OKSIDASI BIOLOGIS

BAB 1

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG MASALAH

Seperti yang telah diketahui bahwa makhluk hidup memerlukan energy yang

digunakan untuk pergerakan, pertumbuhan, sintesis biomolekul serta transport ion melintasi

membrane sel. Organisme akan menggunakan energy tersebut secara efisien untuk proses

hidup. Dalam rangka untuk menghasilkan energy, karbohidrat, lipid, asam amino dengan

melalui jalur metabolism yang berbeda akan dipecah dan menghasilkan sejumlah molekul

pembawa energy yang selanjutnya melalui proses oksidasi biologi.

Senyawa pembawa energy digolongkan menjadi 2, yaitu 1) low energy phosphates-

ADP, AMP, glukosa-1 phosphate- yang bertugas menangkap energy bebas dan high energy

phosphates (HEP)–kreatin fosfat, ATP, karbamoil fosfat, GTP, fosfoenol piruvat dan CTP-

yang membawa energy tinggi untuk diberikan kepada reaksi biokimia. Terdapat tiga sumber

utama senyawa HEP dalam konsevasi energy yaitu dari 1) proses glikolisis, 2) siklus asam

sitrat, dan 3) fosforilasi oksidatif.

NADH yang merupakan hasil dari siklus Krebs yang terjadi dalam mitokondria akan

digunakan dalam reaksi reduksi untuk menghasilkan ATP yang merupakan molekul

pembawa energy melalui proses fosforilasi oksidatif. Banyak manifestasi berkaitan dengan

adanya radikal bebas yang merupakan hasil dari proses oksidasi biologi seperti penuaan dini,

keganasan, namun mekanisme perjalanan penyakit tersebut masih sulit untuk dijelaskan.

Dari pembelajaran kita mengenai Oksidasi Biologi ini, maka penulis mengharapkan

agar kita semua mengetahui bagaimanakah oksidasi biologi dan hal-hal yang berkaitan

dengan oksidasi biologi tersebut. Dan dengan mempelajari hal ini, maka penulis

mengharapkan agar kita bisa menggunakan oksidasi biologi ini dalam kehidupan sehari-hari.

B.     TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui apakah itu aksidasi

biologis dalam biokimia, mengetahui kepentingan aksidasi dalam biomedik dan membahas

enzim apa saja yg terlibat di dalamnya.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN

Secara kimiawi, oksidasi di definisikan sebagai pengeluaran electron dan reduksi

sebagai penangkapan electron, sebagaimana di lukiskan oleh oksidasi ion fero menjadi feri e

(elektron) Fe 2+ ¬ Fe3+ Dengan demikian, oksidasi selalu disertai reduksi aseptor electron.

Prinsip ini osidasi – reduksi ini berlaku pada berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep

penting yang melandasi pemahaman sifat oksidasi biologi. kita ketahui bahwa banyak

oksidasi biologi dapat berlangsung tanpa peran serta molekul oksigen, misalnya :

dehidrogenasi.

Hukum termodinamika I dan II Kaidah pertama termodinamika:

Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi

total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi

perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat

dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi

kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya. 

Kaidah kedua termodinamika: Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus

meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau

keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem

mendekati keadaan seimbang yang sejati.

Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas

(ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam

persamaan: ΔG = ΔH – TΔS

Keterangan:

ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut. 

Di dalam kondisi reaksi biokimia, mengingat ΔH kurang lebih sama dengan ΔE, perubahan

total energi internal di dalam reaksi, hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan:

ΔG = ΔE – TΔS

Jika ΔG bertanda negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi bebas

(reaksi eksergonik). Jika ΔG sangat besar, reaksi benar-benar berlangsung sampai selesai dan

tidak bisa membalik (irreversibel).

Jika ΔG bertanda positif, reaksi berlangsung hanya jika memperoleh energi bebas

(reaksi endergonik). Bila ΔG sangat besar, sistem akan stabil tanpa kecenderungan untuk

terjadi reaksi. Peran senyawa fosfat berenergi tinggi dalam penangkapan dan pengalihan

energi Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan

energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan

proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya  Fe3+.

matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe2+  organismeSebaliknya heterotrofik,

memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul

organik kompleks. Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas

dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang

mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat.

Ada 3 sumber utama yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi.

a.       Fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah sumberterbesar dalam organisme aerobik.

Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam

mitokondria dengan menggunakan oksigen.

b.      Glikolisis Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua yang terjadi akibat pembentukan

laktat.

c.       Siklus asam sitrat Dalam siklus asam sitrat satu.

B.     KEPENTINGAN OKSIDASI DALAM BIOMEDIS

Pada kepentingan biomedis, fosforilasi oksidatif berguna untuk mempelajari proses

obat/racun yg dpt menghambat fosfolirasi oksidatif dan mempelajari kelainan bawaan

(miopati,encepalopati, dll).

Pemanfaatan Enzim Sebagai Alat Diagnosis

Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

1.      Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit

tertentu.

Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip

bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstrasel dalam

jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di

cairan ekstrasel. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga

mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan

tetap. Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih besar dari

yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat

diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel

secara besar-besaran. Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan

bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa radikal bebas,

infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan

mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel

imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang

sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah

sebagai berikut:

a.       Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke

glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum

yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah

b.      Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat

(normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan

sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan

peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

c.       Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali

menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

2.      Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari

petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa

petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan

enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih

spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur

kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan

ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai

berikut:

a.       Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat

digunakan untuk mengukur asam urat.

b.      Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang

dihasilkan bakteriPseudomonas fluorescens.

c.       Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol

dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan

oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.

3.      Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan

reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan

diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak

semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu,

pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi

dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh

penggunaannya adalah sebagai berikut:

a.       Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi

mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim

akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan

dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara

imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa

yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase,

fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

b.      Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat

atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak

dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan

dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

Pemanfaatan Enzim Di Bidang Pengobatan

Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat,

pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu

efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap

ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan.

1.      Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi

defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh manusia untuk mengkatalis rekasi-

reaksi tertentu. Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan

defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang

bersifat sementara dan bersifat menetap. [6] Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat

sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim

pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang

mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak,

karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease

yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida.[7] Adapun defisiensi enzim yang bersifat

menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic

mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat

defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu keadaan di mana

penderita mengalami kesulitan penggumpalan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat

defisiensi enzim-enzim terkait penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas

faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses

penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII

(Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer

gen yang mengkode faktor IX.[8] Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim-enzim

protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah.

2.      Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu digunakan

untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian efek yang merugikan dapat

dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran pengobatan,

dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi di mana

enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran.

Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan

senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat bersaing.

Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah:

a.       Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa

(acarbose), di mana akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan

situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah

amilum menjadi glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga

kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan.

b.      Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang mengatur pertukaran

H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na

akan diserap kembali ke dalam darah. Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu

azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga

pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar bersama

dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan

dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penumpukan cairan bebas di

ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga

kesetimbangan cairan tubuh.

c.       Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-

EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II,

sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk

menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA

dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor).

d.      Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim,

yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II). Ada obat atau senyawa tertentu yang

mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi

peradangan dan rasa sakit.

e.       Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang

berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat

oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan

sildenafil. Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma, pentoksifilin

digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki

relung kapiler, sedangkan sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga

aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat.

f.       Penyakit kanker merupakan penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebarannya. Salah

satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas.

Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan

pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan

formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam

folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak

berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang

membutuhkan asam glutamate. 6-aminomerkaptopurin juga dapat menghambat

adenilosuksinase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA).

g.      Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor

monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim monoamina oksidase yang

mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam

amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupakan enzim yang mengalami peningkatan

jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.

Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan

prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi

bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk

melindungi sel pejamu, sekaligus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik

adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-

penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme sebagai sasaran

kerja antara lain:

a.       Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat

mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini

membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri

dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam

glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan

untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat.

b.      Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu mikroorganisme di alam

bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari kolonisasi oleh mikroorganisme lain

dalam memperebutkan sumber daya, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin,

suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-

alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan

sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang

pecah.

c.       Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat

dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat

menghambat sintesis protein pada mikroorganisme.

3.      Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi

protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor, di mana apabila

mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor,

sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan

interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:

a.       Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada

hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa

yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menimbulkan efek pelemasan otot polos

dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai

β-blocker.

b.      Penggunaan antihistamin untuk tujuan tertentu. Histamin merupakan turunan asam amino

histidin yang berperan sangat luas, mulai dari neuromediator, mediator radang pada kapiler,

meningkatkan pembentukan dan pengeluaran asam lambung HCl, kontraksi otot polos di

bronkus, dan lain-lain. Tidak jarang ketika misalnya terjadi peradangan yang memicu

pengeluaran histamin, terjadi efek-efek lain seperti sakit perut dan lain-lain. Untuk itu

dikembangkan senyawa spesifik yang mampu bekerja sebagai pesaing histamin, yaitu

antihistamin. Dengan adanya antihistamin ini, maka respon yang ditimbulkan akibat kerja

histamin dapat ditekan.

