Fosforilasi oksidatif

~ adalah suatu proses mitokondria. ATP yang disintesis dibebaskan kedalam matrik mitokondria. ATP dipindahkan secara aktif ke sitosol oleh suatu protein, ATP/ADP translokase.

Respirasi berawal dari oksidasi bahan bakar dalam jumlah metabolik yang memindahkan elektron

Fosforolasi oksidatif

~ merupakan proses pembentukan ATP akibat transfer elektron dari NADH atau FADH2 kepada O2 melalui rangkaian pengemban elektron. Proses ini merupakan sumber utama pembentukan ATP pada organisme aerob.

Konsep nya sederhana: Aliran elektron dari NADH atau FADH2 ke O2

melalui kompleks-kompleks protein, yang terdapat pada membran dalam mitokondria, akan menyebabkan proton terpompa keluar dari matrik mitokondria, terbentuk kekuatan daya gerak proton yang terdiri dari gradien pH dan potensial listrik transmembran. Sintesis ATP terjadi bila proton mengalir kembali ke dalam matriks mitokondria melalui suatu kompleks enzim. Jadi Oksidasi dan Fosforilasi terangkai melalui gradien proton melintasi membran dalam mitikondria.

Fosforolasi oksidatif Pada intinya, dalam fosforilasi oksidatif,

daya gerak elektron diubah menjadi daya gerak proton dan kemudian menjadi potensial fosforilasi. Fase pertama, dilaksanakan oleh tiga pompa proton yang digerakkan elektron, yaitu NADH-Q reduktase, sitokrom reduktase, dan sitokrom oksidase. Fase kedua fosforilasi oksidatif dilaksanakan oleh ATP sintase, suatu susunan pembentuk ATP yang digerakkan melalui aliran balik proton ke dalam matriks mitokonria. Fosforilasi oksidatif dengan gablang menunjukkan bahwa gardien proton merupakan alat tukar energi bebas yang berlaku dalam sistem biologis.

Fosforolasi oksidatif ~ pada Eukariota berlangsung dalam

mitokondria Mitokondria merupakan organel bentuk

lonjong, dengan ukuran panjang < 2 mikrometer dan diameter 0,5 mikrometer. Kennedy & Albert menemukan bahwa: mitokondria mengandung susunan pernafasan, enzim-enzim siklus kreb dan enzim-enzim oksidasi asam lemak. Mitokondria memiliki dua sistem membran, membran luar dan membran dalam yang berlipat-lipat. Fosforilasi oksidatif berlangsung dalam membran dalam mitokondria, sedangkan sebagian besar reaksi siklus kreb dan oksidasi asam lemak berlangsung di dalam matriks.

Gambaran umum respirasi seluler

Fosforolasi oksidatif

,,,,,,,,,,,,Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di luar

mitokondria dalam sitosol. Siklus Krebs dan rantai transpor elektron ditempatkan di dalam mitokondria. NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron, yang ada di dalam membran krista. Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler. Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat-substrat.

Enzim menurunkan rintangan energi

Tanpa mempengaruhi perubahan energi bebas (∆G) untuk reaksi itu, suatu enzim akan mempercepat reaksi dengan cara mengurangi pendakian puncak bukit menuju ke keadaan transisi. Kurva hitam menunjukkan urutan reaksi tanpa adanya enzim; kurva merah menunjukkan urutan reaksi

dengan tambahan suatu enzim.

Kemajuan reaksi

Energ

i bebas Reakta

n

Produk

EA tanpa enzim

EA dengan

enzim

Fosforolasi oksidatif

Siklus ATP

Energi yang dibebaskan melalui reaksi perombakan (katabolisme) dalam sel digunakan untuk memfosforilasi ADP, yang akan meregenerasi ATP. Energi yang tersimpan dalam ATP akan

menggerakkan sebagian besar kerja seluler. Dengan demikian, ATP mengkopel proses-proses dalam sel yang menghasilkan energi sel

dengan proses yang mengkonsumsi energi.

Fosforolasi oksidatif

Fosforlasi oksidatif

Energi dari transfer elektron yang digunakan untuk mengubah ADP dan Pi menjadi ATP melalui proses yang dikenal sebagai fosforilasi oksidatif.

Enegi yang berasal dari oksidasi bahan bakar dirubah menjadi ikatan fosfat berenergi tinggi ATP melalui proses fosforilasi oksidatif.

Teori kemiosmotik fosforilasi oksidatif Resporasi berawal dengan oksidasi bahan

bakar dalam jalur metabolik yang memindahkan elektron ke NAD+ dan FAD. Pada fase kedua respirasi, energi yang tersedia dari reoksidasi NADH an FAD(2H) oleh O2 diubah menjadi ikatan fosfat berenergi tinggi pada ATP oleh proses fosforilasi oksidatif. Pemahaman kita saat ini mengenai proses ini didasarkan pada teori kemiosmotik, yang mengajukan bahwa energi untuk sintesis ATP dihasilkan oleh gradien proton melintasi membran mitokondria bagian dalam.

Fosforilasi oksidatif Pandangan umum mengenai fosforilasi oksidatif.

