BIOENERGETIKA BIOENERGETIKA

BIOKIMIABIOKIMIA

By Rika YuliaBy Rika Yulia

DefinisiDefinisi

Ilmu yang mempelajari transformasi Ilmu yang mempelajari transformasi dan penggunaan energi oleh sel dan penggunaan energi oleh sel hiduphidup

Ilmu yang mempelajari perubahan-Ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan energi yang terjadi pada perubahan energi yang terjadi pada reaksi-reaksi biokimiareaksi-reaksi biokimia

Kepentingan biomedisKepentingan biomedis

Sistem biologis menggunakan energi kimia u Sistem biologis menggunakan energi kimia u menjalankan proses kehidupanmenjalankan proses kehidupan

Kelaparan : cadangan energi habis Kelaparan : cadangan energi habis kematiankematian

Malnutrisi (marasmus) : ……Malnutrisi (marasmus) : ……

Obesitas : Obesitas :

Peran hormon tiroidPeran hormon tiroid

lanjutanlanjutan

semua bahan mempunyai energi intrinsiksemua bahan mempunyai energi intrinsik

Organisme mengubah energi utk tujuan : Organisme mengubah energi utk tujuan : perbaikan dan pemeliharaan bahan2 sel, perbaikan dan pemeliharaan bahan2 sel, pertumbuhan, reproduksi dan penampilan pertumbuhan, reproduksi dan penampilan berbagai jenis kerja kimia dan berbagai jenis kerja kimia dan fisikfisik

Hukum termodinamikaHukum termodinamika

1.1. Energi total suatu sistem, termasuk Energi total suatu sistem, termasuk sekitarnya, tetap konstansekitarnya, tetap konstan

2.2. Entropi total suatu sistem harus Entropi total suatu sistem harus meningkat jika suatu proses terjadi meningkat jika suatu proses terjadi secara spontansecara spontan

Sistem dan LingkunganSistem dan Lingkungan

Sistem : kumpulan benda2 yang Sistem : kumpulan benda2 yang mengalami prosesmengalami proses

Lingkungan : tempat saling bertukar Lingkungan : tempat saling bertukar energi dengan sistem yang bereaksienergi dengan sistem yang bereaksi

Lanjutan Lanjutan

Energi dalam berbagai bentukEnergi dalam berbagai bentuk

Bentuk energi dapat dipertukarkan Bentuk energi dapat dipertukarkan

Bentuk energi berubah menjadi Bentuk energi berubah menjadi bentuk lain, terjadi kehilangan bentuk lain, terjadi kehilangan (output energi bermanfaat selalu (output energi bermanfaat selalu lebih sedikit dari inputlebih sedikit dari input

Persamaan yg Persamaan yg mengabungkan ke 2 mengabungkan ke 2

hukum termodinamikahukum termodinamika

ΔΔG = G = ΔΔH – T H – T ΔΔSS

ΔΔG : Perubahan energi bebas pd sistemG : Perubahan energi bebas pd sistem

ΔΔH : Perubahan kandungan panas sistem (entalpi)H : Perubahan kandungan panas sistem (entalpi)

T : Suhu absolutT : Suhu absolut

ΔΔS : Perubahan dalam entropi semestaS : Perubahan dalam entropi semesta

Lanjutan persamaanLanjutan persamaan

ΔΔG ( - ) : reaksi spontan, disertai hilangnya G ( - ) : reaksi spontan, disertai hilangnya energi bebas (rx ….. ) : katabolismeenergi bebas (rx ….. ) : katabolisme

ΔΔG ( + ) :G ( + ) :

ΔΔG ( 0) : sistem berada dalam G ( 0) : sistem berada dalam keseimbangan, tidak terjadi perubahan keseimbangan, tidak terjadi perubahan nettonetto

Kombinasi kata & anabolisme : metabolismeKombinasi kata & anabolisme : metabolisme

Contoh Contoh Oksidasi glukosa pada suhu dan tekanan tetapOksidasi glukosa pada suhu dan tekanan tetap

Glukosa + 6OGlukosa + 6O2 2 6CO6CO22 + 6H + 6H22OO

ΔΔG = -686.000 kal/molG = -686.000 kal/mol

ΔΔH = -673.000kal/molH = -673.000kal/mol

ΔΔS = S = -673.000 -673.000 –– (-686.000) (-686.000)

298298

= + 44 kal / mol= + 44 kal / mol

Energi BebasEnergi Bebas

Jumlah reaksi yang diperlukan organisme Jumlah reaksi yang diperlukan organisme untuk memenuhi kebutuhan : energi untuk memenuhi kebutuhan : energi bebasbebas

Energi yang tersedia untuk kerja yang Energi yang tersedia untuk kerja yang bermanfaatbermanfaat

Jenis energi yang dapat melakukan kerja Jenis energi yang dapat melakukan kerja pada suhu dan tekanan tetappada suhu dan tekanan tetap

Perubahan Energi bebas Perubahan Energi bebas babakuku

Setiap reaksi kimia memiliki perubahan Setiap reaksi kimia memiliki perubahan energi bebas baku yang khas energi bebas baku yang khas GG00

