reaksi disimilasi dan pembebasan energi
TRANSCRIPT
![Page 1: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/1.jpg)
METABOLISME :REAKSI DISIMILASI DAN PEMBEBASAN ENERGI
Wawan Abdullah SetiawanJurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung
PEMBEBASAN ENERGI
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 2: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/2.jpg)
Metabolisme :Reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel dan yang menggunakan energi untuk sintersis komponen – komponen sel dan untuk kegiatan – kegiatan seluler.
• Reaksi disimilasi/ katabolisme :• Reaksi disimilasi/ katabolisme :Reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui perombakan nutrien.
• Reaksi asimilasi/ anabolisme :Reaksi kimawi yang menggunakan energi untuk sintesis dan fungsi sel lainnya.
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 3: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/3.jpg)
BIOENERGETIKA
�Hukum Termodinamika I“Energi dapat di ubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, namun tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.”diciptakan atau dimusnahkan.”
Massa � Jadi Energi � Jadi Proses Nuklir
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 4: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/4.jpg)
• Total energi yang tersimpan dalam suatu sistem disebut energi dalam/entalpi (E)
• Energi dalam tidak dapat diukur, tapi perubahannya dapat diukur (∆ E).
• E1 – E2 = ∆ E
C6H12O6 + 6 O2 � 6 CO2 + 6 H2O
E1
C6H12O6 + 6 O2 � 6 CO2 + 6 H2O
∆ E = - 673 kkal/mol
∆ E = + 673 kkal/mol
Energi Dalam keluar
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 5: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/5.jpg)
� Hukum Termodinamika II
“Entropi di alam semesta terus bertambah.”
ATP � ADP + PS1 � S2
(buku berserakan) (buku teratur)
S2 + S1 < 0 ∆ S < 0∆ S(buku) + ∆ S(ATP) > 0
Penurunan suatu entropi dalam suatu sistemsering diikuti dengan kenaikan entropi dilingkungan yang akhirnya jumlah entropi total > 0 http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 6: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/6.jpg)
• Kecepatan reaksi tidak ada hubungannya dengan spontanitas reaksi.
• Kecepatan reaksi � Perlu katalisator• Spontanitas reaksi
∆ G = ∆ H - T ∆ S
Perubahan Perubahan K PerubahanPerubahanenergi bebas
Perubahanentalpi
K Perubahanentropi
Perubahan energi bebas selama reaksi kimia
∆ G > 0 � Reaksi tidak spontan (endergonik)∆ G < 0 � Reaksi spontan (eksergonik)
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 7: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/7.jpg)
• Glukosa + O2 � CO2 + H2O
∆ G = ∆ H - T ∆ S
= - 673 kkal/mol
• CO2 + H2O � Glukosa + O2
∆ G = + 673 kkal/mol
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 8: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/8.jpg)
• Reaksi tidak spontan digandengkan dengan reaksi spontan�agar reaksi spontan
6CO2 + 6H2O � C6H12O6 +6O2 ∆G = +20ATP � ADP + P ∆G = -30
6CO2 + 6H2O + ATP � C6H12O6 +6O2+ ADP + P ∆G = -10
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 9: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/9.jpg)
Oksidasi : hilangnya elektron dari suatu molekul
Reduksi : diperolehnya elektron dari suatu molekul
Oksidasi disertai reduksiOksidasi sering merupakan dehidrogenasi, yaitu
OKSIDASI DAN PRODUKSI ENERGI
Oksidasi sering merupakan dehidrogenasi, yaitu reaksi yang menyangkut hilangnya atom hidrogen (H).H � H+ + e-
Fe3+ + e- � Fe2+ (reaksi reduksi)
Pengoksidasi(tereduksi)
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 10: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/10.jpg)
COOH
CH2
CH2
COOH
COOH
CH
CH
COOH
+ 2 e- + H+ �
ASAM FUMARAT ASAM SUKSINAT
Fe2+ � Fe3+ + e- (rxc oksidasi)
Reduktan(teroksidasi)
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 11: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/11.jpg)
PRODUKSI ENERGI MELALUI PROSES ANAEROB
a. GLIKOLISIS
GlukosaATPADP
Glukosa 6 fosfat
Fruktosa 6 fosfat
Fruktosa 1,6 difosfat
ADP
ATPADP
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 12: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/12.jpg)
Dihidroksi aseton fosfat
Gliseraldehid 3 fosfat
(2) As. 1,3 difosfogliserat
(2) As. 3 fosfogliserat
(2) As. 2 fosfogliserat
2 ADP2 ATP
2 NAD2 NADH2
lemak
(2) As. 2 fosfogliserat
(2) As. fosfoenol piruvat
(2) As. Piruvat
2 ADP2 ATP
H2O
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 13: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/13.jpg)
C6H12O6 + 2NAD + 2ADP + 2Pa � 2 CH3COCOOH + 2NADH2 + 2ATPGlukosa As.piruvat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 14: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/14.jpg)
b. Fermentasi
• Pembentukan energi dengan menggunakan bahan organik sebagai donor dan akseptor elektron.