C.     ENZIM YANG TERLIBAT DALAM OKSIDASI BIOLOGIS

Enzim yang terlibat dalam proses oksidasi dan reduksi dinamakan oksidoreduktase 

dalam uraian berikut, enzim oksidoreduktase dipilah menjadi 4 kelompok, yaitu:

1.      Enzim Okidase

Enzim Oksidase Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen 

Enzim oksidase mengatalisis pengeluaran hydrogen dari substrat dengan menggunakan

oksigen sebagai akseptor hidrogennya. Enzim-enzim tersebut membetuk air atau hydrogen

peroksida sebagai produk reaksi.

Sebagi Oksidase Mengandung Tembaga Sitokrom oksidase merupakan hemoprotein

yang tersebar luas dalam banyak jaringan, dengan gugus prostetik heme yang secara khas

ditemukan dalam mioglobin, hemoglobin, serta sitrokom lain. Enzim ini merupakan

komponem terakhir pada rantai pembawa (carrier) respiratorik yang ditemukan dalam

mitokondria dan dengan demikian bertanggung jawab atas reaksi pemindahan elektron yang

dihasilkan dari oksidasi molekul substrat oleh dehidrogenase kepada akseptornya yang

terakhir, yaitu oksigen. Gas karbon monoksida, sianida, dan hydrogen sulfide merupakan

racun bagi enzim sitokrom oksidase. Sifat yang berlainan sehubungan dengan efek karbon

monoksida serta sianida.

Penelitian yang lebih mutakhir menunjukkan bahwa kedua sitokrom tersebut

bergabung dengan sebuah protein tunggal, dan kompleks tersebut dikenal sebagai sitokrom. 

Oksidase Lain Merupakan Flavoprotein Enzim flavoprotein memiliki flavin mononukleotida

(FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai gugus prostetiknya. FMN dan FAD

biasanya terikat erat-tetapi tidak secara kovalen dengan masing-masing protein

apoenzimnya.banyak enzim flavoprotein mengandung satu atau lebih logam sebagai

kofaktoresensial dan dikenal dengan nama metaloflavoprotein. Enzim yang termasuk

kedalam kelompok enzim oksidase ini mencakup oksidase asam L-amino, suatu enzim terikat

–FMN yang ditemukan dalam ginjal dengan spesifisitas umum untuk deaminasi oksidatif

asam L-amino yang terdapat dialam.

Enzim xantin oksidase tersebar luas dan terdapat didalam susu,usus halus, ginjal, serta

hati. Enzim ini mengandung molibdenum dan mempunyai peranan penting dalam konversi

basa purin menjadi asam urat sebagai produk nitrogenosa akhir utama, bukan saja dari

metabolisme purin, tetapi juga dari katabolisme protein dan asam amino.Aldehid

dehidrogenase merupakan enzim terikat-FAD yang terdapat didalam hati mamalia. Enzim ini

merupakan metaloflavoprotein yang mengandung molibdenum serta besi nonheme dan

bekerja pada senyawa aldehid serta substret N-heterosiklik.

Mekanisme oksidase dan reduksi semua enzim ini bersifat sangat kompleks.meskipun

demikian, bukti-bukti menunjukkan bahwa reduksi cincin isoaloksazin berlangsung dalam 2

yahap lewat intermediat.

2.      Dehidrogenase

Dehidrogenase Tidak Dapat Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen 

Ada sejumlah besar enzim didalam kelompok ini. Enzim-enzim tersebut melaksanakan 2

fungsi utama:

a.       pemindahan hidrogen dari substrat yang satu kepada substrat yang lain dalam reksi oksidasi-

reduksi berpasangan . enzi dehidrogenase ini bersifat sangat spesifik untuk substratnya, tetapi

sering memakai koenzim atau pembawa hidrogen yang sama seperti enzim dehidrogenase

lain, misal, NAD. Karena reaksi berlangsung reversibel, sifat-sifat ini memudahkan senyawa

ekuivalen preduksi dipindahkan secara bebas didalam sel.

b.      sebagai komponem dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

3.      Hidroperoksidase

Enzim Hidroperoksidase Menggunakan Hidrogen Peroksida Atau Peroksida Organik

Sebagai Substrat. Ada dua tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini : peroksidase dan

katalase. Kedua tipe enzim ini ditemukan baik pada hewan maupun tumbuhan. Enzim

hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya.

Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkanradikal bebas yang selanjutnya akan

merusak membran sel dan keungkinan menimbulkan penyakit kanker serta aterosklerosis.

4.      Oksigenase

Enzim Oksigenase Mengatalisis Pemindahan Langsung Dan Inkorporasi Oksigen Ke

Dalam Molekul Substrat. Enzim oksigenase lebih berhubungan dengan sintesis atau

penguraian berbagai tipe metabolit dibandingkan mengambil bagian dalam reaksi yang

bertujuan memberikan enegi pada sel. Enzim-enzim dlam kelompok ini mengatalisis

inkorporasi (penyatuan) oksigen kedalam molekul substrat.peristiwa ini berlangsung melalui

2 tahap :

a.       pengikatan oksigen dengan enzim pada tapak aktif.

b.      reaksi saat oksigen yang terikat direduksi atau dipindahkan kepada substrat.

Rantai Respirasi Dan Fosforilasi Oksidatif

Mitokondria telah mendapatkan nama yang tepat sebagai “pusat tenaga”sel karena di

dalam organel inilah berlangsung seagaian besar peristiwa penangkapan energy yang berasal

dari oksidasi respiratorik, system daam mitokondria yang memasangkan respirasi dengan

proses pembentukan intermediate berenergi tinggi, ATP di sebut Fosforilasi Oksidatif.

1.      Sejumlah Enzim Spesifik bertindak sebagai penanda bagi kompartemen yang dipisahkan

oleh membran Mitokondria Mitokondra mempunyai membran eksterna yang bersifat

permeabel terhadap sebagian besar Metabolit, membran eksterna yang permeabilitas nya

selektif serta tersusun dalam bentuk lipatan atau Krista, serta matriks di dalam membran

interna tersebut. Membran eksterna dapat di hilangkan melalui reaksi dengan digitonin dan

dikarakterisasi oleh keberadaan monoamine oksidase, asil – koA sintetase, gliserofosfat

asiltransferase, serta fosfolipase A 2. Adenilkinase dan keratin kinase ditemukan dalam ruang

antar membran. Fosfolipid kardiolipid teronsentrasi di dalam merman interna.

2.      Rantai Respirasi Mengumpul Dan mengoksidasi Sejumlah Zat Ekvalen Pereduksi. Semua

energy bermanfaat yang di bebaskan selama oksidasi asam lemak serta asam amino, dan

hampir seluruh energy yang di lepaskan dari oksidasi karbohidratterdapat di dalam

mitokondria sebagai unsure ekivalen pereduksi (-H atau electron). Mitokondria mengandung

seri katalisator yang dikenal sebagai rantai respirasi. Yang mengumpulkan, Mengangkut

unsure ekivalen pereduksi dan mengarahkan kepada reaksi dengan oksigen untuk membentuk

air. Yang juga terdapat dalam mitokondria adalah rangkaian mesin untuk menangkap energy

bebas yang di lepas sebagai fosfat berenergi tinggi. Mitokondria juga mengandung berbagai

system enzim yang memang pada dasarnya bertanggaung jawab memproduksi sebagian besar

unsure ekuivalen pereduksi , yaitu enzim – enzim β – oksidasi dan siklus asam sitrat. Siklus

asam sitrat merupakan metabolism umum terakhir untuk oksidasi semua bahan mekanan

utama. Rantai respirasi dalam mitokondria terdiri atas sejumlah pembawa (carier) redoks

yang berjalan dari system dehidrogenase spesifik NAD, lewat semua substrat berhubungan

dengan rantai respirasi melalui dehidrogenase spesifik NAD; sebagian substrat karena

potensial redoksnya lebih positif (missal, fumarat/suksinat) berhubungan langsungdengan

protein flavoprotein dehidrogenase, yang pada giliranya akan berhubungan dengan enzim

sitikrom pada rantai respirasi. Telah jelas bahwa terdapat sesuatu pembawa tambahan dalam

rantai respirasi yang merangkaikan flavoprotein ke sitokrom b, anggota rantai sitokrom yang

memiliki potensial redoks paling rendah. Zat ini yang di namakan ubikuinon atau Q (koenzim

Q) terdapat di dalam mitokondria dalam bentuk kuinon teroksidasi pada keadaan aerob dan

dalam bentuk kuinon tereduksi pada keadaan anaerob. Q merupakan konstituen lipid

mitokondria: lipit lipit iterutama terdapat dalam bentuk fosfolipit yang menjadi bagian

mitokondria. Di dalam kloroplas. Semua zat ini dicirikan oleh rantai sampai piliisoprenoid.

