Metabolisme dan Anggaran Energi pdf
•
•
•
•
BIOSINTESIS
KONTRAKSI DAN GERAKAN
TRANSPOR AKTIF
TRANSFER BAHAN GENETIK
• Dari makanan.
• Energi yang diekstrak dari makanan
digunakan untuk memberi energi gugus
fosfat agar dapat membentuk ATP.
ATP memiliki energi yang dapat
dilepaskan dengan mudah melalui
pemutusan ikatan pada fosfat ketiga.
Energi yang dilepaskan digunakan
untuk menjalankan proses-proses
kehidupan.
• Pembebasan fosfat ketiga mengubah ATP menjadi molekul
yang memiliki 2 gugus fosfat ( ADP).
• ADP dapat membentuk ATP kembali bila terdapat gugus fosfat
dan energi.
■ Bagaimana makanan diubah
menjadi energi?
■ Apakah nutrisi yang berbeda
diekstrak energinya melalui cara
yang berbeda?
NUTRISI
PENGHASIL
ENERGI
MAKROMOLEKUL
SEL
Karbohidrat
Lemak
Protein
Polisakarida
Lipida
Protein
Asam Nucleat
Katabolisme
HASIL AKHIR
RENDAH
ENERGI
CO2
H2O
NH3
ENERGI
KIMIA
ATP
NADH/NADPH
FADH2
Anabolisme
MOLEKUL
PREKURSOR
Asam Amino
Gula
Asam Lemak
Basa Nitrogen
1. DEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR
MOLEKUL “BUILDING BLOCK”
MENJADI
2. DEGRADASI MOLEKUL “BUILDING BLOCK”
MENJADI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI
3. DEGRADASI
SENYAWA
UMUM
HASIL
DEGRADASI MENJADI SENYAWA HASIL AKHIR
YANG SEDERHANA
Protein
Asam amino
Poli
sakarida
Glukosa
Lipida
Gliserol, Asam
Lemak
MOLEKUL
BESAR
MOLEKUL
“BUILDING
BLOCK”
Asam amino
Glukosa
Asam Piruvat
Asetil ko-A
Gliserol, Asam
Lemak
MOLEKUL
“BUILDING
BLOCK”
HASIL
UMUM
DEGRADASI
Asam Piruvat
CO2
Asetil ko-A
HASIL UMUM
HASIL AKHIR YAN
SEDRHANA
H2O
• Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa.
• Konsentrasi glukosa plasma paling penting karena
hanya glukosa yang dapat dimetabolisme oleh otak.
• Karbohidrat yang kita makan ada 2 jenis, yaitu:
1) available carbohydrat yang dicerna, diabsorbsi,
dan digunakan sebagai sumber energi
2) unavailable carbohydrate yang menyuplai serat.
• Jika kadar glukosa darah dalam batas normal sebagian
besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber
energi.
• Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen.
Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis.
• Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen.
Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis
• Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa
yang lain diubah menjadi lemak disebut lipogenesis
• Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen
kembali menjadi glukosa disebut glikogenolisis
• Pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat
disebut glukoneogenesis
15
glukosa
ADP
ATP
glukosa 6-fosfat
fruktosa 6-fosfat
ADP
ATP
fruktosa 1,6-difosfat
fruktosa 1,6-difosfat
gliseraldehida
3-fosfat
2 NAD+ + 2 P
2 NADH
Asam 1,3-difosfogliserat
2 ADP
2 ATP
Asam 3-fosfogliserat
2 ADP
2 ATP
Asam piruvat
+ 2 H+
Beberapa bakteri dan jasad eukaryot hanya
menggunakan Glikolisis sebagai cara untuk
memperoleh energi.
Fermentasi alkohol yang dilakukan khamir
pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam
piruvat menjadi alkohol.
Fermantasi asam laktat yang terjadi di banyak
sel jaringan hewan pada keadaan tanpa
oksigen mengubah asam piruvat menjadi asam
laktat.
