KATALASE*AntiOksidan Enzimatik*

KisendaG 0006200

Pendahuluan• Sel Eukariotik memiliki salah satu Organela sitoplasma yg disebut

peroksisom .:. Sel Eukariotik adalah Sel yang memiliki Nukleus ( inti sel) dan memiliki struktur kompleks tertutup membran.

• Peroksisom adalah organela yang terbungkus oleh membran tunggal dari lipid bilayer (2 lapis). Peroksisom dapat berasal dari Retikulum Endoplasma dan jumlahny bertambah banyak dengan membelah (Hoepfner D dkk, 2005).

Struktur dasar Peroksisom

* Peroksisom mengandung Oksidatif Enzim seperti Katalase, D-amino acid oxidase, dan uric acid oxidase. (Corpas FJ dkk,1992)

Pengertian• Oksidan adalah (electron acceptor) , yaitu senyawa-senyawa yang dapat

menarik elektron. Termasuk didalamnya adalah Radikal Bebas.• Antioksidan adalah senyawa yang dapat mengurangi, menahan dan

mencegah proses oksidasi (Schuler, 1990).

.:.Antioksidan Enzimatik yang dihasilkan tubuh antara lain:1. Superoksida Dismutase /SOD2. Glutathione Peroksidase3. Katalase

Antioksidan Enzimatik berperan penting, baik secara langsung dalam proteksi sel terhadap stres oksidatif, spesies oksigen reaktif (ROS), dan secara tidak langsung menjaga keseimbangan beberapa spesies oksigen toksik (Touati,1992).

.:.Kenaikan level spesies oksigen reaktif (ROS) seperti radikal bebas menimbulkan kondisi yang dinamakan stres oksidatif (Halliwell dan Gutteridge, 1989; Langseth, 1995).

• Kondisi stres oksidatif dapat diinduksi oleh berbagai faktor seperti kurangnya antioksidan dan kelebihan produksi radikal bebas. Keadaan ini dapat mempengaruhi proses-proses fisologis maupun biokimia tubuh, yang mengakibatkan terjadinya gangguan metabolisme fungsi sel dan dapat berakhir pada kematian sel. Oksigen reaktif dapat bereaksi dengan beberapa makromolekul seperti DNA, protein, dan lemak. Gangguan dan kerusakan tersebut dapat menginduksi terjadinya berbagai penyakit dan proses degeneratif seperti penuaan dan karsinogenesis (Ames and Shigenaga, 1992).

• Kondisi stres oksidatif mengakibatkan terjadinya kelainan morfologi dan peningkatan jumlah organel peroksisom pada ginjal kera Jepang (Wresdiyati dan Makita, 1995).

PembahasanMETABOLISME REDOKS di Dalam Tubuh• SENYAWA OKSIGEN REAKTIF

Senyawa oksigen reaktif, sesuai dengan namanya, berasal dari oksigen (O2). Organisme aerobik memerlukan oksigen untuk menghasilkan ATP, suatu senyawa yang merupakan sumber energi.melalui Proses fosforilasi oksidatif yang terjadi di mitokondria. Proses tersebut secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut :

NADH + 3H+ + O2 NAD+ + 2H2O + energi

ADP + P + energi ATP

Pada proses tersebut terjadi reduksi O2 menjadi H2O yang secara sederhana dapat ditulis sebagai berikut :

O2 + 4H+ + 4 e- 2H2O

Dari persamaan tersebut diatas mudah dilihat bahwa reduksi oksigen menjadi H2O merupakan pengalihan 4 (empat) elektron (4 electron transfer). Dalam keadaan tertentu pengalihan elektron tersebut berjalan kurang sempurna sehingga terbentuk senyawa-senyawa oksigen reaktif yang sangat berbahaya, yang akan merusak sel apabila tak dinetralkan. Senyawa Oksigen reaktif terjadi dalam keadaan yang disebut jejas oksidatif oxidative stress).

.:.REDUKSI OKSIGEN.:.Reduksi oksigen memerlukan pengalihan 4 (empat) elektron. Pengalihan ini tak dapat terjadi sekaligus, tetapi dalam 4 tahapan dan setiap tahap hanya melibatkan pengalihan satu elektron.Kondisi yang mengharuskan oksigen hanya dapat menerima satu elektron setiap tahap, bisa menyebabkan terjadinya senyawa-senyawa oksigen reaktif seperti : O-

2 (ion superoksida)

H2O2 (hidrogen peroksida), OOH (radikal peroksil), dan OH (radikal hidroksil)

Keterangan : : adalah elektron bebas/ elektron tidak berpasangan.