Didalam mitokondria, Q terdapat dalam jumlah sitoikimetrik berlebihan jauh lebih besar

disbanding anggota lain respirasi, hal ini sesuai dengan fungsi Q yang bekerja sebagai

komponen mobil rantai respirasi yang mengumpulkan unsure ekivalen pereduksi kompleks

flavoprotein yang lebih terfiksasi dan mengantarkan kepada sitokrom. Komponen tambahan

yang ditemukan dalam sediaan rantai respirasi adalah protein besi – sulfur (FeS ; besi

nonhem) Unsur ini berikatan dengan flavonprotein (metaloplavoprotein) dan dengan

sitokrom b. sulfur dan za besi dianggap berperan dalam mekanisme oksidoreduksi antara

flavin dengan Q yang melibatkan perubahan pada hanya satu e’ tunggal dengan atom besi

menjalani oksidoreduksi antara Fe2+ dan Fe3+.enzim dehidrogenase menganalisis proses

perpindahan electron dari substrat kepada NAD rantai tersebut. Terdapat beberapa perbedaan

dalam menyelenggarakan proses ini asam α – ketopiruvat keteloglutara ,mempunyai system

dehidrogenase kompleks yang melibatkan lipoat dan FAD, sebelum electron dipindah kepada

NAD rantai respirasi. Pemindahan electron dari enzim dehidrogenase lain seperti L(+)-3-

hidroksiasil-KoA. D(-)-3-hidrosibutirat, prolin, glutamat, malat dan isositrat dehidrogenase

berPasangan langsung dengan NAD ‘pada rantai respirasi. NADH (reduksi) pada rantai

respirasi selanjutnya diksidasidasikan oleh enzim metaloflavoprotein – NADH

dehidrogenase. Enzim ini mengandung FeS dan FMN, terikat erat pada rantai respirasi dan

menghantarkan unsure ekivalen pereduksi kepada Q. Q juga merupakan titik pengumpulan

dalam rantai respirasi bagi unsur – unsur ekivalen pereduksi yang berasal dari substrat lain

yang berikatan langsung dengan rantai respirasi lewat enzim flavoprotein dehodrogenase.

Substrat ini mencangkup suksinat, kolin, gliserol 3-fosfat, sarkosin, dimetiglisi, dan asil –

KoA. Moietas (moiety) flavin semua enzim dehidrogenase ini adalah FAD. Elektron

mengalir dari Q, melalui rangkaian sitokrom yang terlihat dalam ke molekul oksigen.

Sitokrom tersusun dalam urutan poensial redoks yang meningkat. Gugus terminal sitokrom

aa3 (sitokrom oksidase) bertanggung jawab atas penggabungan terakhir sejumlah unsu

ekivalen pereduksi dengan molekul oksigen. System enzim ini ternyata mengandung

tembaga, suatu komponen yang ditemukan dalam beberapa enzim oksidase.

3.      Rantai respirasi menyediakan sebagian besar energy yang di tangkap di dalam metabolisme

ADP merupakan molekul yang ditangkap sebagian energy bebas dalam bentuk fosfat

berenergi tinggi, yang di lepas oleh proses katabolisme. ATP yang dihasilkan akan

menghanarkan energi. Jadi, ATP dapat disebut sebagai “penukar” energy pada sel. Pada

reaksi glikolisis , terjadi pengambilan netto langsung dan gugus fosfat berenergi tinggi , yang

setara dengan kurang lebih 103,2 kj/mol glukosa. (secara invivo, ΔG untuk sintesis ATP dari

