BAB I Dasar-Dasar Biokimia -...

34
Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 1 BAB I Dasar-Dasar Biokimia

Transcript of BAB I Dasar-Dasar Biokimia -...

Page 1: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 1

BAB I

Dasar-Dasar Biokimia

Page 2: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 2

A. VITAMIN DAN KOENZIM Vitamin merupakan makanan tambahan (nutrien organik) yang dibutuhkan dalam jumlah kecil yang sifatnya tidak dapat disintesis oleh tubuh. Klasifikasi vitamin terdiri atas vitamin Larut lemak (vitamin A,D,E dan K) serta vitamin Larut air (vitamin B Kompleks dan C) A.Vitamin Larut Lemak

Vitamin larut lemak bersifat hidrofobik apolar, strukturnya merupakan derivat Isopren serta terikat protein dalam bentuk lipoprotein. Peranan vitamin larut lemak antara lain : 1. Vitamin A yang berperan sebagai fungsi penglihatan 2. Vitamin D yang berperan dalam Metabolisme kKalsium & fosfat serta sebagai prohormon 3. Vitamin E yang memiliki sifat antioksidan 4. Vitamin K yang berperan dalam proses pembekuan darah 1. Vitamin A Vitamin A mempunyai struktur poliisoprenoid dengan cincin sikloheksenil

Gambar 1A.1. struktur vitamin A

Vitamin A berasal dari provitamin A berupa β-Karotin dan karotinoid, selanjutnya menjadi aktif dalam bentuk derivat ester retinol yaitu retinol dan asam retinoat yang dapat disintesis di hati. Sumber Provitamin A diperoleh dari Semua sayuran dan buah-buahan berwarna terutama berwarna hijau serta seng untuk mempertahankan kadar vitamin A. Peranan vitamin A terutama adalah meningkatkan integritas jaringan epitel, retinal dan retinol berperan dalam mekanisme penglihatan, retinoid/karotinoid bersifat antioksidan, retinoat berperan dalam pertumbuhan dan diferensiasi (sintesis glikoptotein). Dapat berikatan dengan protein dalam bentuk CRBP sebagai pembentuk protein nukleus bersifat mirip hormon steroid dalam ekspresi gen.

Page 3: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 3

Gambar 1A.2. Reaksi Pembentukan vitamin A

Gambar 1A. 3 Pigmen Visual Rodopsin

2. Vitamin D

Vitamin D merupakan sterol di alam, serta merupakan prohormon steroid. Hormon yang

dibentuk adalah kalsitriol. Peranan vitamin D adalah dalam Metabolisme Kalsium dan Fosfat serta meningkatkan pertumbuhan dan resorpsi mineral dalam tulang (anti rakhitis). Sumber vitamin D yaitu berasal dari minyak hati ikan, telur dan mentega.

Page 4: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 4

Gambar 1A.4 Sintesis Vitamin D dari Provitamin

Page 5: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 5

Gambar 1A.5 Pengaturan pembentukan Vit.D

3. Vitamin E (Tokoferol)

Struktur vitamin E terdiri atas Alfa tokoferol (5, 7, 8, trimetil tokol), Beta tokoferol (5,8 dimetil tokol ), gamma tokoferol (7,8 dimetil tokol) dan delta tokoferol (8 metil tokol). Pengangkutan Vitamin E melalui kilomikron dari jaringan ke hati dan pengeluaran dari hati melelui VLDL. Peranan vitamin E sebagai antioksidan terutama pada reaksi peroksida as.lemak tak jenuh ganda membrane yang membentuk radikal bebas

ROO’ + TOC-OH ROOH + TOCO’

