5 Metabolisme-biokimia.ppt

METABOLISME Surahma Asti M.

Pendahuluan •

Sel mengekstraksi energi dari lingkungan autotrof : mengambil energi dari sinar matahari pada proses fotosintesis  tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme berkhlorofil. heterotrof : mengambil molekul berenergi/organik dari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof.

•

Sel mensintesis makromolekul untuk menunjang aktifitas hidupnya (gerak dinamik, pembelahan sel, reaksi-reaksi spesifik) faal_metabolisme/ikun/2006

2

Pengertian Kedua proses tsb dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintgrasi & terorganisasi 

metabolisme Metabolisme:keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (enegi) serta dikatalisis oleh enzim faal_metabolisme/ikun/2006

3

Pengertian Metabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik)  menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP 2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik)  memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.

faal_metabolisme/ikun/2006

4

Komponen sel Makromolekul: komponen struktural & fungsional utama sel, tdd: 1. Asam nukleat 2. Protein 3. Karbohidrat/ polisakarida 4. Lemak/ lipid

faal_metabolisme/ikun/2006

5

Struktur supramolekul Protein

asam nukleat

Asam amino

nukleotida

- ketoacids C3, C4, C5

ribosa nitrogen

polisakarida

lipid

gula sederhana*)

gliserol asam lemak

pyruvat(C3)

asetat (C2) pyruvat (C3)

Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) Nitogen (N), fosfor (P), sulfur (S) faal_metabolisme/ikun/2006

6

Bahan Makanan sbg Sumber Energi 4 jenis nutrien utama, yaitu: • Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid) menyuplai energi bagi tubuh • Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan mempertahankan jaringan tubuh. • Mineral mempertahankan homeostasis, dan • Air sbg pelarut dalam tubuh, dan sbg alat transport untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan.

faal_metabolisme/ikun/2006

7

DIET YANG SEHAT • • •

Seimbang Bervariasi Moderation (dalam jumlah yang cukup; tidak kurang & berlebihan)

faal_metabolisme/ikun/2006

8

Fungsi Makronutrien •

•

•

Sumber energi Energi yang dilepaskan dari ikatan kimia nutrien ialah ATP, fosfokreatin, dan zat molekul berenergi tinggi. Energi ini digunakan untuk transport dan kerja mekanik. Sintesis Makromolekul digunakan untuk mensintesis bahan dasar yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pertahanan sel dan jaringan. Simpanan Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa. faal_metabolisme/ikun/2006

9

Metabolisme bahan makanan • Absorptive-state: katabolisme  penguraian molekul zat makanan yang besar menjadi molekul yang lebih kecil; rx oksidasi; melepaskan energi/panas; rx eksorgenik; membebaskan elektron • Post absorptive state/ fasted state: anabolisme  sintesis molekul yang lebih kecil menjadi molekul yang lebih besar; rx reduksi; membutuhkan energi/panas; rx endorgenik; menyerap elektron faal_metabolisme/ikun/2006

10

karbohidrat

lipid

protein

Mulut: pencernaan mekanik & cairan ludah (enzim saliva)

poli/oligo/disakarida polipeptida

lipid

prot &

Lambung: enzim pepsin & lipase; asam lambung (HCl)

poli/oligo/disakarida

lipid/trigliserida prot & polipeptida

Usus halus: cairan pankreas (tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, amilase, lipase, ribonuklease, deoksiribonuklease, kolesterol esterase); cairan empedu/hati; enzim kelenjar usus (aminopeptidase, dipeptidase, sukrase, mltase, laktase, fosfatase, glukosidase); bakteri usus halus

monosakarida (gluk,frukt,galaktosa)

gliserol,as.lemak as.fosfat

faal_metabolisme/ikun/2006

asam amino 11

Metabolisme Bahan Makanan

faal_metabolisme/ikun/2006

12

Nutrient pool • Bentuk nutrien yang diabsorbsi bergantung pada jenis makromolekulnya. • Makromolekul dari diet akan diubah menjadi 3 nutrient pools tubuh. • Nutrient pools ialah nutrien yang tersedia di dalam tubuh dan siap digunakan. Bahanbahan ini berada di dalam plasma.

faal_metabolisme/ikun/2006

13

Lipid/ Lemak • Diabsorbsi terutama dalam bentuk asam lemak dan gliserol. • Asam lemak  bentuk utama lemak di dalam darah. • Asam lemak esensial yang harus disuplai dari makanan ialah asam linoleat dan asam lenolenat.  sebagai prekursor untyuk prostaglandin, tromboksan, dan leukotrien. • Zat ini dapat digunakan sebagai sumber energi oleh jaringan dan mudah disimpan sebagai trigliserida di jaringan adiposa. faal_metabolisme/ikun/2006

14

Lipid/lemak • Proporsi lemak dalam diet dianjurkan sebanyak 30% dari total kalori, berasal dari saturated fat 10%, monosaturated fat 10%, dan dari polisaturated fat 10%. • Lipid yang kita makan dapat meningkatkan palatability of food dan menimbulkan rasa kenyang. faal_metabolisme/ikun/2006

15

Karbohidrat • • •

•

Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa. Konsentrasi glukosa plasma paling penting  karena hanya glukosa yang dapat dimetabolisme oleh otak. Komposisi karbohidrat dalam diet dianjurkan sebesar 55% dari total kalori. 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. faal_metabolisme/ikun/2006

