bioenergetika & oksidasi biologi

7/25/2019 Bioenergetika & Oksidasi Biologi

1/35

BIOENERGETIKA &BIOENERGETIKA &

OKSIDASI BIOLOGIOKSIDASI BIOLOGI

DISAMPAIKANDISAMPAIKAN

OLEHOLEH

Prof dr Agus Bagiada SpBiokProf dr Agus Bagiada SpBiok

BAGIAN BIOKIMIA FK UNUDBAGIAN BIOKIMIA FK UNUDDENPASARDENPASAR

200200


2/35

KEPENTINGANKEPENTINGAN

BIOMEDISBIOMEDIS Ba!a" #aka"a" $a"g %&rupa %a!a" %akarBa!a" #aka"a" $a"g %&rupa %a!a" %akar

s&p&r'i kar%o!idra'()ipid(pro'&i" dip&r)uka"s&p&r'i kar%o!idra'()ipid(pro'&i" dip&r)uka"

u"'uk !idup $a"g #%&rika" &"&rgiu"'uk !idup $a"g #%&rika" &"&rgi

Orga"is#& #p&ro)&! &"&rgi dari %a!a"Orga"is#& #p&ro)&! &"&rgi dari %a!a"

#aka"a" di pros&s '&r%&"'uk &"&rgi %&%as#aka"a" di pros&s '&r%&"'uk &"&rgi %&%as

Ka'ia" aki%a' k&)apara" '&r*adi *ikaKa'ia" aki%a' k&)apara" '&r*adi *ika

+ada"ga" &"&rgi da)a# 'u%u! !a%is+ada"ga" &"&rgi da)a# 'u%u! !a%is Ma)"u'risiMa)"u'risi #aras#us,#aras#us,

-&r'i#%u""$a +ada"ga" &"&rg$-&r'i#%u""$a +ada"ga" &"&rg$ o%&si'aso%&si'as


3/35

Overview ofOverview of

MetabolismMetabolism

acetyl-CoA

pyruvate ATP

ADP + Pi

polysaccharides

hexoses

pentoses

ADP + PiATP

ADP + Pi

ATP

ADP + Pi

ATP

ATP

ADP + Pi

ADP + PiATP

lipids

fatty acids

ATP

ADP + Pi

protein

amino acids

citric acid

cycle

urea

cycleATP

ADP + Piurea

CO2

electron transport

chain

oxidative

phosphorylation

O2

ATP

e-


4/35

Bioenereti!Bioenereti!

BIOENERGI-IKA A-AU -ERMODINAMIKABIOENERGI-IKA A-AU -ERMODINAMIKABIOKIMIA ADALAH ILMU PENGE-AHUANBIOKIMIA ADALAH ILMU PENGE-AHUAN

.ANG MEMPELA/ARI PERUBAHAN ENERGI.ANG MEMPELA/ARI PERUBAHAN ENERGI

.ANG MEN.ER-AI REAKSI BIOKIMIA.ANG MEN.ER-AI REAKSI BIOKIMIA REAKSI DISER-AI PELEPASAN ENERGIREAKSI DISER-AI PELEPASAN ENERGI

BERUPA PANAS(MEKANIK(LIS-RIKBERUPA PANAS(MEKANIK(LIS-RIK PROSES I-AL SP- SIN-ESIS(KON-RAKSIPROSES I-AL SP- SIN-ESIS(KON-RAKSI

O-O-( KONDUKSI SARAF( -RANSPORO-O-( KONDUKSI SARAF( -RANSPORAK-IFAK-IF ENERGI DARI IKA-AN KIMIAENERGI DARI IKA-AN KIMIA1A-P A-AU PENGGABUNGAN1A-P A-AU PENGGABUNGAN(COUPLING)(COUPLING) REAKSI OKSIDA-IFREAKSI OKSIDA-IF


5/35

Ener" #alamEner" #alam

ma!ananma!ananM&'a%o)i+ fu&)M&'a%o)i+ fu&) E"&rg$ +o"'&"'E"&rg$ +o"'&"'