Membutuhkan 2 ATP.
Menghasilkan energi cukup untuk
menggabungkan fosfat ke 4 molekul
ADP membentuk 4 ATP.
Hasil 4 ATP – perlu 2 ATP = Hasil
bersih 2 ATP.
Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
• Daur Krebs dan rangkaian transpor
elektron terjadi di dalam mitokondria
sel
Membran
luar
membran
dalam
mitokondrion
glikolisis
membran
dalam
membrane
luar
Rangkaian
transpor
elektron
Daur
Krebs
H+
e-
O2
kompartemen
luar
H2O
kompartemen
dalam
• Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke mitokondria.
• Berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koA, 1 molekul
NADH, dan CO2.
• Daur Krebs terjadi di kompartemen dalam dari mitokondria.
glikolisis
mitokondrion
Dekarboksilasi oksidative: asam
piruvat oleh piruvat dehidrogenase
dengan bantuan NAD+, akan
mengoksidasi piruvat dan koenzim
A
Asam piruvat
cytosol
NAD+
koenzim
A
NADH
Menuju ke
2 ATP
rangkaian
transpor elektron
koA
CO2
Kompartemen dalam
asetll koenzim A
Daur Krebs
6 NADH
SUMMARY OF THE KREBS CYCLE
GLYCOLYSIS
2 FADH2
CoA
Daur
Krebs
asetil koenzim A
Rangkaian
transpor
elektron
asam oksaloasetat
NADH
asam sitrat
1.
NAD+
NAD+
2.
6.
CO2
asam a-ketoglutarat
asam malat
FADH2
NADH
3.
FAD+
5.
asam suksinat
ADP
NAD+
CO2
NADH
4.
turunan
asam a-ketoglutarat
ATP
CO2
2 ATP
Langkah-langkah Proses Siklus Krebs Secara Lengkap Secara lengkap dan singkat, proses
siklus krebs terjadi sebagai berikut
1. Penggabungan molekul asetil-KoA dengan oksaloasetat dan membentuk asam sitrat.
Enzim yang digunakan dalam reaksi ini adalah enzim asam sitrat sintetase.
2. Tahap kedua yang disebut isomerase sitrat dibantu oleh enzim akonitase yang
menghasilkan isositrat.
3. Enzim isositrat dehidrogenase mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat dengan
bantuan NADH. Setiap satu reaksi melepaskan satu molekul karbon dioksida.
4. Alfa ketoglutarat diubah menjadi suksinil-CoA. Reaksi dikatalisasi oleh enzim
alfaketoglutarat dehidrogenase.
5. Suksinil-CoA diubah menjadi suksinat dengan mengubah GDP + Pi menjadi GTP. GTP
digunakan untuk membentuk ATP.
6. Suksinat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan didehidrogenasi menjadi fumarat
dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.
7. Terjadi hidrasi yaitu penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon ganda (C=C)
yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat.
8. Enzim malat dehidrogenase mengubah malat menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat yang
dihasilkan berfungsi untuk menangkap asetil-CoA, sehingga siklus Krebs akan terus
berlangsung. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH ketiga dari NAD+.
Asetil koA didegradasi sempurna menjadi
CO2.
Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari setiap
asetil koA yang memasuki Daur Krebs
(total 2 ATP tiap glukosa).
Semua elektron dapat diikat dalam bentuk
6 NADH (per glukosa) untuk diproses lebih
lanjut melalui rangkaian transpor elektron.
Oksidasi: Pengambilan/pemindahan
elektron dari suatu senyawa.
Reduksi:
Penambahan/pemberian elektron
kepada suatu senyawa.
