TERMODINAMIKA Dan Oksidasi Biologi (Repaired) [PDF]

Citation preview

`TERMODINAMIKA



Termodinamika Biokimia = Bioenergetika Adalah pengetahuan yang mempelajari tentang energi yang menyertai reaksi biokimia Ada 2 macam reaksi biokimia : 1. Reaksi eksergonik : reaksi yang berlangsung spontan dengan disertai kehilangan energi bebas  reaksi yang diikuti pelepasan energi Reaksi eksergonik  katabolisme : pemecahan atau oksidasi mol bahan bakar jaringan 2. Reaksi endergonik : reaksi yang hanya berlangsung bila diperoleh energi bebas Reaksi endergonik  reaksi sintesa atau anabolisme  membangun berbagai substansi Kombinasi antara proses katabolisme dan anabolisme  metabolisme Proses-2 vital dalam tubuh ( kontraksi otot, transport aktif dll )  perlu energi dan mendapatkan energi melalui perangkaian ( coupling ) A D



Panas



Energi Bebas



Energi kimia



C



B



A +



-



C



B + D + Panas



Konversi A menjadi B  melepaskan energi bebas Proses ini harus dirangkaikan dengan reaksi lain yg perlu energi bebas, yaitu perubahan C menjadi D  terjadi pemindahan energi Salah satu cara untuk memindahkan energi adalah dengan cara membentuk senyawa dengan energi potensial yang tinggi ( diberi tanda ) pada reaksi eksergonik, dan menghubungkan senyawa baru ini ke dalam reaksi endergonik  dalam sel hidup : ATP E



A D E



E



B



C



Reaksi Eksergonik



Proses Endergonik Sintesa



Kontraksi otot E



Eksitasi syaraf



Transpor aktif



Senyawa berenergi tinggi ditemui dalam bentuk : 1. 2. 3. 4.



Ikatan anhidrida , mis : ATP,ADP Ikatan enolfosfat : fosfoenolpiruvat Ikatan fosfoguanidin, mis : Kreatinin –P, Arginin-P Senyawa berenergi tinggi lain : KoA-SH, S-Adenosil Metionin, UDP-G



Interkonversi adenilat digambarkan sbb : Adenilat siklase ATP + AMP



2 ADP Tiokinase



ATP + KoASH + RCOOH



AMP + PPi + RCOOSKoA



Pirofosfatase Anorganik Ppi + H2O



2 Pi



Peranan siklus ATP/ADP pada pemindahan fosfat energi tinggi : PEP



Fosforilasi Oks. SuksKoA



P



Kreatinin -P



Kreatin



ATP P



ADP



G-6P Glis-3P Fosforilasi Proses-2 endergonik lain



OKSIDASI BIOLOGI Oksidasi : peristiwa pengeluaran elektron Reduksi : peristiwa penerimaan elektron E Fe



Oks



2+



Fe3+ Red e



Enzim-2 yang berperan dalam reduksi – oksidasi termasuk dalam kelas Oksidoreduktase Dibagi menjadi 4 gol : 1. Enzim oksidase 2. Enzim dehidrogenase 3. Enzim hidroperoksidase 4. Enzim oksigenase Enzim Oksidase : - Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor - Sebagai hasil reaksi : air atau hidrogen peroksida ( urikase dan monoaminoksidase ) - Sebagian mengandung tembaga ( Cu ) : Sitokromoksidase - Sebagian merupakan enzim flavoprotein yg mempunyai FMN atau FAD sbg gugus prostetik, termasuk :  Oksidase asam L-amino : dl ginjal, untuk deaminasi oksidatif asam Lamino



 



Xantin oksidase : dl susu, usus halus, ginjal, hati, untuk konversi basa purin menjadi asam urat Glukosa oksidase.