16

Glukosa • 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. faal_metabolisme/ikun/2006

17

Glukosa • Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis). • Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis)

faal_metabolisme/ikun/2006

18

• Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal. • Jika homeostasis gagal dan glukosa darah melebihi kadar kritis (pada diabetes mellitus), kelebihan glukosa akan diekskresi dalam urin. • Ekskresi glukosa dalam urin hanya terjadi jika ambang ginjal untuk reabsorbsi glukosa terlampaui. faal_metabolisme/ikun/2006

19

Protein • Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat. • Proporsi protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%.

faal_metabolisme/ikun/2006

20

Protein • Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan. • Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback up sumber glukosa pada saat puasa. faal_metabolisme/ikun/2006

21

JALUR BIOKIMIA PRODUKSI ENERGI

faal_metabolisme/ikun/2006

22

KESEIMBANGAN ENERGI Keluaran Energi

Asupan Energi

Energi Makanan

Kerja internal

Energi panas

Nutrien pool Kerja eksternal Cadangan energi

faal_metabolisme/ikun/2006

23

Energi dari Bahan Makanan • Energi yang berasal dari makanan dapat diukur dengan cara langsung (direct calorimetry) melalui oksidasi bahan makanan di dalam suatu bomb calorimeter. • Makanan dibakar dalam alat tersebut, panas yang dihasilkan dan terperangkap di dalam alat tersebut kemudian diukur. faal_metabolisme/ikun/2006

24

Energi dari Bahan Makanan • 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. • Kilocalori (kcal) ialah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 liter air sebanyak 1C. Satu kilocalori (kcal) sama dengan 1 Calori. faal_metabolisme/ikun/2006

25

Indirect calorimetry • Produksi energi juga dapat diukur dengan mengukur produk hasil oksidasi biologis yang memproduksi energi, yaitu karbondioksida, air, dan produk metabolisme lain; atau dengan mengukur konsumsi oksigen. Cara ini disebut dengan indirect calorimetry.

faal_metabolisme/ikun/2006

26

Proses Metabolisme • Makanan yang sudah dicerna menjadi bentuk kecil akan dibawa ke sel oleh darah • Zat tersebut akan mengalami proses perubahan kimia mjd molekul-molekul yg lebih besar atau lebih kecil • Anabolisme  mjd lebih besar (membutuhkan energi) • Katabolisme  mjd lebih sederhana (melepaskan energi)

Anabolisme dan Katabolisme • Anabolisme - Dari ukuran kecil ke besar - Menyerap/membutuhka n energi - Proses = biosintesa - Membentuk sel-sel baru  pertumbuhan - Bentuk = protein, lemak, glikogen

• Katabolisme - Dari ukuran kecil menjadi lebih sederhana - Membebaskan energi - Memerlukan oksigen - Proses = respirasi - Untuk gerak - Bentuk = senyawa phospat berenergi tinggi (ATP)

Sel sbg tempat metabolisme sel • 1. 2. 3.

Organela sel : Mitokondria = respirasi sel Ribosom = pembuatan protein Retikulum endoplasma = sistesis lemak

Metabolisme karbohidrat

• Asam pirufat menjadi asetil KoA disebut peristiwa dekarboksi oksidatif

• Setelh siklus asam sitrat dihasilkan elektron NAD dan FAD yang akan bergabung dengan H menbentuk NADH2 dan FADH2  kemudian H akan berikatan dengan O2 membentuk H2O (melepaskan energi) membentuk ATP  disebut sebagai daur krebs

Fosforilasi oksidatif • Merupakan proses yg meliputi proses glikoneogenesis • Siklus glukosa yg dipakai untuk menghasilkan energi dari asam laktat • Sehingga asam laktat bisa dipakai lagi • Dilakukan dengan menambah O2

Metabolisme Lipid • Lipid diabsorsi dan dibawa melalaui pembuluh limpa di ubah ke dalam 5 bentuk senyawa : • Silomikron • VLDL • LDL • HDL • Asam lemak bebas

Katabolisme lipid • Berlangsung dalam mitokonsria • Trigeserida dihidrolisi menjadi asam lemnak dan gliserol • Gliserol  hidroksi aseton fosfat  aseti KoA • Asam lemak  di hati mengalami ßoksidasi  asetil KoA

Anabolisme lipid • • • 1.

Dalam sitosol Pembentukan trigliserida Ada 2 tahap Lipigenesis  asetil KoA + malonil KoA  senyawa asil 2. Reaksi pembentukan trigliserida  asil KoA  trigliserida

Metabolisme Protein • Reaksi deaminasi  mengeluarkan NH3 • Reaksi Transaminasi  pemindahan NH2 • Reaksi Reaminasi  penggabungan NH3

Siklus urea/ornitin 1. R. Deaminasi __> NH3 dikeluarkan 2. R. Reaminasi : NH3 + CO2  karbamil fosfat 3. Karbamil fosfat + ornitin  sitrulin 4. Sitrulin  arginin 5. Arginin  ornitin

Biosintesis protein • •

Transkripsi  DNA pencetak m-RNA Translasi  sintesa protein dari m-RNA

• 1. 2. 3. 4.

Komponen sintesa protein Asam amino DNA RNA Ribosom dan enzim

• 1. 2. 3. 4.

Mekanismer sintesa protein Inisiasi Pembentukan ekatan peptida Translokasi Pelepasan rantai peptida