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

333333333333333333

Fa'Fa' 4 k+a)5g6 78 k/4 k+a)5g6 78 k/

9ar%o!$dra'&9ar%o!$dra'& : k+a)5g6 ; k/: k+a)5g6 ; k/

Pro'&i"Pro'&i" : k+a)5g6 ; k/: k+a)5g6 ; k/

A)ko!o)A)ko!o) k+a)5g6 24 k/ k+a)5g6 24 k/


6/35

BMRBMR

BMR ada)a! 'o'a) &"&rg$ pa"as $gBMR ada)a! 'o'a) &"&rg$ pa"as $gdik&)uarka" o)&! 'u%u! da)a#dik&)uarka" o)&! 'u%u! da)a#

k&adaa" is'ira!a',k&adaa" is'ira!a', Dapa' diukur d&"ga" +ara dir&+' da"Dapa' diukur d&"ga" +ara dir&+' da"

i" dir&+' +a)ori#&'rii" dir&+' +a)ori#&'ri K&adaa"5ko"disi pasi&" aka"K&adaa"5ko"disi pasi&" aka"

#p&"garu!i BMR#p&"garu!i BMR Hor#o" '$roid $g #&"i"gka'Hor#o" '$roid $g #&"i"gka' BMRBMR

#&"i"gka'#&"i"gka'


7/35


8/35

PENGERTIAN ENERGIPENGERTIAN ENERGI

BEBASBEBAS Fr&& &"&rg$1G *u#)a! #aksi#u# &"&rg$ $gFr&& &"&rg$1G *u#)a! #aksi#u# &"&rg$ $g

'&r*adi dari r&aksi( pd su!u da" '&ka"a" $g'&r*adi dari r&aksi( pd su!u da" '&ka"a" $gko"s'a",ko"s'a",

U"i' fr&& &"&rg$ ada)a! k+a)5#o) a'au k/5#o)U"i' fr&& &"&rg$ ada)a! k+a)5#o) a'au k/5#o) P&ru%a!a" &"&rg$ %&%as 1d&)'a G ada)a!P&ru%a!a" &"&rg$ %&%as 1d&)'a G ada)a!

p&ru%a!a" &"&rg$ 'o'a) da)a# s&%ua! sis'i#p&ru%a!a" &"&rg$ 'o'a) da)a# s&%ua! sis'i#u"'uk #&)akuka" k&r*a 1po'&"sia) ki#iau"'uk #&)akuka" k&r*a 1po'&"sia) ki#ia

REAKSI < A = 9REAKSI < A = 9 II B = D (B = D ( D&)'a G 6 GB3GAD&)'a G 6 GB3GA


9/35


10/35


11/35


12/35

SISTEM BIOLOGIKSISTEM BIOLOGIK

MENGIK$TI KAIDA%MENGIK$TI KAIDA%

$M$M TERMODINAMIKA$M$M TERMODINAMIKAHuku# '&r#odi"a#ik IHuku# '&r#odi"a#ik I

-O-AL ENERGI SEBUAH-O-AL ENERGI SEBUAH

SIS-EM(-ERMASUK ENERGISIS-EM(-ERMASUK ENERGISEKI-ARN.A ADALAH KONS-AN,SEKI-ARN.A ADALAH KONS-AN,

Huku# '&r#odi"a#ika IIHuku# '&r#odi"a#ika II

EN-ROPI -O-AL SEBUAH SIS-EMEN-ROPI -O-AL SEBUAH SIS-EMHARUS MENINGKA- BILA SUA-UHARUS MENINGKA- BILA SUA-U

PROSES BERLANGSUNG SPON-ANPROSES BERLANGSUNG SPON-AN


13/35

Rea!si o!si#asiRea!si o!si#asi

re#'!sire#'!si Oksidasi %iasa"$a dis&r'ai r&duksi( ar'i"$aOksidasi %iasa"$a dis&r'ai r&duksi( ar'i"$a

*ika sua'u su%s'ra' dioksidasi aka" dis&r'ai*ika sua'u su%s'ra' dioksidasi aka" dis&r'ai

r&duksi su%s'ra' )ai" s&+ara si#u)'a",r&duksi su%s'ra' )ai" s&+ara si#u)'a",

/adi r&aksi 's% s&oa)a! o)a! '&rdiri dari 2/adi r&aksi 's% s&oa)a! o)a! '&rdiri dari 2

s&'&"ga! r&aksi s%%


14/35

Stan#ar# ele!tro#eStan#ar# ele!tro#e

(otensial )Potensial(otensial )Potensial

re#o*+re#o*+ /ika ki'a %isa #isa!ka" s&'&"ga! r&aksi 'adi da"/ika ki'a %isa #isa!ka" s&'&"ga! r&aksi 'adi da"

