasma.

Memotong 1 molekul gula berkarbon 6 menjadi 2

molekul gula berkarbon 3 (asam piruvat adalah hasil akhir). Tidak menghasilkan banyak energi (hanya dihasilkan 2 ATP), tetapi dapat berlangsung sangat cepat dan tidak membutuhkan oksigen (anaerobik).

glukosa

ATP

ADP

glukosa 6-fosfat

fruktosa 6-fosfat

ATP

ADP

fruktosa 1,6-difosfat

fruktosa 1,6-difosfat

gliseraldehida

3-fosfat2 NADH

2 NAD+ + 2 P

+ 2 H+

Asam 1,3-difosfogliserat

2 ADP

2 ATP

Asam 3-fosfogliserat

2 ADP

2 ATP

Asam piruvat

Glikolisis

Beberapa bakteri dan eukaryot hanya

menggunakan Glikolisis sebagai cara untuk memperoleh energi. Fermentasi alkohol yang dilakukan khamir pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi alkohol. Fermentasi asam laktat yang terjadi di banyak sel jaringan hewan pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi asam laktat.

PERHITUNGAN ENERGI GLIKOLISIS Membutuhkan 2 ATP.

Menghasilkan energi cukup untuk

menggabungkan fosfat ke 4 molekul ADP membentuk 4 ATP. Hasil 4 ATP perlu 2 ATP = Hasil bersih 2 ATP.

Berlari 30 detik Perolehan energi melalui glikolisis,

karena cepat. Tidak membutuhkan oksigen (anaerobik). Dihasilkan asam laktat.

Berlari 10 menit? Perlu energi lebih banyak.

Tidak boleh terbentuk asam laktat

terlalu banyak, maka kondisi tidak boleh anaerob.

Jangka waktu lari maksimalDetik 10 30 60 2 4 Menit 10 30 60 120

% anaerobik

90

80

70

50

35

15

5

2

1

% aerobik

10

20

30

50

65

85

95

98

99

RESPIRASI SEL Tiga tahap penuaian energi

Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektron

Respirasi sel dan Mitokondria Daur Krebs dan rangkaian transpor

elektron terjadi di dalam mitokondria

sel

Membran luarmembran dalam

mitokondrion

glikolisis

membrane luar

membran dalam

Rangkaian transpor elektron Daur Krebs

H+

eO2

kompartemen luar

H2 O

kompartemen dalam

Peralihan antara Glikolisis dan Daur Krebs Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke mitokondria. Berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koA, 1

molekul NADH, dan CO2. Daur Krebs terjadi di kompartemen dalam dari

mitokondria.

glikolisis

mitokondrion

Asam piruvat

cytosol

NAD+

koenzim A

NADH

Menuju ke rangkaian transpor elektron koA

CO2

asetll koenzim A

Kompartemen dalam

Daur Krebs

SIKLUS KREBS

6 NADH 2 FADH2

GLYCOLYSIS

asetil koenzim A

CoA

Daur KrebsRangkaian transpor elektron

CO2 2 ATP

asam oksaloasetat 1.NADHNAD+

asam sitratNAD+ NADH

6.

2.

CO2

asam malatFADH2

asam a-ketoglutaratFAD+

3.ADP NAD+

CO2NADH

5.asam suksinat

4. turunan asam a-ketoglutarat

ATP

Siklus Krebs (Asam Sitrat)

Ringkasan Daur Krebs Asetil koA didegradasi sempurna

menjadi CO2. Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari setiap asetil koA yang memasuki Daur Krebs (total 2 ATP tiap glukosa). Semua elektron dapat diikat dalam bentuk 6 NADH (per glukosa) untuk diproses lebih lanjut melalui rangkaian transpor elektron.

Katabolisme, Transfer Elektron dan Reaksi Oksidasi Reduksi Elektron dibebaskan dari oksidasi

nutrisi selama katabolisme. Elektron dipindahkan oleh

pembawa elektron melalui suatu proses untuk menghasilkan ATP.

Oksidasi - ReduksiOksidasi: Pengambilan/pemindahan elektron dari suatu senyawa. Reduksi: Penambahan/pemberian elektron kepada suatu senyawa.

