keseimbangan energi

Click here to load reader

Post on 20-Oct-2015

87 views

Category:

Documents

14 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

energi

TRANSCRIPT

BIOENERGETIKA

Keseimbangan EnergiAi Mardhiyah, S.Kp, M.Kes

Pengertian EnergiEnergi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi merupakan besaran yang kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat dirubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain.

Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti : Energi potensial, Energi kinetic ,Energi kimia, Energi kalor, Energi listrik, Energi bunyi, Energi nuklir, Energi radiasi. dsb

Energi pada sistem biologis dalam bentuk energi kimia dan simpanan energi tersebut terdapat di dalam sel yang hidup dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat)

ATP adalah fosfat yang berenergi tinggi yang dapat menghasilkan sejumlah besar energi sewaktu dihidrolisis atau pemecahan.

ATP merupakan donor fosfat utama di dalam tubuh. ATP dibentuk dari ADP dan Pi juga dapat dibentuk dari asam Adenilik dan asam fosforik.

Fungsi Energi (Pemecahan ATP)

Energi kimia yang berada didalam tubuh berubah menjadi energi gerak, energi panas, energi bunyi, energi listrik dsb.

Energi yang berasal dari pemecahan ATP digunakan untuk sintesis komponen sel, kontraksi otot, transport aktif untuk melintasi membran sel, absorpsi dari traktus intestinalis (usus), absorpsi dari tubulus ginjal, pembentukan sekreksi kelenjar, membentuk perbedaan konsentrasi ion di dalam syaraf yang memberikan energi untuk transmisi impuls syaraf.

Energi juga dapat didefinisikan kalori.

Keseimbangan energi adalah keseimbangan kalori yang dikonsumsi melalui makan dan minum dibandingkan dengan kalori yang dibakar melalui aktivitas fisik.

Bioenergetika ilmu yang mempelajari perubahan atau transpormasi energi yang berlangsung dalam reaksi biokimia.

Semua proses yang terjadi di dalam sel hidup adalah proses transpormasi energi.

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari transpormasi energi yang terjadi dalam sekelompok materi

Kandungan ATP (Adenosin Triposfat) Didalam sel, reaksi pembentuk energi selalu berkaitan erat dengan reaksi yang membutuhkan energi.

Reaksi yang menghasilkan energi disebut dengan reaksi eksergonik sedangkan reaksi yang memerlukan energi disebut dengan reaksi endergonik

Proses eksergonik mendahului reaksi endergonik. Hal ini merupakan siklus energi dalam sistem biologi.Bila ATP di urai secara kimia sehingga menjadi ADP akan menghasilkan energi sebesar 8 kkal/mol. Untuk memperbaharui ATP diperlukan reaksi katabolik (reaksi bahan bakar atau makanan dioksidasi), sehingga hasil akhir dari oksidasi bahan bakar terbentuk CO2, ATP dan panas.

Dikarenakan fosforilasi yang berlangsung terus menerus di dalam sel menyebabkan sejumlah ATP menjadi terbatas dan harus dibentuk kembali secara terus menerus dari Asam Adenilik atau dari ADP.

Proses Pembentukan ATP

Tahap 1 : Molekul yang besar pada makanan dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Contohnya pemecahan lipid menjadi asam lemak dan gliserol, polisakarida menjadi glukosa atau bentuk gula yang lain, protein menjadi asam amino.

Tahap 2 : Sejumlah molekul-molekul yang lebih kecil dirubah menjadi bagian yang lebih sederhana yang berperan penting pada metabolisme. Misalnya Pemecahan Glukosa akan menghasilkan piruvat, pemecahan asam lemak akan menghasilkan asetil KoA

Tahap 3 : Merupakan tahapan dari siklus asam trikarboksilat dan fosforilasi oksidatif

Energi dihasilkan dari oksidasi bahan bakar (makanan) yang kemudian dibentuk ATP. Jalur utama oksidasi bahan bakar (makanan) adalah oksidasi glukosa melalui glikolisis, oksidasi asam lemak melalui proses beta oksidasi, selain itu terdapat oksidasi bahan bakar lainnya seperti oksidasi benda keton, dan oksidasi asam amino. Sumber energi utama berasal dari oksidasi glukosa dan lemak

Dua Macam Metabolisme Dalam produksi energi, terdapat dua macam metabolisme, yaitu:

a. Anaerob (tanpa oksigen), hanya untuk karbohidrat, terjadi pada proses glikolisis di sitoplasma.

b. Aerob (dengan oksigen), karbohidrat, lemak, dan protein, terjadi di mitokondria.OKSIDASI BAHAN MAKANAN

Pemecahan Glukosa melalui proses :1) GlikolisisProses oksidasi glukosa menjadi laktat atau piruvat. Pada kondisi aerob, produksi dominannya adalah piruvat, prosesnya dikenal dengan nama glikolisis aerob. Pada kondisi anaerob, produksi dominannya adalah laktat, prosesnya dikenal dengan nama glikolisis anaerob.