#&"g!u%u"gka""$a dg" ka?a' #aka p&rg&raka"#&"g!u%u"gka""$a dg" ka?a' #aka p&rg&raka"&)&k'ro" )&?a' ka?a' 'adi aka" #&"i#%u)ka"&)&k'ro" )&?a' ka?a' 'adi aka" #&"i#%u)ka"p&r%&daa" po'&"sia)1@o)'as& $g dapa' did&'&ksip&r%&daa" po'&"sia)1@o)'as& $g dapa' did&'&ksid&"ga" po'&"'io#&'&r,d&"ga" po'&"'io#&'&r,

-a"da dari p&r%&daa" po'&"sia) i'u #&"gga#%arka"-a"da dari p&r%&daa" po'&"sia) i'u #&"gga#%arka"k&ara! #a"a r&aksi %&r)a"gsu"g da" %&sar"$ak&ara! #a"a r&aksi %&r)a"gsu"g da" %&sar"$asi#pa"ga" p&r%&daa" po'&"sia) #&"gga#%arka"si#pa"ga" p&r%&daa" po'&"sia) #&"gga#%arka"&"&rgi $g #&"gg&rakka" r&aksi '&rs&%u'&"&rgi $g #&"gg&rakka" r&aksi '&rs&%u'

Ba"$ak sis'i# &"i# diukur #&"ggu"aka" +ara i"i,Ba"$ak sis'i# &"i# diukur #&"ggu"aka" +ara i"i,S'a"dard r&f&r&"+&"$a ada)a! &)&k'rod& !idrog&"S'a"dard r&f&r&"+&"$a ada)a! &)&k'rod& !idrog&"

2H2H== = 2&= 2& HH22 Eo 6 0,00 @o)'Eo 6 0,00 @o)'


15/35

S'a"dard i"'&r"a'io"a) k& IIS'a"dard i"'&r"a'io"a) k& II

1%io)ogis'1%io)ogis'

pada pH6 1ko"s&"'rasi H= ;0pada pH6 1ko"s&"'rasi H= ;033M da" 2M da" 2oo99 EE00C 6 3 0,:2 @o)',C 6 3 0,:2 @o)',

M&"uru' ko"@&"siM&"uru' ko"@&"siGG00C 6 fr&&C 6 fr&&

&"&rg$ $g diukur pada pH&"&rg$ $g diukur pada pH


16/35

PONTESIAL REDOKSPONTESIAL REDOKS

),+),+


17/35

Mem(re#i!si ara- #ariMem(re#i!si ara- #ari

rea!si bio!imiarea!si bio!imia..

G)ukos& ;P 1pospog)u+o#u'as&G)ukos& ;P 1pospog)u+o#u'as&G)u+os& PG)u+os& P

G 6 GG 6 GGL9 P GL9 P GGGL9 ;PGL9 ;P da"da"

H 6 HH 6 H GL9P GL9P HHGL9 ;PGL9 ;P

/ika G


18/35

/ika/ikaH


19/35

EN/IMEN/IM

OKSIDORED$KTASEOKSIDORED$KTASE;,;, ENIM OKSIDASE 6 $ai'u &"i# $g #&"gka'a)isaENIM OKSIDASE 6 $ai'u &"i# $g #&"gka'a)isa

p&"g&)uara" !idrog&" dari su%s'ra' $g #&"ggu"aka"p&"g&)uara" !idrog&" dari su%s'ra' $g #&"ggu"aka"oksig&" s&%agai !idrog&" as&p'or, M&"ga"du"g 9uoksig&" s&%agai !idrog&" as&p'or, M&"ga"du"g 9u&,g si'okro# oksidas&,&,g si'okro# oksidas&,