Reaksi : AH2



½ O2



AH2



O2



Oksidase



A



Oksidase



H2O



A



H2O2



Enzim Dehidrogenase Enzim golongan ini melaksanakan 2 fungsi utama : 1. Pemindahan hidrogen dari satu substrat ke substrat lain dalam reaksi redoks berpasangan.  Substratnya spesifik  Sering memakai koenzim atau pembawa hidrogen : NAD+  Terutama bermanfaat agar proses oksidasi dapat berlangsung dalam keadaan tanpa oksigen ( anaerob ), mis : glikolisis anaerob. AH2 (red )



Pembawa ( Oks )



A ( oks )



BH2 ( red )



Pembawa-H2 ( red )



B ( Oks )



2. Sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen AH2 H2O



Pembawa 1



A



Pbw-H2



Pembawa-H2 2



Pbw



Pembawa 3



Pbw-H2



½ O2 Enzim dehidrogenase mempunyai koenzim nikotinamid ( NAD, NADP ) dan riboflavin ( FMN, FAD ) Enzim Hidroperoksidase



-



Enzim ini menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat Melindungi tubuh terhadap senyawa peroksid yg berbahaya, yaitu terjadinya radikal bebas yang akan merusak membran sel.



-



-



Ada 2 tipe , yaitu : a. Peroksidase  Mereduksi senyawa peroksid dg menggunakan berbagai akseptor elektron  Ditemukan dalam susu, leukosit, trombosit dan jaringan yg terlibat pada metabolisme eikosanoid.  Gugus prostetik : protoheme  Sebagai akseptor : asam askorbat, kuinon dan sitokrom c Reaksi : Peroksidase H2O2 + AH2 2 H2O + A 



Dalam eritrosit dan jar lain enzim glutation peroksidase yg mengandung Se ( selenium ) sbg gugus prostetik akan mengkatalisis penghancuran H2O2 dan senyawa peroksid lipid dengan glutation yg tereduksi , hal ini akan melindungi lipid membran dan Hb terhadap oksidasi oleh senyawa peroksid.



b. Katalase  Menggunakan H2O2 sebagai donor dan akseptor elektron  Merupakan hemoprotein yg mengandung 4 gugus heme  Ditemukan dalam darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan hati.  Fungsi : menghancurkan H2O2 yang terbentuk sbg hasil kerja enzim oksidase  Reaksi : Katalase 2 H2O2



2 H2O + O2



Enzim Oksigenase - Mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi ( penyatuan ) oksigen ke dalam mol substrat - Dibagi menjadi 2 subkelompok : 1. Dioksigenase  Menginkorporasikan 2 atom oksigen ke dalam substrat  Reaksi : A + O2



AO2



2. Monooksigenase  Menginkorporasikan 1 atom oksigen ke dalam substrat , atom oksigen lain direduksi menjadi air, diperlukan donor elektron atau ko-substrat tambahan.  Reaksi : A-H + O2 + ZH2



A-OH + H2O + Z



RANTAI PERNAFASAN DAN FOSFORILASI OKSIDATIF -



-



-



Adalah mengalirnya elektron secara bertahap , dari senyawa yang elektro negatif ke senyawa yg elektro positif , dan terakhir diterima oleh oksigen ( merupakan senyawa dengan keelektro-positifan paling tinggi ), disertai dengan pembentukan air ( H2O ) Terjadi dalam mitokondria Terjadi pembentukan senyawa intermediate berenergi tinggi : ATP  Fosforilasi oksidatif Reaksi : AH2 AH2



NAD Site I



Fp



Q Sit.b



Sit.c1 Site II



Sit.c



ADP+P



ATP



ADP+P



ATP Sit.a ADP+P Site III ATP O2 Sit. A3



-



-



-



Berbagai kondisi yang membatasi laju respirasi :  Tersedianya ADP dan substrat  Tersedianya substrat saja  Kapasitas rantai respirasi  kejenuhan Racun -2 yang menghambat rantai respirasi :  Site I : Rotenon, Amobarbital, Pirisidin A, steroid  Site II : BAL , Antimisin A  Site III : H2S, CO, CN



Peran rantai respirasi dalam mengubah makanan menjadi ATP Makanan Lemak KH Protein



AS lemak+ gliserol Glukosa dsb Asetil-KoA AA H2O



ATP O2 Kreb s



2H ADP



Cerna + abs