ROO’ + TOC-O’ ROOH Tabel 1A.1 Radikal Bebas dan antioksidan

Page 6: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 6

Gambar 1A.6 Sinergistik Vitamin E dan selenium

4. Vitamin K

Gambar 1A. 7 Struktur vitamin K

Page 7: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 7

Peranan Vitamin K yaitu dalam proses pembekuan darah dalam mengkatalisis protrombin oleh hati, sebagai antidotum dalam mendetoksikasi obat dikumarol (antikoagulansia). Berperan dalam mensintesis protein tulang menjadi osteokalsin. Sumber vitamin K adalah sayuran berdaun hijau tua (bayam), kacang polong, padi-padian, tomat, keju, kuning telur dan hati Siklus Vitamin K Peran vitamin K berperan dalam pembekuan darah dibantu oleh beberapa enzim melalui siklus vitamin K yaitu :

1. monooksigenase 2. Karboksilase 3. 2,3-epoksida reduktase 4. Reduktase

Gambar 1A.8 Siklus vitamin K

Glu = Glutamat, Gla = γ Karboksi glutamate, Hidrokuinon Epoksida B. Vitamin Larut Air Vitamin B Kompleks sifatnya larut dalam air. Vitamin B diekskresikan dalam urin sehingga tidak terjadi penimbunan atau bersifat Non-toksik. Vitamin B esensial meliputi: Tiamin (B1), Riboflavin (B2), Niasin (as.nikotinat atau Nikotinamida (B3)), Asam Pantotenat (B5),

Page 8: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 8

Piridoksin (Piridoksal atau Piridoksamin (B6)), Biotin, Kobalamin (B12) dan Asam Folat (As.Pteroiglutamat).

1. Tiamin

Gambar 1A.9 Tiamin dan Tiamin Pirofosfat Tiamin Pirofosfat merupakan tiamin aktif menghasilkan ATP berasal dari otak dan hati.Peranan tiamin pirofosfat sebagai koenzim dalam pemindahan gugus aldehid melalui reaksi :

1. Dekarboksilasi oksidatif asam -keto

(-ketoglutarat, piruvat, -keto analog dari asam amino :leusin,isoleusin dan valin) 2. Transketolase Lintasan pentosa fosfat

Gambar 1A. 10 Karbon reaktif tiasol

Page 9: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 9

Defisiensi tiamin menyebabkan karbon reaktif terhadap tiazol membentuk karbanion, menyebabkan peningkatan karbon piruvat akibatnya terjadi penumpukan piruvat, gula pentosa dan asam amino. Makna patologisnya menimbulkan penyakit beri-beri. 2. Riboflavin Struktur riboflavin mengadung gula alkohol yaitu ribitol, flavin dan cincin isoaloksazin heterosiklik.

Gambar 1A.11 Struktur riboflavin

Riboflavin aktif dapat terjadi bila cahaya menguraikan koenzim flavoprotein menjadi Flavin mononukleotida (FMN) dan Flavin Adenin dinukleotida FAD. Selain itu mengikat logam dalam bentuk metaloflavoprotein serta mempunyai reaksi yang tergolong oksidoreduktase. Peranan Riboflavin adalah dalam reaksi :

1. Oksidase asam -amino oleh deaminase 2. Xantin Oksidase pada penguraian purin 3. Aldehid dehidrogenase pada penguraian aldehid 4. Gliserol 3 fosfat dehidrogenase pada pengangkutan di mitokondria 5. Suksinat dehidrogenase pada siklus asam sitrat 6. Asil KoA dh & flavoprotein pada asam lemak

7. Dihidrolipol dehhidrogenase pada dekarboksilasi oksidatif piruvat, -ketoglutarat 8. NADH dehidrogenasi pada pembentukan FMNH2 dan FADH2 rantai respirasi di

mitokondria Dalam kondisi normal FMN dan FAD pada rantai respirasi mitokondria tereduksi menjadi FMNH2 dan FADH2. Namun bila defisiensi ribovlavin FMNH2 dan FADH2 akan menajdi berkurang

Page 10: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 10

3. Niasin

Gambar 1A.12 Sintesis nikotinamida dari triptofan

Page 11: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 11

Gambar 1A.13 Regulasi sintesis nikotinamida

Gambar 1A. 14 Bentuk nikotimida tereduksi

Page 12: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 12

NiasinAktif dalam bentuk koenzim Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) dan Nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP). Metabolisme karbohidrat, lipid dan Protein (Asam Amino) membutuhkan NAD dalam reaksi oksidoreduksi pada lintasan oksidatif (SAS) dan NADP dalam reaksi reduktase atau dehidrogenase pada reaksi pentosa fosfat.