2,2, AEROBIK DEHIDROGENASE < dapa' #&"ggu"aka"AEROBIK DEHIDROGENASE < dapa' #&"ggu"aka"oksig&" a'au su%s'ra' )ai" s&%agai !idrog&" as&p'oroksig&" a'au su%s'ra' )ai" s&%agai !idrog&" as&p'or1#s) #&'!$)&" %)u&,M&"ga"du"g FMN da" FAD,1#s) #&'!$)&" %)u&,M&"ga"du"g FMN da" FAD,M&"ga"du"g #&'a) 1#&'a))o Ja@opro'&i"( &,g >a"'i"&M&"ga"du"g #&'a) 1#&'a))o Ja@opro'&i"( &,g >a"'i"&d&!idrog&"as&( a)d&!id d&!idrog&"as&d&!idrog&"as&( a)d&!id d&!idrog&"as& digu"aka"digu"aka"da)a# p&riksaa" g)ukosa dara! s&+ara k?a"'i'a'if,da)a# p&riksaa" g)ukosa dara! s&+ara k?a"'i'a'if,

7,7, ANAEROBIK DEHIDROGENASE < 'ak dapa'ANAEROBIK DEHIDROGENASE < 'ak dapa'#&"ggu"aka" oksig&" s&%agai !idrog&" as&p'or,#&"ggu"aka" oksig&" s&%agai !idrog&" as&p'or,

-&rdiri dari 7 &"i# < ;,$g '&rga"'u"g pada ko&"i#-&rdiri dari 7 &"i# < ;,$g '&rga"'u"g pada ko&"i#"i+o'i" a#id 1NAD da" NADP( 2, $g '&rga"'u"g pada"i+o'i" a#id 1NAD da" NADP( 2, $g '&rga"'u"g padari%oJa@i" 1FMN da" FAD da" 7, si'okro#,ri%oJa@i" 1FMN da" FAD da" 7, si'okro#,


20/35

:, HIDROPEROKSIDASE


21/35

RADIKAL BEBASRADIKAL BEBAS

SUPEROKSIDA DAPA- MEN.EBAB3KANSUPEROKSIDA DAPA- MEN.EBAB3KAN

KERA9UNAN OKSIGENKERA9UNAN OKSIGEN

DINE-RALISIR OLEH ENIM SUPEROK3DINE-RALISIR OLEH ENIM SUPEROK3OKSIDA DISMU-ASEOKSIDA DISMU-ASE

EN3FLAIN3HEN3FLAIN3H22 = O= O22EN3FLAIN3HEN3FLAIN3H

= O= O22 ,,33

= H= H==

OO22,3,3 = SI- + 1F&= SI- + 1F&7=7= OO22 = SI- + 1F&= SI- + 1F&2=2=

OO2323 = O= O2323 = 2H= 2H== HH22OO22 = O= O22


22/35

RANGK$MANRANGK$MAN

;,;, DALAM BERBAGAI SIS-EM BIOLOGIDALAM BERBAGAI SIS-EM BIOLOGISEPER-I HALN.A SIS-EM KIMIAI(SEPER-I HALN.A SIS-EM KIMIAI(PRIS-IA OKSIDASI SELALU DISER-AIPRIS-IA OKSIDASI SELALU DISER-AI

REDUKSIREDUKSI2,2, ENIM OKSIDOREDUK-ASE DIKLASIENIM OKSIDOREDUK-ASE DIKLASI

FIKASIKAN DALAM : KLOMPOK


23/35

RANGK$MAN ),+RANGK$MAN ),+

ENIM OKSIDASE DAN HIDROGENASEENIM OKSIDASE DAN HIDROGENASEMEMILIKI BERBAGAI PERANAN DALAMMEMILIKI BERBAGAI PERANAN DALAMME-ABOLISME(-E-API PERANAN U-AMAME-ABOLISME(-E-API PERANAN U-AMA

DALAM RAN-AI PERNAPASANDALAM RAN-AI PERNAPASAN ENIM HIDROPEROKSIDASE PELINDUNGENIM HIDROPEROKSIDASE PELINDUNG

-UBUH DARI RADIKAL BEBAS-UBUH DARI RADIKAL BEBAS ENIM OKSIGENASE MENGHDROKSILASIENIM OKSIGENASE MENGHDROKSILASI

OBA- SER-A S-EROIDOBA- SER-A S-EROID -OKSI-AS OKSIGEN DAPA- DISEBABKAN-OKSI-AS OKSIGEN DAPA- DISEBABKAN

OLEH RADIKAL BEBAS SUPEROKSIDA DILINOLEH RADIKAL BEBAS SUPEROKSIDA DILINDUNGI OLEH SUPEROKSIDA DISMU-ASEDUNGI OLEH SUPEROKSIDA DISMU-ASE


