Top Banner

of 30

Metabolisme Energi

Jul 10, 2015

Download

Documents

emy esa
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

METABOLISME ENERGI

Metabolisme Energi

Jasad yang berfotosintesis menyerap energi secara langsung dan mengubah menjadi energi kimia, glukosa dan senyawa organik lainnya Jasad heterotrop menggunakan hasil energi sebagai sumber untuk pembentukan biomolekul dan senyawa kimia berenergi tinggi yg diperlukan untuk segala kegiatan

Aliran energi :

Sinar matahari ditangkap oleh sel fotosintesis lalu diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH) Selanjutnya energi dipakai sel heterotrop untuk melangsungkan segala kegiatan di dalam sel : - Proses kontraksi - Proses pengangkutan - Proses biosintesis Terakhir didegradasi menjadi bentuk energi yang tak terpakai seperti panas yang selanjutnya dilepas ke lingkungan.

DAUR ENERGI DALAM SELEnergi potensial dalam molekul organik diubah dan disimpan dalam bentuk energi kimia atau energi fosfat tinggi (ATP = adenosin trifosfat) ADP + Pi ATP Fungsi ATP : - ATP berperan sebagai sumber energi untuk meta bolisme di dalam sel. - ATP berperan sebagai alat angkut energi kimia ATP dalam reaksi katabolisme ke berbagai proses reaksi C6H6O12 + 6 O2 6 CO2 + 6 O2 + E sel yang membutuhkan energi

Sumber energi utamaMatahari

Energi cahaya fotosintesis respirasi Energi kimia Kerja biologi Energi panasO2

H2 OO2

Bagan Perjalanan Energi dari sumber Utama

NH2 O O P OH O O O C adenin HC O N1 2 6

C5

N

7

N3

C4

CH8 N9

O P O P O P O CH2

OH H

ATP aseN

NH2 C C5 N C4

O N CH N9

O

O H

H OH

adenin HC O O

ATP

OH

O P O P O CH2 O O H OH H

O H H

ADP

OH

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

KATABOLISME

NAD atau NADP(bentuk oksidasi)

NADH atau NADPH(bentuk reduksi)

ANABOLISMEPra-zat (bentuk oksidasi) Hasil akhir (bentuk reduksi)

Proses pengangkutan energi kimia lainnya di dalam sel yaitu proses pengangkutan elektron dari reaksi katabolisme ke reaksi anabolisme Koenzim yg berperan sebagai pengangkut elektron berenergi tinggi dari reaksi tersebut adalah NAD dan NADP

Daur ATP1. ATP sumber energi berperan sebagai alat angkut energi kimia dalam reaksi katabolisme ke berbagai reaksi dalam sel

2. ATP terbentuk dari ADP dan pi dgn suatu reaksi fosforilasi dgn proses oksidasi molekul penghasil Energi. 3. ATP yang terbentuk dialirkan ke reaksi yang mem butuhkan energi dan dihidrolisis menjadi ADP dan pi, demikian seterusnya sehingga terjadi mekanisme daur ATP-ADP secara kontinu dan seimbang. ATPCO2

Oksidasi mol Energi kimia Energi osmosa Energi mekanik Energilistrik Energi sinar Pengh. energi (biosintesis) (pengangkutan) (kontr otot) (saraf) (bioluminesens)

O2

ADP +Pi

Daur ATP secara umum

4. Gugus fosfat ujung pada molekul ATP secara kontinu dipindahkan ke molekul penerima gugus fosfat dan secara kontinu pula diganti oleh fosfat lainnya selama katabolisme

Hidrolisis ATPJumlah energi yang dilepaskan oleh reaksi penguraian ATP di dalam sel hidup belum dapat diketahui dengan pasati. Penentuan jumlah energi dilakukan dengan mengukur perubahan energi bebas (G). Perubahan energi bebas : Perbedaan antara jumlah energi bebas senyawa hasil reaksi dan jumlah energi bebas senyawa pereaksi.

Penguraian ATP :ATP + HOH ADP + Pi G0 = (G0ADP + G0Pi) - (G0ATP + G0H2O)

Hubungan antara G0 dan G pada suhu dan tekanan yang tetap dapat ditujukkan pada pers. Berikut. G = G0 + RT ln[ADP] x [Pi] [ATP] x [HOH]

Pada keadaan setimbang reaksi hidrolisis ATP, G = 0, 0 = G0 + RT ln[ADP] x [Pi] [ATP] x [HOH]

G0

= - RT ln

[ADP] x [Pi]

atau G0 = - RT ln K

[ATP] x [HOH]

G0 = - 2,303 RT log KeqK = tetapan kesetimbangan, R = tetapan gas = 1,987 kal/mol K, T = suhu mutlak dalam derajat kelvin Contoh : ATP + Glukosaheksokinase

ADP + glukosa-6-fosfat

K1 eq = 661, G01 = -4,0 kkal/mol glukosa-6-fosfat + ATPGlukosa-6-fosfatase

ADP + Pi

K2 eq = 661, G01 = -3,3 kkal/mol Jumlah kedua pers. reaksi tersebut adalah G0ATP = G01 + G02 = -4,0 + (-3,3) = -7,3 kkal/mol

Pengukuran dan perhitungan perubahan energi bebas baku dari hidroisis ADP dan AMP dapat diketahui dengan cara yang sama, yaitu : ADP + H2O AMP + H2O AMP + Pi, G0 = -7,3 kkal/mol adenosin + Pi, G = -3,4 kkal/mol

Dalam berbagai pengukuran dalam percobaan di labora torium memberikan hasil G0ATP yang berbeda. Faktor yang mempengaruhi perbedaan tersebut adalah : Cara analisis, pH, suhu dan konsentrasi ion Mg2+.