4. Asam Pantotenat

Gambar 1A.15 Struktur asam pantotenat

Gambar 1A.16 Biosintesis Koenzim A

Page 13: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 13

Gambar 1A.17 Sintesis asetil-KoA Peranan KoA yaitu dalam siklus asam sitrat, sintesis asam lemak, sintesis kolesterol, oksidasi dan asetilasi.

5. Vitamin B6 (Piridoksin, Piridoksal dan Piridoksamin)

Gambar 1A.18 Bentuk vitamin B6

Page 14: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 14

Gambar 1A.19 Sintesis Piridoksal fosfat

Piridoksal Aktif dalam bentuk piridoksal fosfat, yang mempunyai peranan dalam metabolism asam amino sebagai kombinasi basa antara aldehid dan amino pada asam alfa amino; mempercepat transaminasi ikatan amino karbon; dekarboksilasi dan aktivitas treonin aldolase serta berperan sebagai fosforilase pada reaksi glikogenolisis.

6. Biotin Biotin merupakan derivat imidazol yang disintesis oleh bakteri, membentuk biotin aktif dalam bentuk karboksi biotin. Peranan karboksi biotin yaitu adanya beberapa enzim yang aktivitasnya tergantung pada biotin antara lain piruvat karboksilase, asetil KoA karboksilase, propionil KoA karboksilase dan β-metilkrotone koA karboksilase

Page 15: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 15

7. Vitamin B12 (Kobalamin)

Vitamin B12 terdapat cincin coorin dimana ion Ca+ berada ditengah, serta disintesis oleh mikroorganisme pada manusia dalam bentuk metilkobalamin, adenosil kobalamin dan hidroksi kobalamin.

Gambar 1A.20 Kobalamin

Bentuk aktif dari kobalamin yaitu metil kobalamin dan deoksiagnosilkobalamin . Peranan kobalamin yaitu dalam reaksi lintasan konversi propionat (siklus asam sitrat), reaksi glukoneogenesis dan sintesis purin dan pirimidin atau asam nukleat dalam perubahan homosistein menjadi metionin atau perubahan metil tetrahidofolat menjadi tetrahidrofolat

Gambar 1A.21 Peran Kobalamin

Page 16: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 16

8. Asam Folat atau Folasin

Gambar 1A.22 Struktur asam folat

Bentuk aktif folasin berperan untuk reaksi oksidasi (metil, metilen, formilmino). Inhibitor asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Gambar 1A.23 Asam tetrahidrofolat

Page 17: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 17

B. FREE RADICAL, OSMOSIS END DIFUSI

Homolytic reactions

Equal splitting of a pair of valence electrons between joined atoms. Product is a free radical. A free radical is a chemical species with an unpaired valence electron Free radicals

Extremely reactive, environmental sources, metabolic processes, superoxide (O2.), hydroxyl (OH.), hydrogen peroxide (H2O2.), singlet oxygen (O.) & nitricoxide (NO.) dan quenched by antioxidants. • Initiation : free radical first formed • Propagation : continued generation of free radicals in sequential manner. May lead to chain

reaction • Termination : ending of chain reaction dan two free radicals react together

Gambar 1B.1 Initiation, propagation dan termination

Page 18: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 18

Diffusion : movement of small particles like molecules and ions due to concentration gradient Osmosis : movement of water through membranes, from dilute to concentrated through Membrane

