Materi 2. Energi Dan Metabolisme

  • View
    131

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

MATERI BIOLOGI UMUM

Text of Materi 2. Energi Dan Metabolisme

  • Energi dan Metabolisme

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Overview: The Energy of Life Sel hidupMerupakan pabrik kimiawi mini, tempat terjadinya ribuan reaksi dalam ruang berukuran mikroskopikMengubah energi dalam banyak cara

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Beberapa organisme Convert energy to light, as in bioluminescence

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Concept 1: Metabolisme organisme mentransformasi materi dan energi berdasarkan hukum termodinamikaMetabolismeMerupakan keseluruhan reaksi kimia dalam organismeMuncul dari interaksi antar molekul dalam lingkungan sel yang teratur

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Organisasi Kimia Kehidupan dalam Jalur-jalur MetabolikJalur metabolik (metabolic pathway) memiliki karakteristik :Dimulai dari molekul spesifik yang kemudian diubah dalam serangkaian langkah yang jelas sehingga menghasilkan produk tertentuDikatalis oleh enzim tertentu

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Jalur katabolikMemecahmolekul komplek menjadi molekul sederhanaMelepaskan energiMisalnya respirasi seluler yang menguraikan gula glukosa dan molekul organik lain menjadi karbon dioksida dan air dengan kehadiran oksigen.Energi yang tersimpan dalam molekul organik bisa digunakan sel untuk melakukan kerja, misalnya untuk transpor membran

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Jalur anabolikMembangun molekul komplek dari molekul sederhanaMengkonsumsi energiMisalnya sintesis protein dari asam-asam amino

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Bentuk energiEnergiMerupakan kemampuan untuk mengakibatkan perubahan atau kemampuan untuk menyusun-ulang materiTerdapat dalam beberapa bentukKerja kehidupan tergantung poada kemampuan sel untuk mentransformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Energi KinetikMerupakan energi yang berkaitan dengangerakBenda yang bergerak dapat melakukan kerja dengan memberikan gerak pada materi lain, misal kontraksi otot kaki mendorong pedal sepedaPanas atau kalor (energi termal) adalah energi kinetik yg berasosiasi dgn pergerakan acak atom atau molekulCahaya juga merupakan jenis energi yg dpt ditangkap utk melakukan kerja, misal pd fotosintesis

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Energi PotensialEnergi yg tersimpan dalam materi krn lokasi atau strukturnya, misal molekul memiliki energi karena atom-atomnya.Energi kimia adalah energi potensial yg tersedia untuk dilepaskan dalam reaksi kimiaGlukosa mengandung banyak energi kimia, yg selama reaksi katabolik, atom-atom disusun ulang dan energi dipaskan sehingga menghasilkan produk penguraian yang berenergi lebih rendah.

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Struktur dan jalur biokimiawi sel memungkinkan sel melepaskan energi kimia dari molekul makanan yang memberikan tenaga bagi proses-proses kehidupan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Energi bisa diubah, dari satu bentuk ke bentuk lainnya

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Hukum Perubahan EnergiTermodinamikaMerupakan studi mengenai perubahan energi Organisme merupakan sistem terbuka, dimana energi dan materi dapat ditransfer antara sistem dan lingkunganOrganisme menyerap energi, misal energi cahaya atau kimia dalam bentuk molekul organik, dan melepaskan panas dan sisa metabolik seperti CO2 ke lingkungan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Hukum Termodinamika IEnergi di semesta bersifat konstanEnergi dapat ditransfer dan diubah, tapi tidak dapat diciptakan maupun dihilangkan.Misal : dengan mengubah cahaya matahari menjadi energi kimia, tumbuhan hijau bekerja sebagai transformer energi, bukan pembuat energi

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Contoh perubahan energi

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Hukum II TermodinamikaPada setiap transfer atau transformasi energi, sejumlah energi menjadi energi yg tidak dpt digunakan (anusable) dan tdk dpt tersedia untuk kerja, tetapi akan diubah menjadi panas, atau energi yg berasosiasi dg pergerakan acak atom dan molekul