Standar energi bebas dari hidrolisis beberapa organo fosfat Senyawa Kj/molFosfoenolpiruvat Karbamoil fosfat 1,3-bisfosfogliserat Kreatin fosfat Asetil fosfat Arginin fosfat ATP Gluksa-1-fosfat Frulktosa-6-fosfat Glukosa-6-fosfat Gliserol-3-fosfat -61,9 -51,4 -49,3 -43,1 -42,3 -33,5 -30,5 -20,9 -15,9 -13,8 -9,2

G Kj/mol-14,8 -12,3 -11,8 -10,3 -10,1 -8,0 -7,3 -5,0 -3,8 -3,3 -2,2

Beberapa data enenrgi bebas standar (G) hasil hidrolisis berbagai senyawa fosfatSenyawa kimia G (kkal/mol)

Fosfoenolpirufat 3-Fosfogliseroil fosfat Fosfokreatin Asetil fosfat Fosfoarginin ATP Glukosa-1-fosfat Fruktosa-1-1fosfat Glukosa-6-fosfat Gliserol-1-fosfat

-14,80 -11,80 -10,30 -10,10 -7,70 -7,30 -5,00 -3,80 -3,30 -2,20

Metabolisme energi dan zat makanan Defenisi metabolisme energi adalah metabolisme total yang berupa energi yang dikeluarkan dari seluruh proses kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia yang berasal dari oksidasi zat makanan. Metabolisme energi meliputi kajian tentang : - Nilai kalori bahan makanan - Angka bagi pernapasan - Kalorimetri langsung dan tak langsung - Metabolisme dasar serta penentuannya - Keperluan kalori tubuh - Daya zat makanan menghasilkan energi

Nilai kalori zat makanan Satuan energi yang diperlukan dinyatakan kalori atau kilokalori (kkal). Kalori adalah jumlah energi (panas) yang diperlukan oleh 1 kg air untuk menaikkan suhu 1 0C Pengukuran kalori suatu zat (zat makanan) dapat dilakukan dengan menggunkan kalorimeter bom. Angka bagi pernafasan (RQ). Angka bagi pernafasan adalah angka yang menun jukkan perbandingan jumlah volume CO2 yang dihasilkan dengan jumlah volume O2 yang dipakai. Harga ini menunjukkan jumlah energi dalam bentuk panas. >6CO2 + 6H2O + 673kka C6H12O6 + 6O2

Nilai kalori berbagai senyawa kimia dan zat makanan, ditentukan dengan kalorimeter bom Zat Karbohidrat Lipida Protein Hidrogen Arang kayu Glukosa Sukrosa pati Lemak netral Kasein Kreatinin kalori/gram 4,10 9,30 4,10 34,40 8,00 3,75 3,96 4,20 9,40 5,84 4,50

Jadi RQ =6 CO2 Nilai RQ = 6 O2=1

Volume untuk satu mol pada keadaan standar adalah 22,4 ltr. Untuk reaksi di atas volume gas CO2 dan O2 yang dihasilkan adalah 6 x 22,4 ltr = 134,4 ltr.

Oksidasi sempurna satu molekul glukosa menghasil kan 673 kkalJadi jumlah kalori yang dihasilkan per liter O2 adalah G = 673 kkal 134,4 ltr O2

= 5,01 kkal

Metabolisme dasar : Laju metabolisme dasar menunjukkan laju metabolisme sel secara keseluruhan di dalam tubuh pada kondisi dasar. Laju metabolisme dasar ditentukan oleh banyaknya kalor yang keluar sebagai hasil samping reaksi metabolisme dalam tubuh. Pada manusia nilai RQ rata-rata pada keadaan standar adalah 0,82 dan nilai kalorinya dalam 1 ltr O2 adalah 4,852 kkal. Metabolisme dasar untuk tiap individu yang sejenis adalah konstan

Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap metabolisme dasar; ukuran tubuh, umur, jenis kelamin, keadaan cuaca, jenis makanan, latihan fisik, berbagai obat-obatan dan keadaan sakit. Laju metabolisme dasar untuk laki-laki dewasa sekitar 40 kkal per meter persegi luas tubuh Sedang untuk wanita dewasa sekitar 36 kkal per meter persegi luas tubuh contoh : seorang dewasa menggunakan 1,5 ltr O2 dalam waktu 6 menit, maka untuk setiap jam jumlah O2 yang dipakai adalah (60/6) X 1,5 ltr = 15 ltr. Jadi jumlah kalori yang dihasilkan = 15 X 4,825 kkal

Keperluan kalori : Jumlah energi yang yang diperlukan oleh tubuh harus cukup untuk berbagai kegiatan : 1. Metabolisme dasar (termasuk kerja berbagai organ seperti ; jantung paru-paru dan ginjal) 2. Energi yang diperlukan untuk mempertahankan suhu tubuh 3. Kegiatan otot 4. Daya menghasilkan kalori atau energi 5. Pertumbuhan dan perkembangbiakan

Jumlah energi yang diperlukan untuk menjalankan proses metabolisme dasar bagi seseorang sebesar 1300 2000 kkal per 24 jam. Seorang mahasiswa dalam kegiatan sehari-harinya diperkirakan membutuhkan energi sekitar 2000 3000 kkal per hari Seorang atlit membutuhkan energi rata-rata antara 4000 5000 kkal per hari Pada keadaan ekstrim, seorang pembalap sepeda selama 16 jam membutuhkan energi sebesar 9000 kkal per hari

Perkiraan jumlah energi yang dipakai untuk jenis kegiatan manusia KegiatanKegiatan ringan : mengetik, menjahit,

Kalori /Kg BB /hari

Jum kal / hari /orang