Gambar 1B.2 Osmosis

Page 19: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 19

C. OKSIDASI BIOLOGI Bioenergitika disebut juga termodinamika Biokimia merupakan ilmu pengetahuan yang mempelajari perubahan-perubahan energi yang menyertai reaksi-reaksi biokimia. Mekanisme perolehan energi dimana substrat/penyerapan cahaya oleh tumbuh-tumbuhan, dimana reaksi memerlukan tenaga (endergonik), misalnya pembentukan energi. Bioenergitika meliputi coupling eksergonik dan endergonik, tapi energi tidak diciptakan namun serah-terima, “energy-transducing membranes” dalam mitokondria. Oksidasi biologi yaitu transduksi energi melalui rangkaian reaksi enzimatik yang berlangsung di membran mitokondria lapis dalam. Dalam hal ini proses oksidasi biologi tidak hanya di mitokondria. Reaksi oksidasi biologi berlangsung oksidasi yaitu pengeluaran elektron, reduksi dalam perolehan elektron, contohnya oksidasi ion ferro menjadi ferri serta oksidasi selalu disertai reduksi akseptor elektron. Reaksi respirasi pada bakteri anaerob yang hidup tanpa oksigen, pada manusia mutlak harus ada pasokan oksigen. Proses respirasi ini merupakan proses pengambilan energi dalam bentuk ATP hasil reaksi Hidrogen dan Oksigen membentuk Air oleh enzim oksigenase. Efek samping reaksi respirasi obat, polutan, karsinogenik (Xenobiotik). Potensial redoks dalam hal ini memprediksi arah aliran elektron, pertukaran energi bebas sebanding dengan kecenderungan reaktan untuk memberi atau menerima elektron melalui enzim golongan oksidoreduktase.

Tabel 1C.1 Enzim golongan oksidoreduktase

Oksidoreduktase diklasifikasi menjadi : 1. Oksidase 2. Dehidrogenase a. Aerobik dehidrogenase b. Anaerobik dehidrogenase 3. Hidroperoksidase 4. Oksigenase

Page 20: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 20

1. Oksidase

Oksidase mempunyai sifat mengkatalisis pembebasan H dari substrat, memerlukan aseptor hanya O2, reaksinya memerlukan Cu serta menghasilkan air (H2O), kecuali pada urikase dan monoamin oksidase H2O2.

Gambar 1C.1 Reaksi oksidase

Oksidase memelukan logam dalam reaksinya, antara lain berperan dalam reaksi sitokrom oksidase (Sit.a3/ Sit.aa3), Sit. Aa3 yang terdiri 3 molekul Heme memerlukan Fe dan Cu. Inhibotor oksidase CO, Sianida, Hidrogen sulfida. Contoh reaksi oksidase antara lain sitokrom oksidase (enzim pernafasan), fenolase (tirosinase) dalam pembentukan dopa dan melanin (met.tirosin), urikase dalam reaksi oksidasi asam urat menjadi alantoin. Monoamin oksidase dalam reaksi oksidasi epinefrin dan tiramin. 2. Dehidrogenase

Dehidrogenase berfungsi dalam pemindahan hidrogen dari substrat satu ke substrat

lainnya dalam reaksi oksidasi reduksi yang terangkai (reversibel) ex. Glikolisis fase anaerob serta komponen rantai respirasi pengankutan elktron dari substrat ke oksigen. 2.a. Aerobik dehidrogenase Aerobik dehidrogenase bersifat katalisis pembebasan H dari substrat, memerlukan aseptor O2 dan metilen Blue. Aerobik dehidrogenase memerlukan koenzim flavoprotein yaitu flavin mononukleotida FMN dan Flavin adenin dinukleotida(FAD) serta berikatan dengan logam dalam bentuk metaloflavoprotein (Fe dan Mo), dalam reaksinya menghasilkan H2O2.