• Contoh M O : Streptococcus lactis memfermentasikan glukosa menjadi memfermentasikan glukosa menjadi asam laktat.Glukosa � (2) As. Piruvat � As. laktat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 15: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/15.jpg)
2 C
COOH
CH3
O + 2 NADH + 2 H+
As. laktat
As. piruvat
2 C
COOH
CH3
OH + 2 NAD+2 H
• Energi yang dihasilkan dari reaksi ini tidak cukup untuk sintesis ATP.cukup untuk sintesis ATP.
• Pada tipe fermentasi karbohidrat yang lain, sering mengikuti jalur glikolisis untuk pembentukan asam piruvat.
• Yang berbeda adalah penggunaan asam piruvat yang terbentuk
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 16: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/16.jpg)
Karbohidrat
GlukosaAs. asetat
+As. formiat
Hidrogen+
CO2
As. laktat
As. suksinat
As. propionat+
CO2
Asetilmetil karbinol
2,3 butilen glikol
As. piruvatAs. piruvat2
asetaldehid
Etil alkohol
2,3 butilen glikol
Asetil koAAs. oksaloasetat+
Asetil koA+
CO2
Ke siklus TCA
As. asetoasetat
aseton
Isopropil alkoholAsam β hidroksibutirat
Asam butirat
Butil alkohol
As. asetat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 17: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/17.jpg)
• Skema di atas menerangkan berbagaimacam produk yang dihasilkan darimetabolisme asam piruvat.
• Kesemua produk di atas tidak dihasilkanoleh hanya satu spesies.oleh hanya satu spesies.
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 18: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/18.jpg)
KELOMPOK DENGAN CONTOH BEBERAPA GENUS
PRODUK-PRODUK YANG MEWAKILI
Bakteri asam laktatStreptococeusLactobacillusLeuconostoc
Hanya asam laktat atau asam laktat bersamadengan asam asetat, asam format, dan etilalkohol ; spesies yang menghasilkan hanyaasam laktat adalah homofermentatif, dan yang menghasilkan asam laktat bersama senyawa-senyawa lain adalah heterofermentatif.
Bakteri asam propionat PropionibacteriumVeillonella
Asam propionat bersama dengan asam asetat dan karbon diokside
Tabel pengelompokan bakteri menurut produk – produk disimilasi glukosa :
Veillonella
Bakteri coli-aerogenes tifoidEscherichiaEnterobacterSalmonella
Asam format , asam asetat,asam laktat, asamsuksinat,etil alkohol, karbon diakside, hidrogen, 2,3- butilen glikol (dihasilkan dalamberbagai kombinasi dan jumlah bergantungpada genus dan spesies)
Bakteri aseton, butil alkoholClostridiumEubacteriumBacillus
Asam butirat, butil alkohol, aseton, isopropil alkohol, asam asetat, asam format, etil alkohol, hidrogen, dan karbon diokside (dihasilkan dalam berbagai kombinasi dan jumlah bergantung pada spesies)
Bakteri asam asetatAcetobacter
Asam asetat, asam glukonat, asam kojat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 19: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/19.jpg)
PRODUKSI ENERGI MELALUI PROSES AEROBIK
a. Rantai angkutan elektron• Sistem sitokrom/ rantai respirasi.• Merupakan serangkaian reaksi oksidasi
reduksi untuk pembentukan ATP.reduksi untuk pembentukan ATP.• Fungsi rangkaian reaksi � untuk
menerima elektron dari senyawa –senyawa tereduksi dan memindahkannya pada oksigen sehingga menjadi molekul air.