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Concept 2: Perubahan energi bebas suatu reaksi menunjukkan apakah reaksi tersebut berlangsung spontan atau tidak

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Perubahan energi bebas ( G )Energi bebas suatu sistem kehidupanmerupakan energi yang dapat melakukan kerja dalam tingkat seluler, ketika suhu dan tekanan seragam di seluruh sistem

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Perubahan energi bebas dapat dihitung untuk suatu reaksi kimia sbb :Secara langsung berkaitan dengan perubahan entalpi (H) dan perubahan entropi

    H = perubahan entalpi sistem ( energi total)S= perubahan entropi sistemT = suhu mutlak dalam Kelvin (K=oC +273)G = H TS

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Hanya proses dengan G negatif yg bersifat spontan (proses terjadi tanpa masukan energi dari luat)

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Free Energy, Stability, and EquilibriumOrganismehidupdengan mengorbankanenergi bebasPada reaksi spontanEnergi bebas berkurang, dan stabilitas sistem meningkat.

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    At maximum stabilityThe system is at equilibrium

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Exergonic and Endergonic Reactions in MetabolismReaksi eksergonikBerlangsung diiringi pelepasan netto energi bebas, terjadi secara spontan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Reaksi endergonikReaksi yg menyerap energi bebas dari lingkungannya, tidak spontan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Equilibrium and MetabolismReaksi dalam sistem tertutupPada akhirnya akan mencapai keseimbangan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Sel dalam tubuh kitaSehubungan dengan aliran konstan material masuk dan keluar, sel akan mencegah jalur metabolisme mencapai keseimbangan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Analogi respirasi selular

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Concept 8.3: ATP memberikan tenaga bagi kerja seluler dengan menggabungkan reaksi eksergonik dan endergonikSuatu sel melakukan 3 macam pekerjaan :Kerja kimiawi, mendorong rekasi endergonik yg tdk spontan, misal sintesis polimerTransport, pemompaan zat melintasi membran melawan pergerakan spontanKimia, misal kontraksi sel otot

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    PenggabunganMerupakan kunci dalam pengelolaan sumber daya energi sel untuk melakukan kerjaPenggunaan reaksi eksergonik untuk menggerakkan reaksi endergonik.ATP sbg perantara sebagian besar penggandengan energi dalam sel dan sebagai sumber energi langsung yg memberikan tenaga bagi kerja selulet

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    The Structure and Hydrolysis of ATPATP (adenosine triphosphate)Merupakan penghasil energi selMenyediakan energi untuk fungsi seluler

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Energi dilepaskan oleh ATPKetika sambungan ikatan fosfat pecah

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Hidrolisis ATPBisa digabungkan dengan reaksi lain

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Bagaimana ATP Melakukan KerjaATP menggerakkan reaksi endergonik Dengan fosforilasi, mentransfer fosfat untuk molekul lainnya

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Tiga tipe kerja seluler digerakkan melalui hidrolisis ATP

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Regenerasi ATPJalur Katabolik Menggerakkan regenerasi ATP dari ADP dan fosfat

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Concept 8.4: Enzim mempercepat reaksi metabolisme dengan mengurangi barier energi Suatu katalisMerupakan suatu agen kimia yg mempercepat suatu reaksi tanpa dikonsumsi reaksi tersebut

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    An enzymeIs a catalytic protein

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    Barier aktivasiSetiap reaksi kimia diantara molekul Melibatkan baik pemecahan ikatan maupun pembentukan ikatan

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    The hydrolysisIs an example of a chemical reaction

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    The activation energy, EAIs the initial amount of energy needed to start a chemical reactionIs often supplied in the form of heat from the surroundings in a system

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    The energy profile for an exergonic reaction

    Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

    How Enzymes Lower the EA BarrierAn enzyme catalyzes reactionsBy lowering the EA barrier

    Copyright 20