Reaksi :

Page 21: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 21

Gambar 1C.2 Reaksi aerobic dehidrogenase

Contoh Aerobik dehidrogenase

D-amino acid dehidrogenase (D-amino acid oksidase) memerlukan FAD L-amino acid dehidrogenase (L-amino acid oksidase) memerlukan FMN Xantin dehidrogenase (xantin oksidase) memerlukan FAD dan Mo pada reaksi

metabolism basa purin menjadi asam urat Aldehid dehidrogenase memerlukan FAD, Mo dan Fe Glukosa oksidase memerlukan FAD

2.b. Anaerobik Dehidrogenase

Anaerobik dehidrogenase bersifat membebaskan H dari substrat, tidak mengandung O2 sebagai akseptor H. Anaerobik dehidrogenase berperan dalam :

a. Diluar rantai pernafasan (anaerobik) AH2 (red) Carier (oks) BH2(red) A(oks) Carier.H2(red) B(oks)

b. Komponen rantai pernafasan (proses pemindahan elektron secara bertahap dari substrat ke oksigen)

AH2 (red) Carier (1) Carier.H2 Carier(2) BH2(red) A(oks) Carier.H2(red) Carier (2) Carier.H2 B(oks) Contoh reaksi anaerobik dehidrogenase yaitu

Dehidrogenase yang memerlukan NAD dan NADP (derivate Vitamin asam nikotinat) dan Zn, missal malat dehidrogenase berfungsi menarik H dari malat

Dehidrogenase yang memerlukan riboflavin, FMN, FAD dalam rantai pernafasan (suksinat dehidrogenase, asil KoA dehidrogenase, alfa-glisero-3-fosfat dehidrogenase dan NADH dehidrogenase di mitokondria sebagai bagian dari rantai respirasi

Sitokrom anaerobik dehidrogenasi dalam mengangkut elektron dari falvoprotein ke sitokrom oksidase (Sit b, Sit c1, sit c, sit a dan sit a3)

Page 22: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 22

3. Hidroperoksidase Hidroperoksidase menggunakan H2O2 sebagai substrat :

a. Peroksidase dalam susu, leukosit, trombosit memerlukan akseptor elektron misalnya askorbat, kinon dan sitokrom.C serta memerlukan Fe

b. Katalase merupakan hemoprotein (4 gugus hem) dalam darah, susmsum tulang, mukosa, ginjal dan hepar

Peran : O2 → H2O2 → H2O dan 1/2O2 aerobik dh katalase Fungsi hidroperoksidase

Melindungi tubuh dari penumpukan peroksida yang berbahaya merusak membran yang menyebabkan kanker

Pada Eritrosit terdapat glutation peroksidase, reaksinya berikatan dengan selenium, bersifat sebagai penghancur peroksida dan hidroperoksida lipid serta Hb dari oksidasi peroksida

Gambar 1C.4 Reaksi Katalase dan Peroksidase 4. Oksigenase

Oksigenase mengkatalisis pemindahan oksigen serta inkoporasi oksigen ke dalam molekul substrat dalam reaksi : a. Dioksigenase (oxygen transferase) mengkatalisis penggabungan kedua atom dari molekul O2

dengan molekul substrat A + O2 → AO2 Contoh reaksi homogentisat dioksigenase dalam hepar dan L-triptofan dioksigenase dalam

hepar b. Monooksigenase (hidroksilase) bersifat mengkatalisis inkorporasi satu atom saja dari

molekul O2 ke dalam substrat. Satu atom lagi direduksi menjadi air AH + O2 + zH2 → A-O2 + H2O → z

Page 23: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 23

Peranan monooksigenase yaitu dalam sintesis kolesterol, transformasi kolesterol menjadi hormon steroid serta menghasilkan NADPH. Monooksigenase dapat menghidroksilasi obat-obatan (detoksikasi) dengan reaksi sebagai berikut : Obat-H + O2 + 2Fe2+ (P-450) + 2H+ → obat-OH + → H2O + 2Fe3+ (P-450) Obat yang dapat didetoksikasi oleh monooksigenase adalah morfin, alkohol, anilin dalam reaksi alkohol dehidrogenase (NAD) dalam oksidase alkohol serta katalase dalam peroksisom dalam memecah H2O2 dalam mengoksidasi alkohol. MEOS (microsomal ethanol oxidizing system)