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 20: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/20.jpg)
Diagram : Rantai angkutan elektron
NADH2
ADP + Pa
FMNH
FMN
FAD
KoQH2
Flavo-protein
KoQ
KoenzimQ
Fe3+
Fe2+
Sit. bFe2+
Fe3+
Sit. C 1
Fe3+
ATP
Substansi teroksidasi
Substansi tereduksi
NAD
ATP
FMNH2
FADH2
KoQ Fe Fe
H+
Fe2+
Fe
ADP + Pa
Sit. C
Fe3+
Fe2+
Sit. a/ a3
O2
H2O
H+
ADP + Pa
ATPhttp://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 21: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/21.jpg)
SIKLUS TCA :SIKLUS TCA :
As. oksaloasetat
As. piruvat
Asetil koA
As. sitratAs. malat
2 koA
NADNADH2
As. isositrat
As. α ketoglutarat
Suksinil koA
As. suksinat
As. fumarat NAD
NADH2 CO2
NAD
NADH2CO2
GDP
GTP
ADP + Pa
ATPFAD
FADH2
NAD2
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 22: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/22.jpg)
•Dalam siklus TCA terdapat senyawa -senyawa yang berguna sebagai prekursor dalam biosintesis as.amino, purin, primidin,dsb.
•Siklus TCA adalah SIKLUS AMFIBOLIK, yaitu berfungsi dalam reaksi katabolik (peruraian) dan reaksi anabolik (sintesis).
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 23: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/23.jpg)
Hasil energi dalam respirasi aerob :
GLIKOSIS LANGKAH PINTU SIKLUS TCAGERBANG
6 ATP (2NADH2) 6 ATP(2NADH2) 18 ATP (6NADH2)2 ATP 4 ATP (2FADH2)
2 ATP (2 GTP)2 ATP (2 GTP)
8 ATP 6 ATP 24 ATP = 38 ATP
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 24: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/24.jpg)
• Trigliserida + Air
• Gliserol + ATP
KATABOLISME LIPID
Gliserol + as.lemak
ADP + gliserol-3-fosfat• Gliserol + ATP
• Gliserol-3-fosfat + NAD+
ADP + gliserol-3-fosfat
Dehidroksiaseton fosfat + NADH2
• Asam lemak dioksidasi melalui pengusiran fragmen berkarbon dua berturut – turut sehingga menjadi asetil koA � masuk siklus TCA
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 25: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/25.jpg)
Protein peptida as. amino
KATABOLISME PROTEIN
Masuk siklus TCA
Masuknya as. Amino ke dalam siklusMasuknya as. Amino ke dalam siklusTCA bisa melalui :• Asetil koA• As. α ketoglutarat• Suksinat• Fumarat• Oksaloasetat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 26: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/26.jpg)
PRODUKSI ENERGI MELALUI FOTOSINTESIS
- Tumbuhan- Algae- Sianobakteri 2H2O + CO2 (CH2O)X+H2O
cahaya karbohidrat
2 H2O+CO2 (CH2O)X + 2A + H2O
H2A = H2
H2SH2S2OLaktatSuksinat
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 27: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/27.jpg)
FOTOFOSFORILASI SIKLIK DAN NONSIKLIK
Bakterioklorofil:- Menyerap cahaya pd
660 – 870 nm- Terdapat pd
membran bakteri
bakterioklorofil
Cahaya : 660 – 870 nm
e-
membran bakteri
Gambar : Fotofosforilasi siklik
Feredoksin
Ubiquinon
Sitokrom b
Sitokrom f
e-
e-e-
ADP + P
ATP
![Page 28: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/28.jpg)
Kuanta Cahaya
Feredoksin
e-
e-
ADP + P
ATP
Pigmen sistem I
Kuanta Cahaya
Plastoquinon
e-
e-
Pigmen sistem I
Flavoprotein
NADP+
e-
e-
NADPH + H+e-
Sitokrom be-
ADP + P ATP
Sitokrom fe-
![Page 29: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/29.jpg)
Gambar mekanisme sintesis ATP.Hipotesis kemiosmotik oleh Peter Mitchell, 1961
Konsentrasi proton tinggi
Konsentrasi proton rendah
Gambar disadur dari: http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/mitchell.htm
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 30: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/30.jpg)
Konsentrasi proton tinggi
Konsentrasi proton rendah
Gambar disadur dari: http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/mitchell.htm
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan
![Page 31: Reaksi Disimilasi Dan Pembebasan Energi](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050616/5571f84249795991698d02e8/html5/thumbnails/31.jpg)
JalurMetabolismeUtama
http://blog.unila.ac.id/wasetiawan