24/35


25/35

RANTAI RESPIRASIRANTAI RESPIRASI

DAN 0OS0ORILASIDAN 0OS0ORILASIOKSIDATI0OKSIDATI0 PENDAHULUANPENDAHULUAN MI-OKONDRIA 6PUSA- -ENAGAMI-OKONDRIA 6PUSA- -ENAGA

SEL PENANGKAPAN ENERGISEL PENANGKAPAN ENERGIOKSIDASIOKSIDASI

RESPIRASI,MERANGKAI RESPIRASIRESPIRASI,MERANGKAI RESPIRASI

DENGAN PRODUKSI A- AN-ARADENGAN PRODUKSI A- AN-ARABER ENERGI -INGGI DISEBU-BER ENERGI -INGGI DISEBU-

FOSFORILA3 SI OKSIDA-IFFOSFORILA3 SI OKSIDA-IF


26/35

RANTAI RESPIRASIRANTAI RESPIRASI

RAN-AI RESPIRASI MENGUMPULKANRAN-AI RESPIRASI MENGUMPULKAN

DAN MENGOKSIDASI SE/UMLAHDAN MENGOKSIDASI SE/UMLAH

A- EKUIALEN PEREDUKSI 1HA- EKUIALEN PEREDUKSI 1H==5 &5 &33 SEMUA ENERGI BERMANFAA- DIBE3SEMUA ENERGI BERMANFAA- DIBE3

BASKAN SELAMA OKSIDASIBASKAN SELAMA OKSIDASI

GLUKOSA( ASAM LEMAK SER-AGLUKOSA( ASAM LEMAK SER-AASAM AMINO AKAN MEN.EDIAKANASAM AMINO AKAN MEN.EDIAKAN

1H1H== 5 &5 &33 RAN3-AI RESPIRASI,RAN3-AI RESPIRASI,


27/35

RANTAI RESPIRASI ),+RANTAI RESPIRASI ),+

-ERDIRI DARI KOMPLEK I 1FMN(F&S(-ERDIRI DARI KOMPLEK I 1FMN(F&S(KOMPLEK II 1FAD(F&S( SI-OKROM (KOMPLEK II 1FAD(F&S( SI-OKROM (KOMPLEK III 1SI-,%(F&S(SI-,+KOMPLEK III 1SI-,%(F&S(SI-,+;;( SI-, +( SI-, +

KOMPLEK I 1SI-,a (9u(SI- aKOMPLEK I 1SI-,a (9u(SI- a7(7(9u9u NADH MASUK MELALUI KOMPLEK INADH MASUK MELALUI KOMPLEK I FADHFADH22 MASUK MELALUI KOMPLEK IIMASUK MELALUI KOMPLEK II

ELELK-RON BERGERAK DARI NADH DANELELK-RON BERGERAK DARI NADH DANFADHFADH22 MELALUI KOMPLEK I(IIMELALUI KOMPLEK I(II KOEIM KOEIM KOMPLEK IIIKOMPLEK III SI- +SI- + KOMPLEK IKOMPLEK I :H:H=== :&= :&33= O= O22 2H2H22OO


28/35

RANTAI RESPIRASI )1+RANTAI RESPIRASI )1+

KOMPLEK I MEMOMPA PRO-ON 1HKOMPLEK I MEMOMPA PRO-ON 1H==

KOMPLEK III MEMOMPA PRO-ON 1HKOMPLEK III MEMOMPA PRO-ON 1H==

KOMPLEK I MEMOMPA PRO-ON 1HKOMPLEK I MEMOMPA PRO-ON 1H== KOMPLEK II -IDAK MEMOMPA PRO3-ONKOMPLEK II -IDAK MEMOMPA PRO3-ON

