Metabolismesegala proses reaksi yang terjadi di dalam makhluk hidup mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai yang paling kompleks (manusia) untuk mendapat, mengubah , dan memakai senyawa kimia di sekitar untuk mempertahankan kelangsungan hidup

Metabolisme

Dalam organisme terjadi banyak reaksi kimia yang teratur dan terkontrol Metabolisme dibagi menjadi anabolisme dan katabolisme Metabolisme perantara:

Metabolisme energi:

Menggabungkan semua reaksi pembentukan dan penyimpanan dan penggunaan energi untuk pembentukan molekul kecil dan molekul penyimpang energi Bagian metabolisme perantara yang berisi jalur pembentukan dan penyipanan energi Jalur utama yang sama untuk hampir semua organisme (oksidasi)

Jalur pusat:

ANABOLISME

Polimer : Protein, Asam Nukleat, Polisakarida, Lipid

KATABOLISME

Monomer : Asam amino, Nukleotida, Monosakarida, Asam lemak, Gliserol

Metabolit intermediet : Piruvat, Asetil CoA, Intermediat suklus TCA

Energ i

Energ i

Molekul sederhana : H2O, CO2, NH3

Metabolisme

Hampir semua organisme menggunakan molekul organik sebagi sumber energi dan biosintesis Autotrof

Mampu membuat molekul organik dari anorganik

Heterotrof

Feeding on others

Aerobik: organisme tergantung pada respirasi Anaerob: mampu melakukan metabolisme energi tanpa adnaya oksigen

Metabolisme Perantara

Perbedaan jalur biosintesis & degradasiMerupakan kebalikan satu sama lain Menggunakan intermediet atau reaksi yang sama Terjadi ditempat berbeda:

Oksidasi asam lemak di mitokondria Sintesis asam lemak di sitoplasma

Pengendalian: mis level ATP

Aspek bioenergetikOksidasi biologis melibatkan tranfer elektron dengan oksigen sebagai akseptor terakhir (proses koupling) Melibatkan penangkapan energi bebas menjadi energi kimia (ATP) + Agen pembawa elektron (NAD ) membawan elektron ke respirasi untuk ditangkap oksigen

Aspek bioenergetika

Semakin tereduksi suatu metabolit semakin banyak energi yang diberikan dalam oksidasiC6H12O6 + 6O2 C16H32O2 + 23O2 6CO2 + 6H2O + Go' = -3,74 kcal/g 16CO2 + 16H2O +Go' = -9,74 kcal/g

RQ:jumlah mol CO2 yang dihasilkan tiap konsumsi per mol O2 (respiratory quotient) Semakin tinggi RQ maka semakin teoksidasi suatu metabolit NADPH pembawa elektron yang digunakan untuk proses biosintesis

Review this ATP molecule

Berikan alasan mengapa molekul ATP digunakan sebagai molekul penyimpan energi kimia dalam proses metabolisme1. 2.

3.4.

Kestabilan resonansi Tolakan elektron Pengaruh hidrasi Tautomeri

Daur ATPHidrolisis ATP ATP + HOH ======== ADP + Go = (GoADP +GoPi) (GoATP + GoHOH) [ADP] [Pi] G = Go + RT ln [ATP] [HOH] Setimbang : Go Penentuan(1)

Pi

=

- RT ln

ATP

+

= RT ln Keq [ATP] [HOH] Go heksokinase Glukosa ======= ADP

[ADP] [Pi]

+ Glukosa-6-fosfat

(2) Glukosa-6-fosfat + H2O

glukosa-6-fosfokinase ================ Glukosa + P

Keq 1 = 661 (Go = - 4,0 kkal/mol), Keq 2 = 171 (Go = - 3,3 kkal/mol), GoATP = -4,0 + (-3,3) = - 7,3 kkal/mol. ADP + H2O ===== AMP + Pi AMP + H2O =====Adenosin + Pi Go

Go = -7,3 kkal/mol = -3,4 kkal/mol

Energi bebas baku (Go ) berbagai senyawa fosfat Nama senyawa Fosfoenolpiruvat 3-Fosfogliseroilfosfat Fosfokreatin Asetil fosfat Fosfoargini ATP Glukosa-1-fosfat Fruktosa-1-fosfat Glukosa-6-fosfat Gliserol-1-fosfat Go (kkal/mol) 14,8 11,8 10,3 10,1 7,7 7,3 5 3,8 3,3 2,2

Sistem ATP-ADP-AMP[ADP] + 2[ATP]Muatan energi = 1/2 [AMP] + [ADP] + [ATP] keadaan penuh muatan energi sama dengan 1

Sistem NAD(P)+

Daur NAD/NADH atau NADP/NADPH.Zat (bentuk reduksi) Zat (bentuk oksidasi)

katabolisme

NAD, atau NADP (bentuk oksidasi)

NADH, atau NADPH (bentuk reduksi)

Anabolisme (reaksi biosintesis reduksi)

Hasil akhir (bentuk reduksi)

Zat pemula (bentuk reduksi)

Jalur utama metabolisme energiGlikolisis, oksidasi asam lemak Siklus asam sitrat Transport elektron dan fosforilasi oksidatif Glukoneogenesis Fotosintesis

Mekanisme kontrol metabolisme

Kontrol pada level enzim

Level enzim berubah tergantung kebutuhan metabolit Ada induksi ada represiModifikasi sisi aktif (mis fosforilasi) Pada eukariot terdapat pembagian tugas sel sehingga lebih efisien Pesan dari luar sel diteruskan dengan perubahan metabolisme dalam sel (transduksi sinyal)

Kontrol pada aktivitas enzim

Kompartementasi

Regulasi hormonal

Level Enzim

Modifikasi sisi aktif enzim

Kompartementasi

Kompartementasi

Hormonal

Transduksi sinyal

How to study metabolism?

Tujuan studi metabolisme:

Identifikasi substrat, produk, stoikiometri semua reaksi Pengendalian laju reaksi tertentu di jaringan/organ Fungsi fisiologis suatu reaksi

Level studi

Organisme utuh

Feeding substrat berlabel-analisis metabolit di liver (NMR) Glucose tolerance test

Organ terisolasi Sel utuh: tissue culture technology Sistem sel bebas: untuk metabolit yang susah melewati membran Komponen murni: organel, uji aktivitas enzim