Proses Glikolisis ditunjukkan dibawah ini : Glucose + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi --- 2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

Pada proses glikolisis ini menghasilkan 2 piruvat, 2 ATP, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi.

DAUR KREBS (DAUR TRIKARB0KSILAT) Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia

Setelah melalui proses glikolisis, asam piruvat yang di hasilkan ini kemudian akan diubah menjadi Asetil-KoA di dalam mitokondria.

Proses perubahan dari asam piruvat menjadi Asetil-KoA ini akan berjalan dengan ketersediaan oksigen serta akan menghasilkan produk karbon dioksida (CO2 ), ATP, NADH dan FADH2 melalui tahapan reaksi yang kompleks. + Asetil-KoA + ADP + Pi + 3 NAD + FAD + 3H2 O ---> CO 2+ CoA + ATP + 3 NADH + 3H + FADH 2 Setelah melewati berbagai tahapan proses reaksi di dalam siklus asam sitrat, metabolisme energi memasuki proses fosforlasi oksidatif. Dalam proses ini, molekul NADH dan juga FADH yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat akan diubah menjadi molekul ATP dan H2O.

Dari 1 molekul NADH akan dapat dihasilkan 3 buah molekul ATP dan dari 1 buah molekul FADH akan dapat menghasilkan 2 molekul ATP. Fosforilasi OksidatifPEMBENTUKAN ATP ATP TERJADI TERUTAMA DALAM MITOKHONDRIA MELALUI PROSES POSFORILASI ADP (ADP + Pi = ATP) PROSES INI BERKAITAN ERAT DENGAN PROSES OKSIDASI (TRANSFER e- / H+) OLEH KARENA ITU DISEBUT POSFORILASI OKSIDATIF.

ORGANISASI PROSES METABOLISME - KATABOLISMEfosforilasi oksidatif terjadi di mitokondria

Fosforilasi oksidatif melibatkan reduksi O2 menjadi H2O dengan pendonoran elektron oleh NADH dan FADH2.

Pengetahuan tentang sintesis ATP dalam mitokondria dan kloroplas berdasar pada hipotesis oleh Peter Mitchell (1961) yang berdasar pada perbedaan konsentrasi proton transmembran teori chemiosmotic

MitokondriaSecara struktural bersifat unikMemiliki 2 membran: yi membrane dalam dan luar MatriksRuang intermembranCristae (krista)

Membran luar berbeda dengan membrane dalam karena lebih berpori. Sehingga membrane dalam berfungsi sebagai barier / penahan bagi berbagai metabolit. Proses yang terjadi di dalam mitokondria : -. Oksidasi piruvat-. Oksidasi asam lemak-. Metabolisme asam amino-. Siklus asam sitrat

Protein yang berfungsi untuk respirasi berada di inner membrane. Sehingga densitas Krista pada suatu sel menggambarkan aktifitas respirasi pada suatu sel.

Mitokondria dalam sel otot hati ( sangat tinggi aktifitas respirasinya) Krista sgt padat. Berbeda dengan mitokondria pada sel hati.

Membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I V. Komplek I menerima electron dari NADH. Elektron dari FADH2 ditransfer ke komplek protein lain yg dsbt Komplek II yang kemudian ditangkap oleh Coenzim Q dstProtein komplek yang mentransfer elektron tsbt dikenal sebagai sistem transport electron

Setelah electron melewati komplek IV, proton akan didonorkan kepada O2 H2OSelama elekton bergerak melalui komplek I, III dan IV dari ETS proton dipompa dari matriks ke ruang intermembran mitokondria Shg akan menghslkan sumber energi potensial dgn konsentrasi proton di ruang inter membrane lebih tinggi dibanding dgn di dalam matrik .

Kompleks V (ATP synthase / F0F1 kompleks)

F1 kompleks mrpkn bagian dr kompleks V yang akan menghasilkan ATP pada saat proton masuk dr ruang intermembran ke matriksAntibiotik oligomicyn mampu terikat pada F0 kompleks dan menghambat aliran proton.

36Setiap mol glukosa dalam proses anaerob yang terjadi di sitoplasma/sitosol menghasilkan 2 ATP, sedangkan pada proses aerob yang terjadi di mitokondria menghasilkan 36 ATP, sehingga total produksinya sebanyak 38 ATP (304 kkal/mol).

Setiap mol lemak menghasilkan 2340 kkal (3,5 kali dibanding glukosa) atau sebanyak 146 ATP.C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H20 + ENERGY TERIMAKASIH

SEMOGA BERMANFAAT