MEOS bersifat katalisis etanol di hepar dengan bantuan NADPH, O2 dan sit.P450 dan lcohol bersaing dengan obat-obatan untuk berikatan dengan monooksigenase, akibatnya jumlah lcohol meningkat dan menjadi toksik obat-obatan meningkat. Obat yang dimetabolisme dalam sistem Hidrksilase yaitu benzpiren,aminopirin, anilin, morfin, benzfetamin; fenobarbitol dalam menimbulkan pembentukan enzim mikrosomal dan sit.P450; siklus Sit.P450 mikrosom terdapat pada organ korteks adrenal, testis, ovarium, plasenta, biosintesis steroid. Di korteks adrenal dalam sit P450 6 kali lebih banyak dari pada rantai respirasi.

Gambar 1C.5 Siklus Hidroksilase

Mekanisme sel untuk perlindungan tubuh yaitu superoksid dismutase (SOD) dapat memusnahkan radikal O2-- -, didalam sitosol dimana SOD mgd Cu2+ dan Zn2+ , dimitokondria

Page 24: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 24

SOD mengandung Mn2+ , dimana katalase akan memecah H2O2. Glutation peroksidase mereduksi peroksida dan antioksidan tokoferol dapat memusnahkan radikal dan mengurangi keracunan yang diakibatkan oleh O2-- - Reaksi Perlindunngan Sel terhadap radikal bebas 2O2 -- + 2H+ → H2O2 + O2 (peroksidase) H2O2 → 2H2O + O2 (katalase) H2O2 + 2GSH → GSSG + 2H2O (glutation peroksidase) Metabolisme Superoksida terjadi bila oksigen dapat berubah menjadi zat yang toksik melalui pembentukan radikal dan molekul yang sangat reaktif, anion superoksida (O2

--) (dihasilkan akibat radiasi, oksidasi xantin mjd asam urat olah xantin oksidase); H2O2 dan radikal hidroksil (HO--) (dihasilkan aerobik dehhidrogenase dan SOD. Efek radikal bebas menyerang Lipid tak jenuh, protein dan DNA. Perubahan struktur membran sel darah merah, paru-paru dan otak. Fe dalam Hb teroksidasi metabolisme Hb yang tidak dapat mengangkut O2. Lipid hidroperoksida inhibitor enzim tertentu dalam membran dan sel. Contohnya membran sel darah merah dalam kerusakan lipid. Hidroperoksida dalam sel darah merah cepat terdegradasi menjadi anemia

Gambar 1C. 6 Efek Sianida

Page 25: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 25

D. pH, BASE-ACID AND BUFFER SYSTEM

A simple definition of acids and bases is acids have H+ ions, alkalis have OH- ions. Strictly though : acids are substances that form H+ ions when added to water, alkalis are substances that form OH-(hydroxyl) ions when added to water. Valances: we have begun to introduce some more complex ions here such as the hydroxyl ion (OH-). Before going any further we need to befamiliar with the valences of some other common compound ions. Table 1D.1 Common Valance Values

Name Formula Valency

Hydroxide OH -1

Sulphate SO4 -2 -2

Nitrate NO3 -1 -1

Carbonate CO3 -2 -2

Hydrogen HCO3 -1 -1

Phosphate PO4 -3 -3

Strength of Acids & Alkalis • pH is a measure of how acid or alkaline a substance is • The strength of an acid or alkali is determined by the degree to which it dissociates in water

to liberate either H+ or OH- ions • The greater the concentration of these ions in solution the stronger the acid or alkali

pH Values • pH 1 - 6 = acidic • pH 7 = neutral (e.g. water) • pH 8 - 14 = alkaline

Figure 1D. 1 pH Scale (Crowe et al. 2006)

Page 26: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 26

Regulation of pH • pH control within the body is crucial • Homeostatic mechanisms maintain the pH of blood between 7.35 and 7.45, slightly

more alkaline than pure water • Chemical reactions in the body are very sensitive to even small changes in acidity and

alkalinity • Any departure from the narrow limits of normal H+ and OH- concentrations can

greatly disrupt bodily functions • Indeed rising concentrations of H+ ions in body fluids would quickly lead to death