ADP telah dihitung sebesar kurang lebih 51,6 kj/mol sehingga memungkinkan terdapatnya

reaktan dalam konsentrasi aktualdi dalam sel. Nilai ini lebih besar dari pada nilai ΔG0 untuk

hidrolisis ATP yang diperoleh dibawah konsentrasi standart 1,0 mol/L). karena 1 mol glukosa

menghasilkan kurang lebih 2870 kj pada pembakaran sempurna, energy kyang ditangkap

fosforilasi dalam proses glikolisis hana sedikit. Berbagai reaksi pada asam simsus asam sitrat

pada lintasan terakhir untuk oksidasi lengkap glukosa mencangkup satu tahap fosforilasi,

yaitu perubahan suksionil Ko-A menjadi suksinat kyang memungkinkan penangkapan

tambahan hanya dua fosfat berenergi tinggi permol glukosa. Semua reaksi fosforilasi yang di

uraikan terjadi pada tngkat substrat. Pemeriksaan terhadap mitokondria utuh yang melakukan

respirasi mengungkap bahwa kalau substrat teroksidasi lewat enzim dehidrogenase yang

terikat NAD dan rantai respirasi, kurang lebih 3 mol fosfat anorganik dan akan

diinkorporasikan ke dalam 3 mol ADP untuk membentuk 3 mol ATP per mol O₂ yang di

komsusi, yaitu rasio P : Oksidasi = 3.  Sebaliknya kalau substrat dioksidasi melalui

dehidrogenase yang terikat flavoprotein , hanya 2 mol ATP yang terbentuk , yaitu P :

Oksidasi = 2. Kontrol Respiratorik Menjamn Pasokan ATP Yang Konstan Laju respiratorik

mitokondria dapat dikontrol oleh konsentrasi ADP. Hal ini terjadi karena terjadi oksidasi dan

fosforilasi berpasangan secara erat dengan kata lain, oksidasi tidak dapat berlangsung lewat

ranotai respirasi bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi berlangsung lewat rantai respirasi

bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi fosorilasi ADP. Chance dan wiliams

menyebutkan 5 keadaan yang dapat mengontrol laju respirasi dalam mitokondria. Umumnya,

kebanyakan sel dalam kondisi istirahat berada dalam status 4 dan respirasi di control oleh

ketersediaan ADP. Jika kita menyelenggarakan kerja, ATP di ubah menjadi ADP. Jika kita

menylenggarakan kerja, ATP diubah menjadi ADP ehingga memungkinkan terjadinya lebih

banyak resprasi yang pada gilirannya akan memperbaharui persimpanan ATP. Dalam kondisi

terentu akan terlihat bahwa konsentrasi fsfat anorganik dapat pula mempengaruhi kecepatan

kerja rantai respirasi. Dengan semakan meningkatnya respirasi (seperti terjadinya pada saat

olahraga), sel akan mendekati status 3 atau 5 jika kapasitas antai respirasi menjadi jenuh atau

jika PO₂ turun dibawah nilai Km untuk sitokrom a₃. terdapatpula kemungkinan bahwa

pengangkut ADP/ATP yangmemudahkan pemasukan ADP sitosol ke dalam dan ATP ke luar

mitokondria, menjadi suatu penentu kecepatan respirasi mitokondria.

4.      Banyak racun menghambat rantai respirasi Sebagian besar informasi tantang rantai respirasi

diperoleh dari penggunaan inhibitor, dan sebaliknya, hal ini telah memberi pengetahan

mengenai mekanisme kerja beberapa jenis racun . untuk tujuan deskriptif, inhibitor dapat

dibagi menjadi inhibitor untuk rantai respirasi sendiri, inhibitor fosforilasi oksidatif, pemutus

pasangan fosforilasi oksidatif. Inhibitor yang menghentikan respirasi dengan menyekat rantai

respirasi berkerja pada tiga tempat. Tempat pertaa dihamba oleh olongan barbiturat seperti

amobarbitual, anti biotic pirisidin A, dan intektisida serta racun ikan rotenon. Semua inhibitor

ini mencegah oksidasi substrat yang berhubungan langsung dengan rantai respirasi lewat

enzim dehidrogenaseterikat NAD, dengan menyekat pemindahan dari FeS ke Q. dalam

takaran yang cukup, pemberian inhibitor ini secara in vivo akan berakibat fatal. Dimerkaprol

dan antimisi A menghambat rantai respirasi antara stokrom b dan sitokrom c. racun klasik

seperti H₂S, karbon monoksida serta sianida menghambat sitokrom oksidase dengan

demikian dapat menghentikan respirasi secara total. Karboksin dan TCA secara spesifik

menghambat dehidrogenase ke Q, sedangkan manolat merupakan inhibitor kompentitif enzim

suksinat dehidrogenase. Anti biotic oligomisin menyebabkan penyekatan (blockade)

seluruhproses oksidasi dan fosforilasi dalam mitokondria utuh. Pemutusan pasangan