Bersifat tetap, dihitung dari tetapan Bersifat tetap, dihitung dari tetapan keseimbangan reaksi pada keadaan baku keseimbangan reaksi pada keadaan baku

Jika reaktan konsentrasi 1 mol/L, pH = 7Jika reaktan konsentrasi 1 mol/L, pH = 7

LanjutanLanjutan

GG0 0 = -2,303 RT log K’= -2,303 RT log K’eqeq

Jika tetapan keseimbangan reaksi > 1, Jika tetapan keseimbangan reaksi > 1, GG0 0 bertanda negatif (produk mgd energi bertanda negatif (produk mgd energi bebas < pereaksi. Rx berjalan ke arah bebas < pereaksi. Rx berjalan ke arah pembentukkan produk)pembentukkan produk)

Jika tetapan keseimbangan reaksi < 1, Jika tetapan keseimbangan reaksi < 1, GG0 0 bertanda positifbertanda positif

Klasifikasi energi Klasifikasi energi

energi bermanfaatenergi bermanfaat

- energi bebas- energi bebas

- energi panas : dapat melakukan kerja - energi panas : dapat melakukan kerja melalui perubahan suhu dan tekananmelalui perubahan suhu dan tekanan

Energi tidak berguna :entropiEnergi tidak berguna :entropi

energi dalam keadaan acak atau tidak energi dalam keadaan acak atau tidak teraturteratur

Penggolongan organisme hidup Penggolongan organisme hidup menurut btk energi kimia karbon menurut btk energi kimia karbon

yg diperlukan :yg diperlukan :

1. 1. Sel autotrof Sel autotrof fotosintetik, energi dari fotosintetik, energi dari mataharimatahari

menggunakan CO2 dari atmosfir, sbg menggunakan CO2 dari atmosfir, sbg satu2nya sumber C utk membangun satu2nya sumber C utk membangun semua biomolekul yg mgd Csemua biomolekul yg mgd C

ex : bakteri fotosintetik –sianobakteri, sel ex : bakteri fotosintetik –sianobakteri, sel hijau daunhijau daun

Lanjutan pengolonganLanjutan pengolongan

2. Sel heterotrof: 2. Sel heterotrof:

memperoleh C dari lingkungan dlm memperoleh C dari lingkungan dlm btk molekul organik yg kompl spt btk molekul organik yg kompl spt glukosa, energi dr degradasi nutrient glukosa, energi dr degradasi nutrient org yg dibuat autotroforg yg dibuat autotrof

ex : sel hewan tingkat tinggiex : sel hewan tingkat tinggi

Siklus nitrogen Siklus nitrogen

ATPATP

ATP adalah pembawa energi kimia utama ATP adalah pembawa energi kimia utama dan universal di dalam seldan universal di dalam sel

ATP memberikan sejumlah energi kimianya ATP memberikan sejumlah energi kimianya pd proses2 yg memerlukan energipd proses2 yg memerlukan energi

ATP memiliki energi bebas hidrolisis baku ATP memiliki energi bebas hidrolisis baku yg khasyg khas

Struktur ATPStruktur ATP

Pemecahan energiPemecahan energi

Kimiawi ATPKimiawi ATP

Pd pH 7,0, terdapat sebagai anion ATPPd pH 7,0, terdapat sebagai anion ATP4-4-

Di dalam cairan intra sel yg mengandung Di dalam cairan intra sel yg mengandung MgMg2+2+ : MgATP : MgATP-2-2

Konsentrasi ATP relatif konstanKonsentrasi ATP relatif konstan

kasuskasus

Thomas appleman pulih dari pneumonia tanpa kesulitan. Thomas appleman pulih dari pneumonia tanpa kesulitan. Selama sakit ia telah kehilangan berat badan 2,7 kg dan Selama sakit ia telah kehilangan berat badan 2,7 kg dan kembali ke berat semula 120 kg. ini BB sewaktu pertama kembali ke berat semula 120 kg. ini BB sewaktu pertama kali berkunjung ke dokter dengan keluhan sesak nafas. Dr kali berkunjung ke dokter dengan keluhan sesak nafas. Dr memperkirakan bahwa tingkat metabalik basal (BMR) memperkirakan bahwa tingkat metabalik basal (BMR) 2.880 kkal/hari. Krn beliau kurang aktivitas fisik 2.880 kkal/hari. Krn beliau kurang aktivitas fisik 30% 30% BMR, pengeluaran energi harian 3.774 kkal/hari. Sayang BMR, pengeluaran energi harian 3.774 kkal/hari. Sayang nya dalam 2minggu, BB kembali pulih. Menurut nya dalam 2minggu, BB kembali pulih. Menurut hitungannya kalori dari makanannya kurang dari 3.774 hitungannya kalori dari makanannya kurang dari 3.774 kkal/hari. Mengapa BB bisa naik kembali?kkal/hari. Mengapa BB bisa naik kembali?