Figure 1D.2. Enzyme Activity (Crowe et al. 2006)

Measuring pH • All liquids/solutions are either acidic, neutral or alkaline • To determine the pH of a solution we use indicator paper which changes colour

depending on whether it is acidic, alkaline or neutral • Universal indicator paper – Yellow in slightly acidic solutions – Red in strongly acidic ones – Blue in mildly alkaline solutions – Purple when strongly alkaline • pH probe pH of Common Solutions Gastric juice 1.6, lemon juice 2.2, vinegar 2.8, orange juice 3.5, coffee 5.0, milk 6.4, pure water 7.0, blood 7.4, seawater 8.5 dan ammonia 11.0

Page 27: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 27

pH • pH is a measure of how acid or alkaline a substance is • The strength of an acid or alkaline is determined by which it dissociates in water

to liberate, H+ or OH- ions Acids • An acid is a compound that contains H+ • When dissolved in water the solution has a pH < 7 • Acidic solutions have a pH of less than 7 • The strongest acids have a pH of 1 and have the highest concentration of H+ ions • The weakest acids have a pH of 6 and have the lowest concentration of H+ ions

Figure 1D.4 Dissociation (Crowe et al. 2006)

Page 28: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 28

Figure 1D.5 Dissociation of Acids (Crowe et al. 2006)

Strong Acids Acid Formula Location/Use Hydrochloric acid, HCl Stomach, Sulphuric Acid H2SO4 Car batteries, Nitric acid HNO3 Fertilisers and explosives HCL • HCl has particular significance within the body • It is the acid found in the stomach • It has several functions, one of which is to kill bacteria that may enter the body with food • It is also important for the initiation of the digestive process (it triggers release of digestive

enzymes from the pancreas) • It is specifically needed for protein digestion Strong Acids • The strong mineral acids are highly corrosive • Contact with the skin can lead to severe burning Stomach • The stomach has a strong protective mucous membrane to protect the underlying epithelium

from these effects • Loss of integrity of this protective lining can lead to various disease states, which you will

become familiar with during your nutritional training. Dissociation of Strong Acids • A strong acid completely dissociates into ions • Leading to a strong concentration of H+ HCl → H+ + Cl-

Figure 1D.6 Strong acids (Crowe et al. 2006)

Page 29: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 29

Weak Acids • The organic acids are much weaker • Acetic acid, (vinegar) has a pH 3-4 • It is something that many use as an accompaniment to meals e.g. in salad dressings id Formula Location/use Carbonic acid H2CO3 Rain Ethanoic acid (acetic acid) CH3COOH Vinegar Dissociation of Weak Acids • A weak acid only partially dissociates into ions • It is in an equilibrium ( ) • Here is an example with ethanoic acid CH3CO2H H+ + CH3CO2 • For every 250 molecules of ethanoic acid only one molecule dissociates

Figure 1D.7 Weak acids (Crowe et al. 2006)

Figure 1D.8 Dissociation in Aqueous Environment (Crowe et al. 2006)

Dissolving in Water • Non-metal oxides tend to be acidic – CO2, SO2 & NO2 • These dissolve in water to produce carbonic acid, sulphuric acid and nitric acid respectively • Carbon dioxide exhalation is a major mechanism used to regulate pH in the body • The more CO2 exhaled, the less carbonic acid in the blood which raises the pH (reduces blood

H+ level) Bases and Alkalis Dissociation of Acids & Bases • The strength of an acid or bases is determined by their degree of dissociation into ions

