BIOLOGI OKSIDASIBIOLOGI OKSIDASI&&RESPIRASI SELRESPIRASI SEL
Dra.Yustini Alioes,MSi,AptDra.Yustini Alioes,MSi,AptBagian Biokimia Fakultas KedokteranBagian Biokimia Fakultas Kedokteran
Universitas AndalasUniversitas AndalasPadangPadang
2
DefinisiDefinisi
• Oksidasi = pengurangan elektron / ion H+
• Reduksi = penambahan elektron / ion H+
• Contoh oksidasi: ee
Fe2+ Fe3+
• Tujuan BO: untuk menghasilkan energi
3
Enzim OksidoreduktaseEnzim Oksidoreduktase• Adalah sekelompok enzim yang terlibat
dalam reaksi reduksi-oksidasi• Terdiri dari :
1. Oksidase2. Dehidrogenase3. Hidroperoksidase4. Oksigenase
4
1. Oksidase1. Oksidase
• Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dgn menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen.
• Enzim-enzim tsb membentuk;- air (H2O)
- hidrogenperoksida (H2O2)
5
Enzim OksidaseEnzim Oksidase
AH2 ½ O2 AH2 O2
Oksidase
A H2O A H2O2
(1) Air (2) Hidrogenperoksida
6
Enzim OksidaseEnzim Oksidase
1. Sitokrom oksidase
2. Oksidase dgn flavoprotein;- Asam L-amino oksidase- Xantin oksidase- Glukosa oksidase- Aldehid dehidrogenase
7
Sitokrom OksidaseSitokrom Oksidase
• Adalah hemoprotein dengan gugus prostetik heme.
• Enzim ini dapat dirusak oleh:- karbonmonoksida- sianida- hidrogen sulfida
8
FlavoproteinFlavoprotein
• Kelompok enzim ini memiliki gugus prostetik flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD).
• Gugus prostetik tsb dibentuk dari riboflavin.
9
2. Dehidrogenase2. Dehidrogenase
Memiliki 2 fungsi utama:1. - Memindahkan H dlm reaksi redoks.
- Sering memakai koenzim NAD+/NADP+
yg membutuhkan niasin.2. - Sebagai komponen rantai respirasi.
10
Rangkaian Reaksi Dehidrogenase Rangkaian Reaksi Dehidrogenase
AH2 Pembawa BH2
(red) (oks) (red)
A Pembawa-H2 B(oks) (red) (oks)
A B dehidrogenase dehidrogenase
11
3. Hidroperoksidase 3. Hidroperoksidase • Kelompok enzim ini melindungi tubuh
terhadap peroksida,• Karena akumulasi peroksida dapat
mencetuskan radikal bebas yg merusak membran sel.
• Terdiri dari 2 macam enzim:1. Peroksidase2. Katalase
12
Peroksidase Peroksidase
• Banyak terdapat dalam susu, leukosit, platelet, dan jaringan lain yg terlibat dalam metabolisme eikosanoid.
• Hidrogen peroksida direduksi dengan mengorbankan substansi seperti; askorbat, kuinon, & sitokrom C.
13
Peroksidase Peroksidase H2O2 + AH2 2H2O + A
14
Peroksidase Peroksidase
Glutation peroksidase dgn gugus prostetik selenium bekerjasama dengan glutation tereduksi melindungi membran lipid & hemoglobin terhadap oksidasi oleh senyawa peroksida.
15
Katalase Katalase
• Enzim ini banyak terdapat dalam;darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal, dan hepar.
• Berfungsi menghancurkan H2O2 yang terbentuk oleh kerja oksidase.
• Katalase & oksidase ini terdapat di dalam peroksisom.
16
Katalase & Oksidase Katalase & Oksidase
A’H2 A’
AH2 A
O2 H2O2 Katalase 2H2O
Oksidase
H2O2 O2
17
4. Oksigenase4. Oksigenase
• Enzim dalam kelompok ini mengkatalisis pemindahan & inkorporasi (penyatuan) oksigen ke dalam molekul substrat.
• Terdiri dari:- Dioksigenase- Monooksigenase
18
DioksigenaseDioksigenase
• Penyatuan molekul O2 ke substrat.• Terdiri dari:
1. Enzim yg mengandung Fe, seperti; - homogentisat dioksigenase
2. Enzim yg menggunakan heme, seperti; L-triptofan dioksigenase (triptofan
pirolase) dalam hepar
19
Monooksigenase Monooksigenase
• Penyatuan hanya satu atom molekul O ke dalam substrat.
• Atom O lainnya direduksi menjadi air.
20
Monooksigenase Sitokrom P450 Monooksigenase Sitokrom P450
• Enzim ini terdapat dalam mikrosom sel hepar.
• Membutuhkan NADH & NADPH untuk dioksidasi dalam reaksi yang disebut siklus hidroksilase.
• Penting untuk hidroksilasi obat-obatan
21
Organisme AutotrofikOrganisme Autotrofik
• Artinya memberi makan diri sendiri.• Organisme ini memperoleh pasokan energi
bebas melalui perangkaian metabolisme- nya dgn proses eksergonik sederhana tertentu dalam lingkungan sekitarnya.