KARENA -IDAK MENEMBUS MEM3BRANKARENA -IDAK MENEMBUS MEM3BRAN

DAN -IDAK 9UKUP ENERGIN.ADAN -IDAK 9UKUP ENERGIN.A


29/35

RANTAI REPIRASI )2+RANTAI REPIRASI )2+


30/35

RANTAI RESPIRASI )3+RANTAI RESPIRASI )3+


31/35

0OS0ORILASI0OS0ORILASI

OKSIDATI0OKSIDATI0 FOSFORILASI OKSIDA-IF -ER/ADI DIFOSFORILASI OKSIDA-IF -ER/ADI DI

KOMPLEK 1Fo DAN F; MEMB RANKOMPLEK 1Fo DAN F; MEMB RAN

DALAM MI-OKONDRIA 1GAMBAR ;:3;7DALAM MI-OKONDRIA 1GAMBAR ;:3;7 PERANAN HPERANAN H==( ENIM NUKLEO-IDA( ENIM NUKLEO-IDA

ADENIN -RANSKLOKASE 1NA- DANADENIN -RANSKLOKASE 1NA- DAN

A-P SIN-ASE(-RANSLOKASE PRO-ONA-P SIN-ASE(-RANSLOKASE PRO-ON

A- PEMU-US RANGKAIAN DI KOMPLEKA- PEMU-US RANGKAIAN DI KOMPLEK SEPER-I DINI-ROFENOL SEPER-I DINI-ROFENOL


32/35


33/35

;, Di"isi da" "o#&"k)a'ur;, Di"isi da" "o#&"k)a'ur

2, E"i# < Apo&"i# = ko&"i#2, E"i# < Apo&"i# = ko&"i#

Ho)o EHo)o E 7, Ko&"i# 6 pros'&'ik grup7, Ko&"i# 6 pros'&'ik grup

:, Fak'or $g #p&"garu!i:, Fak'or $g #p&"garu!i

k&+&pa'a" ka'a)isis &"i#k&+&pa'a" ka'a)isis &"i# ,E"i# s&ru# da" '&ori k&"aika",E"i# s&ru# da" '&ori k&"aika"

&"i# da)a# s&ru#&"i# da)a# s&ru#


34/35

ASPEK KLINIKASPEK KLINIK DISFUNGSI RENAL DAN MIOPA-I MI-O3DISFUNGSI RENAL DAN MIOPA-I MI-O3

KONDRIA INFAN-ILIS .ANG FA-ALKONDRIA INFAN-ILIS .ANG FA-AL MELASMELAS (mitochondrial(mitochondrial

m!opath!"encepa#lopath!"lacticm!opath!"encepa#lopath!"lacticacidosis dan stroke)acidosis dan stroke) BERSIFA- HIREDI-ER 1BAAANBERSIFA- HIREDI-ER 1BAAAN SE/UMLAH OBA- DAN RA9UN BEKER3SE/UMLAH OBA- DAN RA9UN BEKER3

/A LEA- PENGHAMBA-AN PADA/A LEA- PENGHAMBA-AN PADARAN-AI RESPIRASI DAN FOSFORILASIRAN-AI RESPIRASI DAN FOSFORILASIOKSIDA-IFOKSIDA-IF


35/35

RANGK$MANRANGK$MAN

;,;, ENERGI DARI KARBOHIDRA-(LEMAKENERGI DARI KARBOHIDRA-(LEMAKPRO-EIN AKAN -ERSEDIA SEBAGAI H=5PRO-EIN AKAN -ERSEDIA SEBAGAI H=5&3 DALAM MI-OKONDRIA&3 DALAM MI-OKONDRIA

2,2, PEMBAAPEMBAA (carier)(carier) REDOKS SEBAGAIREDOKS SEBAGAIKOMPLEK RAN-AI RESPIRASIKOMPLEK RAN-AI RESPIRASI

7,7, GRADIEN PRO-ON UN-UK MENSIN-ESISGRADIEN PRO-ON UN-UK MENSIN-ESISA-P MELALUI KOMPLEK A-P SIN-ASEA-P MELALUI KOMPLEK A-P SIN-ASE

:,:, BAN.AK OBA- DAN RA9UNBAN.AK OBA- DAN RA9UNMENGHAMBA- RAN-AI RESPIRASI DANMENGHAMBA- RAN-AI RESPIRASI DANFOSFORILASI OKSIDA-IFFOSFORILASI OKSIDA-IF

bioenergetika & oksidasi biologi

Documents