1. Mengukur Kandungan Energi Pakan,
Feses dan Ikan:
• 1. Secara langsung dg. Bombcalorimetry
• 2. Menghitung dari Komposisi Kimia
E (kj/g) = 0,2364 Prot + 0,3964 Fat + 0,1715
Karbo
• 3. Menghitung dari Konsumsi Oksigen melalui
COD
Total Energi (GE) = F * EF
F = Jumlah Pakan
EF = Kandungan Energi dari Pakan
Sedang untuk mengukur Nirogen (Protein) dapat
digunakan metode “Kijldahl” = N * 6.25
• Energi yang berasal dari makanan dapat diukur dengan cara
langsung (direct calorimetry) melalui oksidasi dalam makanan
di dalam suatu Bomb calorimeter.
• Makanan dibakar dalam alat tersebut, panas yang dihasilkan
dan terperangkap di dalam alat tersebut kemudian diukur.
• Hasil dari pengukuran :
Karbohidrat menghasilkan panas 4,1 kcal/g
Lemak 9,3 kcal/g
Protein 4,1 kcal/g
dan alkohol 7.1 kcal/g
• Kilokalori (kcal) ialah jumlah panas yang dibutuhkan untuk
enaikkan suhu 1 liter air sebanyak 1ͦ , 1 kilokalori sama dengan
1 calori.
• Produksi energi juga dapat diukur dengan mengukur produk
hasil oksidasi biologis yang menghasilkan energi yaitu
karbondioksida, air dan produk metabolisme lain : atau dengan
mengukur konsumsi oksigen. Cara ini desebut dengan indirect
calorimetry
• Mengukur Daya Cerna Energi dan Nutrient
• 1. Metode Kuantitatif: pengumpulan semua
feses (f) dari sejumlah pakan yang diberikan
(R)
D = R – f atau D (%) = (1 – f/R) * 100%
• 2. Metode Indikator: penambahan Cr2O3
dalam formula pakan
D(%) = 100-100{(%Cr2O3 pakan * % Nutrient feses)/(%Cr2O3 feses*%nutrient pakan)}
•
•
•
BIOSINTESIS
KONTRAKSI DAN GERAKAN
TRANSPOR AKTIF
TRANSFER BAHAN GENETIK
• Dari makanan.
• Energi yang diekstrak dari makanan
digunakan untuk memberi energi gugus
fosfat agar dapat membentuk ATP.
ATP memiliki energi yang dapat
dilepaskan dengan mudah melalui
pemutusan ikatan pada fosfat ketiga.
Energi yang dilepaskan digunakan
untuk menjalankan proses-proses
kehidupan.
• Pembebasan fosfat ketiga mengubah ATP menjadi molekul
yang memiliki 2 gugus fosfat ( ADP).
• ADP dapat membentuk ATP kembali bila terdapat gugus fosfat
dan energi.
■ Bagaimana makanan diubah
menjadi energi?
■ Apakah nutrisi yang berbeda
diekstrak energinya melalui cara
yang berbeda?
NUTRISI
PENGHASIL
ENERGI
MAKROMOLEKUL
SEL
Karbohidrat
Lemak
Protein
Polisakarida
Lipida
Protein
Asam Nucleat
Katabolisme
HASIL AKHIR
RENDAH
ENERGI
CO2
H2O
NH3
ENERGI
KIMIA
ATP
NADH/NADPH
FADH2
Anabolisme
MOLEKUL
PREKURSOR
Asam Amino
Gula
Asam Lemak
Basa Nitrogen
1. DEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR
MOLEKUL “BUILDING BLOCK”
MENJADI
2. DEGRADASI MOLEKUL “BUILDING BLOCK”
MENJADI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI
3. DEGRADASI
SENYAWA
UMUM
HASIL
DEGRADASI MENJADI SENYAWA HASIL AKHIR
YANG SEDERHANA
Protein
Asam amino
Poli
sakarida
Glukosa
Lipida
Gliserol, Asam
Lemak
MOLEKUL
BESAR
MOLEKUL
“BUILDING
BLOCK”
Asam amino
Glukosa
Asam Piruvat
Asetil ko-A
Gliserol, Asam
Lemak
MOLEKUL
“BUILDING
BLOCK”
HASIL
UMUM
DEGRADASI
Asam Piruvat
CO2
Asetil ko-A
HASIL UMUM
HASIL AKHIR YAN
SEDRHANA
H2O
• Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa.
