John Ernest Walker - Penggagas Mekanisme Enzimatik Sintesis ATP
John Ernest Walker adalah seorang kimiawan Inggris yang pada tahun 1997 memenangkan Nobel Kimia untuk karya pada adenosin trifosfat, yang diterima bersama Paul Delos Boyer dan Jens Christian Skou.
Ia berbagi Hadiah Nobel dengan kimiawan Amerika Paul D. Boyer untuk penjelasan mereka dari mekanisme enzimatik yang mendasari sintesis adenosin trifosfat. Mereka juga berbagi hadiah dengan kimiawan Denmark Jens C. Skou untuk penelitian terkait dengan mereka (Penemuan + Na / K + -ATPase ). Sir John dianugerahi gelar bangsawan pada tahun 1999 untuk layanan untuk biologi molekuler. Dia adalah anggota dari Dewan Penasehat untuk Kampanye untuk Sains dan Teknik , sesama dari Royal Society London. Associate Asing National Academy of Sciences dan Fellow Kehormatan St Catherine College, Oxford.
Biografi
John Ernest Walker lahir pada 7 Januar tahun 1941 di Halifax, West Yorkshire. Ia adalah putra Thomas Ernest Walker, tukang batu, dan Elsie Lawton, seorang musisi amatir. Ia dibesarkan dengan dua adik kakak di lingkungan pedesaan dan mengenyam pendidikan di Rastrick Grammar School. Di sekolah, ia adalah seorang olahragawan, dan secara khusus menggeluti dalam ilmu fisika dan matematika pada tiga tahun terakhir sekolah.
Ia menerima gelar doktor (Bachelor of Arts / BA) pada tahun 1969 dari St Catherine College, Oxford.
Pada tahun 1974 ia menjadi staf di Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology Universitas Cambridge dan sejak tahun 1982 ia menjadi ilmuwan senior di sana. Pada tahun 1995 ia menjadi anggota Royal Society.
Karya
Ketika menjadi mahasiswa di Oxford, ia mulai belajar antibiotik peptida dengan Edward Abraham. Selama masa ini, ia tertarik dalam perkembangan spektakuler dalam biologi molekuler.
Pada awalnya, ia menganalisis rangkaian protein dan kemudian menemukan rincian kode genetik termodifikasi dalam mitokondria. Pada tahun 1978, ia memutuskan untuk menerapkan metode kimia protein ke protein membran.
Sebagaimana mitranya Skou dan Boyer, John Ernest Walker banyak bekerja tentang enzim, karya tentang ATP, transporter energi utama dalam metabolisme organisme. Ia dan Boyer berkonsentrasi di saat bersamaan terutama tentang sintesis ATP hingga enzim ATP sintase.
Adenosina trifosfat (ATP)
Adenosina trifosfat (ATP) adalah suatu nukleotida yang dalam biokimia dikenal sebagai "satuan molekular" pertukaran energi intraselular; artinya, ATP dapat digunakan untuk menyimpan dan mentranspor energi kimia dalam sel. ATP juga berperan penting dalam sintesis asam nukleat. Molekul ATP juga digunakan untuk menyimpan energi yang dihasilkan tumbuhan dalam respirasi selular. ATP yang berada di luar sitoplasma atau di luar sel dapat berfungsi sebagai agen signaling yang memengaruhi pertumbuhan dan respon terhadap perubahan lingkungan.
Komposisi Kimia
ATP terdiri dari adenosina dan tiga gugus fosfat. Rumus empirisnya adalah C10H16N5O13P3, dan rumus kimianya adalah C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H, dengan bobot molekul 507.184 u. Gugus fosforil pada AMP disebut gugus alfa, beta, and gamma fosfat.
Sintesis
ATP dapat dihasilkan melalui berbagai proses selular, namun seringnya dijumpai di mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif dengan bantuan enzim pengkatalisis ATP sintetase. Pada tumbuhan, proses ini lebih sering dijumpai di dalam kloroplas melalui proses fotosintesis. Bahan bakar utama sintesis ATP adalah glukosa dan asam lemak. Mula-mula, glukosa dipecah menjadi asam piruvat di dalam sitosol dalam reaksi glikolisis. Dari satu molekul glukosa akan dihasilkan dua molekul ATP. Tahap akhir dari sintesis ATP terjadi dalam mitokondria dan menghasilkan total 36 ATP.