• Contoh;Tumbuhan hijau menggunakan energi
dari cahaya matahari untuk fotosintesis.
22
Organisme HeterotrofikOrganisme Heterotrofik
• Artinya tidak mencukupi diri sendiri.• Adalah organisme yang memperoleh
pasokan energi bebas melalui perangkaian metabolismenya dgn pemecahan molekul organik komplek dalam lingkungannya.
• Pada proses ini, ATP (Adenosin Trifosfat) berperan dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik kepada proses endergonik.
23
Adenosin Trifosfat (ATP)Adenosin Trifosfat (ATP)
• Adalah nukleotida trifosfat yg mengandung adenin, ribosa, & 3 gugus fosfat.
• Agar dapat bekerja, ATP membentuk komplek Mg2+.
• ATP mengandung 2 gugus fosfat-berenergi tinggi & sebuah fosfat berenergi-rendah (ikatan ester biasa).
• Gugus fosfat berenergi-tinggi dilambang-kan sebagai P
24
Adenosin Trifosfat (ATP)Adenosin Trifosfat (ATP) NH2
N N
N Mg2+ N O- O- O-
-O P O P O P O CH O
O O O
OH OH
25
MetabolismeMetabolisme
• Reaksi katabolisme (eksergonik) ialah;Pemecahan atau oksidasi molekul bahan
bakar.
• Reaksi anabolisme (endergonik) ialah;Reaksi sintesis berbagai substansi.
• Jadi, Metabolisme ialah;Kombinasi proses katabolik dan anabolik.
26
MetabolismeMetabolisme
Suatu proses endergonik tidak dapat berjalan sendiri,
tetapi harus menjadi komponen suatu sistem eksergonik-endergonik yg berpasangan,
sehingga keseluruhan perubahan bersih (netto) bersifat eksergonik.
27
Siklus ATP/ADPSiklus ATP/ADP
• Berperan untuk menghubungkan proses-proses yg menghasilkan P-berenergi-tinggi dgn proses yg menggunakan P-berenergi-tinggi.
• ATP dikonsumsi & dibentuk kembali secara kontinu.
• Depot ATP/ADP sangat kecil, sehingga hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dlm waktu beberapa detik saja.
28
Siklus ATP/ADPSiklus ATP/ADP
ATPATPCOCO22
Pernapasan: Penggunaan energi: pembentukan energi - biosintesis makro- dari; - karbohidrat molekul - lemak - kontraksi otot
- protein - transpor ion aktif - termogenesis
O2
ADP + Pi
29
Sumber Utama P-berenergi-tinggiSumber Utama P-berenergi-tinggi
1. Fosforilasi oksidasi; -Sumber P terbesar dlm organisme aerobik. -Energi bebasnya berasal dari oksidasi
rantai respirasi.2. Glikolisis; -Pembentukan dua P dari hasil katalisis
fosfogliserat kinase & piruvat kinase.3. Daur Krebs; -Satu P-berenergi-tinggi dibentuk pada
tahap suksinil tiokinase.
30
Peran Rantai RespirasiPeran Rantai Respirasi
asam lemak + -oksidasi gliserol ATP
O2
glukosa Asetil KoA SAS 2H H2O
rantai respirasiAsam amino ADP
mitokondria
31
32
Rantai RespirasiRantai Respirasi
• Penyedia sebagian besar energi untuk metabolisme melalui fosforilasi oksidatif.
• Komponen rantai respirasi tersusun dari potensial redok lebih negatif ke komponen dengan potensial redoks yg lebih positif.
• Jalur ini mengumpulkan & mengoksidasi sejumlah ekuivalen pereduksi (-H atau e) yang dihasilkan dari oksidasi karbohidrat, asam lemak, & protein.
33
34
Produk ATP pada Fosforilasi OksidatifProduk ATP pada Fosforilasi Oksidatif
Berdasarkan hipotesis kimiosmotik dari Mitchell yaitu;
rantai bekerja --> proton dipompa keluar dari membran dlm mitokondria --> pH antar membran turun --> proton balik ke dalam matrik lewat tonjolan ATP-sintase--> fosforilasi ADP menjadi ATP.
35
Produk ATP pada Fosforilasi OksidatifProduk ATP pada Fosforilasi Oksidatif
• Diperkirakan satu ATP disintesis setiap dua proton melewati tonjolan tsb.
• Hasilnya ialah; - 3 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. NADH- 2 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. FADH2
• Laju fosforilasi oksidatif dikendalikan oleh;NADH, oksigen, ADP
36
ATP SintaseATP Sintase
37
KepustakaanKepustakaan
• Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. Basic medical biochemistry: a clinical approach. 1996. Dalam: B.U. Pendit, penerjemah. Biokimia Kedokteran Dasar: Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000
• R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell Harper’s Biochemistry. 27th ed. McGraw-Hill Companies, New York. 2006.
Top Related