• Pembentukan senyawa-senyawa oksigen reaktif tersebut secara singkat dapat ditulis sebagai berikut : O2 + e O2 (ion superoksida)

O2 + e + H+ OOH (radikal hidroksil)

O2 + 2e + 2H+ H2O2 (hidrogen peroksida)

O2 + 3e + 3H+ OH (radikal hidroksil) + H2O

O2 + 4e + 4H+ 2H2O (Reaksi Sempurna)

*ion superoksida, radikal peroksil, hidrogen perolsida, dan radikal hidroksil terjadi karena pengalihan elektron yang kurang sempurna pada saat terjadi reduksi oksigen.

• Hidrogen Peroksida (H2O2).:.Secara alami dihasilkan oleh organisme sebagai produk-sampingan metabolisme oksidatif. Senyawa Oksigen Reaktif ini harus segera diubah menjadi senyawa yang tidak reaktif untuk mencegah kerusakan sel.

.:.Hampir semua mahkluk hidup (khususnya organisme aerob obligat dan fakultatif) memiliki enzim yang dikenal sebagai peroksidase, yang mengurai Hidrogen Peroksida (berkonsentrasi rendah) menjadi Air dan Oksigen.

• Kemampuan Oksidasi Hidrogen Peroksida sangat Kuat.Sehingga Hidrogen Peroksida dianggap sebagai Spesies Oksigen yang sangat Reaktif (highly reactive oxygen species/ highly ROS)

• Senyawa Hidrogen Peroksida biasa manfaatkan untuk desinfektan, antiseptik,bahan pengoksidasi, dan bahan bakar roket (Hill, C. N. (2001).

• KATALASE.:.Struktur Kimia Katalase.:.

• Katalase adalah suatu Tetramer dari 4 rantai polipeptida , setiap polipeptida memiliki lebih dari 500 rantai asam amino.

• Katalase mengandung 4 kelompok porphyrin heme (besi) yang memungkinkan enzim bereaksi dengan hidrogen peroksida.

• pH optimal untuk katalase pada manusia adalah sekitar 7• katalase yang diproduksi peroksisom sel digunakan untuk mengkatalisis

cepat ,menguraikan hidrogen peroksida menjadi gas oksigen dan molekul air.

*Merubah senyawa Reaktif (berbahaya) menjadi senyawa tidak reaktif*

Reaksi Katalase• Reaksi katalase dalam menguraikan hidrogen peroksida adalah:

2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2

Katalase juga dapat mengoksidasi racun yang berbedaseperti formaldehida (formalin) , asam format , fenol , dan alkohol .

Dalam Reaksinya, katalase menggunakan Hidrogen peroksida menurut reaksi berikut : H 2 O 2 + H 2 R → 2H 2 O + R

* mekanisme yang jelas dalam reaksi ini tidak diketahui.*

• Mekanisme lengkap katalase belum diketahui, namun diyakini reaksi berjalan dalam 2 tahap : 1) H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)

2) H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2

•keterangan : Fe(III)-E : heme yang melekat pada Enzime Fe(IV)-E(.+) : bentuk mesomerik dari Fe(V)-E , yang berarti Fe tidak teroksidasi sempurna menjadi +V, namun menerima beberapa “support elektron” dari ligan heme.

Setiap ion logam berat ( ex: kation tembaga ) akan bertindak sebagai inhibitor non-kompetitif pada katalase. Sedangkan racun sianida merupakan inhibitor kompetitif katalase, shg sangat mengikat heme katalase dan menghentikan kerja enzim.

• Gangguan peroxisomal acatalasia dapat tejadi karena berkurangnya peran katalase dalam tubuh.

Referensi• http://en.wikipedia.org/wiki/Catalase• http://middletownhighschool.wikispaces.com/Lysosomes+and+Peroxisomes• http://202.124.205.107/files/JTI031402twr.pdf• Bast, A. et al (1991) : Oxidants and Anti-oksidants : State of Art Am.J.Med.,91

Suppl.3C, Paper 3C-2S• Murray, R.K. : Harper’s Biochemistry, 22nd ed. Pp.142-143, Prentice-Hall

Internat.Inc.London, U.K.1990