• Konsentrasi glukosa plasma paling penting karena
hanya glukosa yang dapat dimetabolisme oleh otak.
• Karbohidrat yang kita makan ada 2 jenis, yaitu:
1) available carbohydrat yang dicerna, diabsorbsi,
dan digunakan sebagai sumber energi
2) unavailable carbohydrate yang menyuplai serat.
• Jika kadar glukosa darah dalam batas normal sebagian
besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber
energi.
• Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen.
Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis.
• Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen.
Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis
• Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa
yang lain diubah menjadi lemak disebut lipogenesis
• Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen
kembali menjadi glukosa disebut glikogenolisis
• Pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat
disebut glukoneogenesis
15
glukosa
ADP
ATP
glukosa 6-fosfat
fruktosa 6-fosfat
ADP
ATP
fruktosa 1,6-difosfat
fruktosa 1,6-difosfat
gliseraldehida
3-fosfat
2 NAD+ + 2 P
2 NADH
Asam 1,3-difosfogliserat
2 ADP
2 ATP
Asam 3-fosfogliserat
2 ADP
2 ATP
Asam piruvat
+ 2 H+
Beberapa bakteri dan jasad eukaryot hanya
menggunakan Glikolisis sebagai cara untuk
memperoleh energi.
Fermentasi alkohol yang dilakukan khamir
pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam
piruvat menjadi alkohol.
Fermantasi asam laktat yang terjadi di banyak
sel jaringan hewan pada keadaan tanpa
oksigen mengubah asam piruvat menjadi asam
laktat.
Membutuhkan 2 ATP.
Menghasilkan energi cukup untuk
menggabungkan fosfat ke 4 molekul
ADP membentuk 4 ATP.
Hasil 4 ATP – perlu 2 ATP = Hasil
bersih 2 ATP.
Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
• Daur Krebs dan rangkaian transpor
elektron terjadi di dalam mitokondria
sel
Membran
luar
membran
dalam
mitokondrion
glikolisis
membran
dalam
membrane
luar
Rangkaian
transpor
elektron
Daur
Krebs
H+
e-
O2
kompartemen
luar
H2O
kompartemen
dalam
• Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke mitokondria.
• Berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koA, 1 molekul
NADH, dan CO2.
• Daur Krebs terjadi di kompartemen dalam dari mitokondria.
glikolisis
mitokondrion
Dekarboksilasi oksidative: asam
piruvat oleh piruvat dehidrogenase
dengan bantuan NAD+, akan
mengoksidasi piruvat dan koenzim
A
Asam piruvat
cytosol
NAD+
koenzim
A
NADH
Menuju ke
2 ATP
rangkaian
transpor elektron
koA
CO2
Kompartemen dalam
asetll koenzim A
Daur Krebs
6 NADH
SUMMARY OF THE KREBS CYCLE
GLYCOLYSIS
2 FADH2
CoA
Daur
Krebs
asetil koenzim A
Rangkaian
transpor
elektron
asam oksaloasetat
NADH
asam sitrat
1.
NAD+
NAD+
2.
6.
CO2
asam a-ketoglutarat
asam malat
FADH2
NADH
3.
FAD+
5.
asam suksinat
ADP
NAD+
CO2
NADH
4.
turunan
asam a-ketoglutarat
ATP
CO2
2 ATP
Langkah-langkah Proses Siklus Krebs Secara Lengkap Secara lengkap dan singkat, proses
siklus krebs terjadi sebagai berikut
1. Penggabungan molekul asetil-KoA dengan oksaloasetat dan membentuk asam sitrat.
Enzim yang digunakan dalam reaksi ini adalah enzim asam sitrat sintetase.