Energi untuk sintesis ikatan fosfat berenergi tinggi pada ATP disediakan dari oksidasi NADH dan FAD(2H) oleh rantai transpor elektron, yang memindahkan elektron secara bertahap dari NADH dan FAD(2H) ke O2 . Rantai transpor elektron adalah urutan pembawa pemindah-elektron yang terutama terikat pada protein yang terbenam dalam membran mitokondria bagian dalam. Pembawa ini menerima elektron dari tetangganya yang tereduksi dan memberikan elektron tersebut ke tetangga disebelahnya yang teroksidasi, sampai akhirnya elektron diterima oleh O2. masing-masing penerima elektron yg berikut berada pada tingkat energi paling rendah (potensial reduksi yang lebih posistif) sehingga sewaktu elektron melewati rantai terjadi pembebasan energi

Prinsip teori kemiosmotik Teori kemiosmotik menyatakan bahwa energi yang tersedia dari oksidasi menimbulkan potensi elektro kimia melalui proses

pemompaan proton, dan bahwa energi dalam potensial elektrokimia

ini dapat diubah menjadi ikatan fosfat berenergi tinggi pada ATP.

Fosforilasi oksidatif Penggabungan sintesis ATP dengan transpor

elektron melalui gradien proton transmembran menghasilkan suatu mekanisme pengatur dimana kecepatan sintesis ATP dapat mengontrol kecapatan aliran elektron. Akibatnya kecepatan konsumsi oksigen diselaraskan dengan kecepatan penggunaan ATP. Apabila sintesis ATP dan transpor elekron “tidak digabung-kan” atau adaya suatu senyawa kimia, energi dari rantai transpor elektron dirubah menjadi panas.

Fosforilasi oksidatif Proses fosforilasi oksidatif ini adalah

bagian dari mekanisme dalam sel yang bekerja untuk penyimpanan energi (= energi conservation) atau pengikatan energi (= energi capture). Pengikatan energi juga berasal dari katabolisme glokosa menjadi asam laktat dalam rangkaian reaksi yang dikenal sebagai jalan Embden-Meyehof dari glikolisis; dimana per molekul glukosa yang di katabolisma terjadi pembentukan 2 gugus fosfat berenergi tinggi, yaitu 2 mol ATP yang dibentuk dari ADP.

Fosforilasi oksidatif Penyakit genetik dan masalah lain pada

transpor elektron menyebabkan peningkatan kadar NADH. Sedangkan peningkatan konsentrasi NADH menghambat siklus asam trikarboksilat dan masuknya piruvat serta asam lemak ke dalam siklus tersebut, pirupat dirubah menjadi laktat, yang muncul di dalam darah, dan asam lemak tertimbun dalam jaringan sebagai trigliserida.

Fosforilasi oksidatif Sintesis ATP bergantung pada

integritas struktural membran mitokondria bagian dalam. Pada sindroma Reye, suatu penyakit yang disebabkan oleh ingesti aspirin setelah infeksi virus, mitokondria membesar, membengkak, dan mengalami keruskan membran. Gangguan metabolisme energi menyebabkan tubuh tidak mampu menggabungkan amonia ke dalam urea sehingga terjadi koma hepatikum.

Fosforilasi oksidatif Walaupun anemia defisiensi besi

ditandai oleh penurunan kadar hemoglobin dan protein lain yang mengandung besi dalam darah, namun sitokrom yang mengandung dan pusat Fe-S pada rantai transpor elektron juga terpengaruh. Rasa lelah pada anemia defisiensi besi, sebagian terjadi akibat berkurangnya transpor elektron untuk pembentukan ATP.

Fosforilasi oksidatif Selain efeknya pada transkripsi untuk enzim

yang terlibat dalam metabolisme energi, hormon tiroid juga mempengaruhi bioenergetik melalui efek yang kuat pada fosforilasi oksidatif mitokondria. Pada hiper-tiroidisme, efisiensi dengan energi yang berasal dari oksidasi bahan bakar ini adalah kurang bermakna dari pada normal. Mekanisme tepat belum diketahui, namun dari peningkatan pembentukan panas yang mencolok pada penderita hipertiroidisme, selalu mengeluh merasa panas dan berkeringat terus-menerus.

Fosforilasi oksidatif Bagaimana selama berolahraga

menyebabkan panas? kecepatan hidrolisis ATP meningkat.

Akibat peningkatan kecepatan sintesis ATP oleh ATP-sintase, proton masuk kedalam matriks, dan rantai transpor elektron terangsang. Konsumsi oksigen meningkat, juga jumlah energi yang hilang sebagai panas oleh rantai transpor elektron. Perangsangan terhadap rantai transpor elektron akibat terpisahnya fosforilasi oksidatif dan rantai transpor elektron juga meningkatkan konsumsi O2 dan menghasilkan panas, tetapi ATP tidak dihasilkan !

pustaka -. Biokimia / Stryer Lubert; alihbahasa, Mohamad

Sadikin, dkk, ; editor edisi bahasa Indonesia, Sjahbanar Soebianto Zahir, Evi Setiadi – Ed, 4-Jakarta: EGC, 2000.

- Biokimia kedokteran dasar : sebuah pendektan klinis / Daw B. Marks, Allan D. Marks, Collen M. Smit; alih bahasa, Brahm U. Pendit ; editor edisis bahasa Indonesia, Joko Suyono, Vivi Sadikin, Lydia I. Mandera. – Jakarta: EGC, 2000.

- Biologi / Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchell; alih bahasa, Rahayu Lestari…(et al); editor, Amalia Safitri, Lemeda Simarmata, Hilarius W. Hardani. – Jakarta: Erlangga, 2002.

- Biologi Molekuler Sel / Bruce Alberts…(et al,); alih bahasa, Alex Tri Kantjono. Ed.2. – Jakarta: Gramedia Pustaka Utama, 1994.