Page 30: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 30

• Strong acids (HCl or H2SO4) completely dissociate into ions • Strong bases (NaOH or KOH) completely dissociate into ions Dissociation Constants • Dissociation constant is a quantitative expression of the relative strength of weak

acids and bases – Their tendency to ionise – Stronger acids have lower pK values • pK of an acid group is that pH at which the protonated and deprotonated species are

present at equal concentration Henderson-Hasselbach Equation • The relationship between pH, pKa and buffering action of any weak acid and its

conjugate base is explained by the Henderson-Hasselbach equation • ‘p’ value represents -log • pH 2 units below pKa acid ∼99% Protonated Buffers • Buffers resist changes in pH when H+ are consumed or produced – Maximum buffering capacity occurs at ± 1 pH unit either side of pK • Important physiological buffers include bicarbonate, orthophosphate and proteins

Figure 1D.8 Buffering Capacity of Blood

Page 31: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 31

Figure 1D.9.Titration Curve of Amino Acid

Page 32: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 32

CAIRAN DAN MINERAL

Cairan Fungsi air adalah berperan dalam reaksi-reaksi biokimia, media transport proses-proses

intra se, sebagai pelicin (Lumbrican) dan pengatur suhu tubuh dengan cara penguapan melalui paru-paru dan kulit.

Ruang air terdiri atas intrasel (50-60%) dan ekstrasel terdapat di plasma, limfe, cairan intersisial, jaringan penyambung, tulang rawan, kulit, tulang, cairan sekresi.

Gambar 1E. 1 Komposisi elektrolit plasma darah dan cairan intrasel

Perbedaan komposisi intrasel dan ekstrasel yaitu kalium merupakan kation utama dalam sel, sedangkan natrium kation utama di ekstrasel. Karena banyak senyawa organik yang terfosforilasi terdapat dalam sel sehingga fosfat adalah anion yang utama dalam sel, klorida merupakan anion utama di ekstrasel. Konsentrasi protein intrasel lebih tinggi dari pada plasma darah. Keseimbangan air normalnya tetap, fluktuasi 1%. Intake dan output perhari rata-rata 2750 mL. Kehilangan air yaitu air dibutuhkan untuk menggantikan cairan yang hilang melalui : kulit, paru-paru, sal pencernaan, ekskresi urea, garam-garam,soluosmotik ginjal (kehilangan obligatorik). Hal ini dipengaruhi : iklim, tingkat aktivitas, kesehatan, makanan. Pada suhu tinggi, kerja fisik berat, demam, diare pengeluaran cairan 2,5 L/jam.

Page 33: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 33

Tabel 1E.1 Keseimbangan air

Intake air bertujuan untuk mempertahankan keseimbangan cairan, semua air yang hilang harus diganti. Iklim sedang : 1 mL/kkal (dewasa) dan 15 mL/kkal (bayi). Mineral

Komponen utama molekul tubuh yaitu Carbon, Hidrogen, Oksigen, Nitrogen dan Sulfur. Mineral-mineral penting yaitu Kalsium, fosfor, Magnesium, Natrium, kalium dan klorida. Unsur runutan (trace element) dibutuhkan dalam jumlah sedikit yaitu kromium, kobalt, tembaga, yodium, besi, mangan, molibdenum, selenium dan seng, untuk mencegah kerusakan gigi (flour). Unsur-unsur tambahan tidak diketahui manfaatnya dalam tubuh yaitu Arsen, kadmium, nikel, silikon, timah dan vanadium. Mineral beracun yaitu timah hitam dan air raksa.

Absorpsi mineral, umumnya membentuk garam senyawa lain yang sulit larut (kecuali kalium dan natrium) harus berikatan dengan protein. Ekskresi melalui ginjal. Bila terjadi defisiensi disebabkan oleh malabsorbsi, pendarahan, berlebihan (besi), penyakit ginjal (kalsium) Dan bila kelebihan mineral menjadi toksik, sumber biasanya diperoleh dari makanan.

Tabel 1E.2 Transport unsur-unsur dalam plasma

Page 34: BAB I Dasar-Dasar Biokimia - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/38256/2/BAB 1... · asam folat yaitu trimetropin dan metotreksat (anti kanker).

Integrasi Biokimia dalam Modul Kedokteran (Endah Wulandari & Laifa Annisa Hendarmin) pg. 34

Tabel 1E.3 Ekskresi unsur-unsur