(uncoupler) bekerja memisahkan proses oksidasi dalam rantai respirasi dari proses fosforilasi,

dan hal ini dapat menjelaskan kerja toksik senyawa – senyawa in vivo. Pemisah kedua proses

tersebut akan membuat respirasi tidak terkontrol karena konsentrasi ADP atau P₁ tidak lagi

membatasi laju respirasi. Preparat pemutus pasangan yang paling sering di gunakan adalah

2,4 dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa,

yaitu dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa,

yaitu dinitrokresol, petakklofenol dan CCCP (in – klorokarbonil sianida fenilhidrazon).

Senyawa terakhir ini dimiliki keaktifan sekitar 100 kali lebih besar dari pada keaktifan

dinitrofenol.

5.      Enzim ATP Sintase Yang Terletak Pada Membran Membentuk ATP Selisih potensial elektro

kimia digunakan untuk menggerakkan enzim ATP sintase dimembran yang akan membentuk

ATP pada adanya P1 + ADP dengan demikian tidak ada intermediate berenergi tinggi yang

digunakan bersama, baik oleh proses oksidasi maupun fosforilasi seperti di syaratkan dalam

hipotesis kimiawi. Tersebar pada permukaan membran interna adalah kompleks yang

melaksanakan fosforilasi dan bertanggung jawab atas produksi ATP.

BAB III

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

1.      Reaksi berlangsung spontan bila terjadi pelepasan energi bebas (tG negatif) yaitu reaksi

tersebut bersifat eksergonik, dan jika tG positif, reaksi hanya berlangsung bila diperoleh

energi bebas, reaksi ini bersifat endergonik.

2.      ATP adalah zat perantara penukar energi bebas, yang merangkaikan proses-proses yang

bersifat eksergonik dengan proses-proses yang bersifat endergonik.

3.      Enzym oksidase dan dehidrogenase memiliki peran utama dalam proses rantai pernapasan.

4.      Komplek-komplek enzym dalam rantai pernapasan menggunakan potensial energi dari

gradien proton untuk mensintesa ATP dari ADP dan Pi. Dengan demikian jelas terlihat

bahwa rangkaian reaksi oksidasi terangkai erat dengan fosforilasi.

5.      Terdapat sejumlah senyawa kimia yang dapat menghambat rangkaian reaksi oksidasi dan

peristiwa fosforilasi atau memutus rangkaian oksidasi dan fosforilasi.

6.      Terdapat protein pengangkut khusus untuk perlintasan beberapa ion dan metabolit pada

membran mitokondria.

B.     SARAN

Kami yakin dalam penyusunan makalah ini belum begitu sempurna karena kami

dalam tahap belajar, maka dari itu kami berharap bagi kawan-kawan semua bisa memberi

saran dan usul serta kritikan yang baik dan membangun sehingga makalah ini menjadi

sederhana dan bermanfaat dan apabila ada kesalahan dan kejanggalan kami mohon maaf

karena kami hanyalah hamba yang memiliki ilmu dan kemampuan yang terbatas.

DAFTAR RUJUKAN

Murray R K, et al. Harper’s Biochemistry 25th ed. Appleton & Lange. America 2000. 

Davis S.P., 1985, prinsip-prinsip biokimia, Jakarta (BU II) 

Gernida, 1996, Biokimia, Gramedia, jakarta (BA II)  

Lehninger A, Nelson D, Cox M M. Principles of Biochemistry 2nd 1993

http://id.wikipedia.org//w/index.Enzim.25 Maret 2009. Anonim. 2009.

http://openid.claimid.com/fionaangelina. 25 Maret 2009.Anonim. 2009. 

http://id.wikipedia.org//w/index.Nanas.25Maret 2009.Anonim. 2009.

http://id.wikipedia.com//w/index.Pisang. 25 Maret 2009.Anonim. 2009.

Pengaruh Konsentrasi enzim α -amilaseterhadap Sifat fisik dan Organoleptik Filtrat

Bubur .            http://lemlit.unila.ac.id//file.25 Maret 2009.Anonim. 2009.

http://kungfichem.blogspot.com/feeds/spots/default. 25 Maret2009. Anonim. 2009.