ATP dalam tubuh manusia
Jumlah total ATP dalam tubuh manusia berkisar pada 0,1 mol. Energi yang digunakan oleh sel manusia untuk melakukan hidrolisis dapat berjumlah 200 hingga 300 mol ATP per hari. Artinya, setiap molekul ATP didaur ulang sebanyak 2000 hingga 3000 kali setiap hari. ATP tidak dapat disimpan, karenanya sintesis harus segera diikuti dengan penggunaan. ATP dapat disimpan sebagai ATP-PC
Trifosfat lain
Sel juga memiliki trifosfat nukleosida mengandung energi tinggi yang lain, seperti GTP. Energi dapat dengan mudah ditransfer antar trifosfat-trifosfat ini dengan ATP melalui reaksi yang dikatalisis oleh nukleosida difosfokinase: Energi dilepaskan ketika terjadi hidrolisis terhadap ikatan-ikatan fosfat berenergi tinggi. Energi ini dapat digunakan oleh berbagai macam enzim, protein motor, dan protein transpor untuk melangsungkan kehidupan sel. Selain energi, hidrolisis akan melepaskan fosfat anorganik dan ADP yang dapat dipecah lagi menjadi satu ion fosfat dan AMP. ATP juga dapat langsung dipecah menjadi adenosina monofosfat dan pirofosfat.
Reaksi ADP dengan GTP
ADP + GTP \to ATP + GDP
Belakangan ini banyak dibicarakan kemungkinan menggunakan ATP sebagai sumber energi untuk nanoteknologi dan implan sehingga peralatan seperti alat pacu jantung buatan tidak lagi memerlukan baterai.
Peran biokimia dan fisiologi
Peran ATP yang paling banyak dikenali orang adalah sebagai pembawa energi, dalam bentuk yang tertukar sebagai ATP dan ADP. Fungsi ini berlangsung di berbagai kompartemen sel, tetapi kebanyakan terjadi pada sitosol (ruang di dalam sitoplasma yang berisi cairan kental). Sebagai pembawa energi, ATP juga banyak dijumpai pada mitokondria.
ATP dan nukleosida trifosfat lainnya dapat berada di luar sel, menempati matriks ekstraselular. Di sini mereka berperan sebagai agen signaling yang merespon perubahan lingkungan atau gangguan dari organisme lain untuk kemudian ditangkap oleh reseptor pada membran sel. Mekanisme ini belum banyak dipelajari dan diketahui terjadi pada hewan dan, ternyata, juga pada tumbuhan.
Sumber:
Ia berbagi Hadiah Nobel dengan kimiawan Amerika Paul D. Boyer untuk penjelasan mereka dari mekanisme enzimatik yang mendasari sintesis adenosin trifosfat. Mereka juga berbagi hadiah dengan kimiawan Denmark Jens C. Skou untuk penelitian terkait dengan mereka (Penemuan + Na / K + -ATPase ). Sir John dianugerahi gelar bangsawan pada tahun 1999 untuk layanan untuk biologi molekuler. Dia adalah anggota dari Dewan Penasehat untuk Kampanye untuk Sains dan Teknik , sesama dari Royal Society London. Associate Asing National Academy of Sciences dan Fellow Kehormatan St Catherine College, Oxford.
Biografi
John Ernest Walker lahir pada 7 Januar tahun 1941 di Halifax, West Yorkshire. Ia adalah putra Thomas Ernest Walker, tukang batu, dan Elsie Lawton, seorang musisi amatir. Ia dibesarkan dengan dua adik kakak di lingkungan pedesaan dan mengenyam pendidikan di Rastrick Grammar School. Di sekolah, ia adalah seorang olahragawan, dan secara khusus menggeluti dalam ilmu fisika dan matematika pada tiga tahun terakhir sekolah.
Ia menerima gelar doktor (Bachelor of Arts / BA) pada tahun 1969 dari St Catherine College, Oxford.
Pada tahun 1974 ia menjadi staf di Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology Universitas Cambridge dan sejak tahun 1982 ia menjadi ilmuwan senior di sana. Pada tahun 1995 ia menjadi anggota Royal Society.
Karya
Ketika menjadi mahasiswa di Oxford, ia mulai belajar antibiotik peptida dengan Edward Abraham. Selama masa ini, ia tertarik dalam perkembangan spektakuler dalam biologi molekuler.