OKSIDASI-REDUKSI DALAM SEL Dalam sel hidup, beragam molekul terlibat

dalam proses transfer energi. Masing-masing molekul memiliki kecenderungan untuk mendapatkan atau kehilangan elektron. Di dalam sel, proses oksidasi dan reduksi tidak terjadi secara terpisah. Proses oksidasi-reduksi yang terjadi berpasangan disebut REAKSI REDOKS.

PEMBAWA ELEKTRON Molekul yang memindahkan elektron

selama proses oksidasi reduksi di dalam sel. NADH, FADH2 adalah molekul pembawa elektron

NAD (Nikotinamida Dinukleotida)Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2 bentuk: Bentuk membawa elektron atau atom

hidrogen ( NADH) dan tanpa atom hidrogen (NAD+). NAD+ berperan sebagai senyawa pengoksidasi, bila menerima atom hidrogen dan elektron, menjadi NADH.

NAD (Nikotinamida Dinukleotida) NADH dapat memindahkan elektron

ke molekul lain, dan kembali menjadi NAD. Proses pemindahan ini dikendalikan/dilakukan oleh enzim.

- -

NAD+ kosong

NADH terisi

NAD+ kosong

-

-

+

H proton + - - H

teroksidasi NAD + NAD

tereduksi

Rangkaian Transpor Elektron NADH memindahkan elektron ke

suatu rangkaian molekul yang terdapat di membran dalam mitokondria. Perpindahan elektron mengakibatkan perpindahan ion H+ melawan gradien konsentrasi.

Rangkaian Transpor Elektron

Energi yang terbentuk pada saat masuknya kembali ion H+ ke dalam mitokondria melalui ATP sintase, digunakan untuk menggabungkan fosfat dengan ADP untuk membentuk ATP. Dihasilkan ATP yang lebih banyak pada tahap ini (32 ATP per glukosa).

Rangkaian Transpor Elektron

Di akhir rangkaian O2 + 2 electrons + 2 H+ = H2O. Penyebab kebutuhan oksigen.

GLYCOLYSIS

KREBS CYCLEinner membrane

mitokondria

ELECTRON TRANSPORT CHAIN

32 ATP

inner compartment outer compartment

O2

H2O

Kompartemen bagian luarinner membraneH+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

SINTESIS ATPH+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ + + H H H+ H+ + H H+ H+ H+ H+H+H+ H+

NADH NAD+2 H+ + 1/2 O2

ATP synthesisADP + P

Kompartemen bagian dalam

H2O

ATP

RANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRON

food

PROTEIN amino acids

KARBOHIDRAT sugars

LEMAK

glycerol fatty acids

Molekul lain yang digunakan pada respirasi

GLIKOLISIS glukosaAsam piruvat

acetyl CoA

DAUR KREB NH3 (ammonia) RANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRON

RESPIRASI SEL Tiga tahap penuaian energi

Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektron Reaksi secara keseluruhan: C6H12O6 + 6 O2 + ADP 6 CO2 + 6 H2O + ATP.

Glucose + 2 ATP + 36 ADP + 36 Pi + 6 O2

6CO2 + 2 ADP + 36 ATP + 6 H2O

Pertanyaan

Dimana terjadi glikolisis Proses glikolisis terjadi sangat lambat (B/S) Proses glikolisis membutuhkan oksigen (B/S) Berapa energi yang dihasilkan dari glikolisis? Daur krebs terjadi dimana? Bahan baku siklus krebs adalah .... Untuk 1 asetil KoA dihasilkan berapa energi .... Molekul pembawa elektron di dalam sel adalah .... Hasil akhir rangkaian transport elektron membutuhkan apa dan menghasilkan apa? Metabolisme glukosa melewati tiga tahap yaitu .... Tuliskan reaksinya secara keseluruhan 1 molekul glukosa akan menghaislkan berapa ATP?

Metabolisme Lemak Trigliserida dipecah menjadi gliserol dan 3 rantai asam

lemak Gliserol memasuki tahap glikolisis Asam lemak dioksidasi dan molekul 2-c akan dipecah menjadi asetil KoA

Metabolisme Protein Protein dicerna di usus menjadi asam amino

yang kemudian diabsorbsi ke dalam darah dan cairan ekstraseluler. Kelebihan protein dapat digunakan sebagai penghasil energi seperti halnya karbohidrat dan lemak.

Pertanyaan Trigliserida dipecah menjadi apa?

Gliserol akan memasuki tahap ... Asam lemak akan dpecah menjadi ... Protein dipecah menjadi ...

Terima Kasih