2. Tahap kedua yang disebut isomerase sitrat dibantu oleh enzim akonitase yang
menghasilkan isositrat.
3. Enzim isositrat dehidrogenase mengubah isositrat menjadi alfa-ketoglutarat dengan
bantuan NADH. Setiap satu reaksi melepaskan satu molekul karbon dioksida.
4. Alfa ketoglutarat diubah menjadi suksinil-CoA. Reaksi dikatalisasi oleh enzim
alfaketoglutarat dehidrogenase.
5. Suksinil-CoA diubah menjadi suksinat dengan mengubah GDP + Pi menjadi GTP. GTP
digunakan untuk membentuk ATP.
6. Suksinat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan didehidrogenasi menjadi fumarat
dengan bantuan enzim suksinat dehidrogenase.
7. Terjadi hidrasi yaitu penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon ganda (C=C)
yang ada pada fumarat sehingga menghasilkan malat.
8. Enzim malat dehidrogenase mengubah malat menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat yang
dihasilkan berfungsi untuk menangkap asetil-CoA, sehingga siklus Krebs akan terus
berlangsung. Pada tahap ini juga dihasilkan NADH ketiga dari NAD+.
Asetil koA didegradasi sempurna menjadi
CO2.
Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari setiap
asetil koA yang memasuki Daur Krebs
(total 2 ATP tiap glukosa).
Semua elektron dapat diikat dalam bentuk
6 NADH (per glukosa) untuk diproses lebih
lanjut melalui rangkaian transpor elektron.
Oksidasi: Pengambilan/pemindahan
elektron dari suatu senyawa.
Reduksi:
Penambahan/pemberian elektron
kepada suatu senyawa.
1. Mengukur Kandungan Energi Pakan,
Feses dan Ikan:
• 1. Secara langsung dg. Bombcalorimetry
• 2. Menghitung dari Komposisi Kimia
E (kj/g) = 0,2364 Prot + 0,3964 Fat + 0,1715
Karbo
• 3. Menghitung dari Konsumsi Oksigen melalui
COD
Total Energi (GE) = F * EF
F = Jumlah Pakan
EF = Kandungan Energi dari Pakan
Sedang untuk mengukur Nirogen (Protein) dapat
digunakan metode “Kijldahl” = N * 6.25
• Energi yang berasal dari makanan dapat diukur dengan cara
langsung (direct calorimetry) melalui oksidasi dalam makanan
di dalam suatu Bomb calorimeter.
• Makanan dibakar dalam alat tersebut, panas yang dihasilkan
dan terperangkap di dalam alat tersebut kemudian diukur.
• Hasil dari pengukuran :
Karbohidrat menghasilkan panas 4,1 kcal/g
Lemak 9,3 kcal/g
Protein 4,1 kcal/g
dan alkohol 7.1 kcal/g
• Kilokalori (kcal) ialah jumlah panas yang dibutuhkan untuk
enaikkan suhu 1 liter air sebanyak 1ͦ , 1 kilokalori sama dengan
1 calori.
• Produksi energi juga dapat diukur dengan mengukur produk
hasil oksidasi biologis yang menghasilkan energi yaitu
karbondioksida, air dan produk metabolisme lain : atau dengan
mengukur konsumsi oksigen. Cara ini desebut dengan indirect
calorimetry
• Mengukur Daya Cerna Energi dan Nutrient
• 1. Metode Kuantitatif: pengumpulan semua
feses (f) dari sejumlah pakan yang diberikan
(R)
D = R – f atau D (%) = (1 – f/R) * 100%
• 2. Metode Indikator: penambahan Cr2O3
dalam formula pakan
D(%) = 100-100{(%Cr2O3 pakan * % Nutrient feses)/(%Cr2O3 feses*%nutrient pakan)}