Pada awalnya, ia menganalisis rangkaian protein dan kemudian menemukan rincian kode genetik termodifikasi dalam mitokondria. Pada tahun 1978, ia memutuskan untuk menerapkan metode kimia protein ke protein membran.
Sebagaimana mitranya Skou dan Boyer, John Ernest Walker banyak bekerja tentang enzim, karya tentang ATP, transporter energi utama dalam metabolisme organisme. Ia dan Boyer berkonsentrasi di saat bersamaan terutama tentang sintesis ATP hingga enzim ATP sintase.
Adenosina trifosfat (ATP)
 |
| Rumus struktur adenosin trifosfat (ATP) |
Komposisi Kimia
ATP terdiri dari adenosina dan tiga gugus fosfat. Rumus empirisnya adalah C10H16N5O13P3, dan rumus kimianya adalah C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H, dengan bobot molekul 507.184 u. Gugus fosforil pada AMP disebut gugus alfa, beta, and gamma fosfat.
 |
| Model molekul ATP |
ATP dapat dihasilkan melalui berbagai proses selular, namun seringnya dijumpai di mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif dengan bantuan enzim pengkatalisis ATP sintetase. Pada tumbuhan, proses ini lebih sering dijumpai di dalam kloroplas melalui proses fotosintesis. Bahan bakar utama sintesis ATP adalah glukosa dan asam lemak. Mula-mula, glukosa dipecah menjadi asam piruvat di dalam sitosol dalam reaksi glikolisis. Dari satu molekul glukosa akan dihasilkan dua molekul ATP. Tahap akhir dari sintesis ATP terjadi dalam mitokondria dan menghasilkan total 36 ATP.
ATP dalam tubuh manusia
Jumlah total ATP dalam tubuh manusia berkisar pada 0,1 mol. Energi yang digunakan oleh sel manusia untuk melakukan hidrolisis dapat berjumlah 200 hingga 300 mol ATP per hari. Artinya, setiap molekul ATP didaur ulang sebanyak 2000 hingga 3000 kali setiap hari. ATP tidak dapat disimpan, karenanya sintesis harus segera diikuti dengan penggunaan. ATP dapat disimpan sebagai ATP-PC
Trifosfat lain
Sel juga memiliki trifosfat nukleosida mengandung energi tinggi yang lain, seperti GTP. Energi dapat dengan mudah ditransfer antar trifosfat-trifosfat ini dengan ATP melalui reaksi yang dikatalisis oleh nukleosida difosfokinase: Energi dilepaskan ketika terjadi hidrolisis terhadap ikatan-ikatan fosfat berenergi tinggi. Energi ini dapat digunakan oleh berbagai macam enzim, protein motor, dan protein transpor untuk melangsungkan kehidupan sel. Selain energi, hidrolisis akan melepaskan fosfat anorganik dan ADP yang dapat dipecah lagi menjadi satu ion fosfat dan AMP. ATP juga dapat langsung dipecah menjadi adenosina monofosfat dan pirofosfat.
Reaksi ADP dengan GTP
ADP + GTP \to ATP + GDP
Belakangan ini banyak dibicarakan kemungkinan menggunakan ATP sebagai sumber energi untuk nanoteknologi dan implan sehingga peralatan seperti alat pacu jantung buatan tidak lagi memerlukan baterai.
Peran biokimia dan fisiologi
Peran ATP yang paling banyak dikenali orang adalah sebagai pembawa energi, dalam bentuk yang tertukar sebagai ATP dan ADP. Fungsi ini berlangsung di berbagai kompartemen sel, tetapi kebanyakan terjadi pada sitosol (ruang di dalam sitoplasma yang berisi cairan kental). Sebagai pembawa energi, ATP juga banyak dijumpai pada mitokondria.
ATP dan nukleosida trifosfat lainnya dapat berada di luar sel, menempati matriks ekstraselular. Di sini mereka berperan sebagai agen signaling yang merespon perubahan lingkungan atau gangguan dari organisme lain untuk kemudian ditangkap oleh reseptor pada membran sel. Mekanisme ini belum banyak dipelajari dan diketahui terjadi pada hewan dan, ternyata, juga pada tumbuhan.
Sumber: