Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
1
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat
rahmat dan hidayah-Nya lah penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul
“Pengertian Vitamin, Klasifikasinya Serta Fungsi Dan Aktivitas Vitamin Dalam Reaksi
Biokimia”
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
- Ibu Dra. M. Dwi Wiwik Ernawati, M.Kes dan bapak Drs. Haryanto, M.Kes
selaku dosen mata kuliah Biokimia yang telah membimbing penulis,
- Teman-teman kelas pendidikan kimia PGMIPA U yang juga membantu,
- Dan orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan materil.
Penulis menyadari terdapat beberapa kesalahan dalam penulisan makalah ini.
Untuk itu penulis mohon maaf karena masih dalam proses pembelajaran. Semoga
makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Jambi, mei 2013
Penulis
1
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................................... 1
DAFTAR ISI......................................................................................................................... 2
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang ................................................................................................................ 3
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................................... 4
1.3 Tujuan ............................................................................................................................. 4
BAB II PEMBAHASAN ...................................................................................................... 5
2.1 Vitamin yang Larut Dalam Air ....................................................................................... 6
2.2 Vitamin yang Larut Dalam Lemak ................................................................................. 27
BAB III PENUTUP .............................................................................................................. 33
3.1 Simpulan ......................................................................................................................... 32
3.2 Saran................................................................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 33
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hewan tingkat tinggi dan banyak mikroorganisme tidak mempunyai kemampuan,
untuk mengadakan biositensis zat-zat tertentu yang perlu untuk metabolism secara
normal. Molekul-molekul ini yang merupakan zat gizi organik, yang dibutuhkan dalam
jumlah kecil pada makanan manusia dan sebagian besar hewan untuk pertumbuhan dan
fungsinya yang baik, disebut vitamin, yang merupakan prekwensi esensial dari berbagai
koenzim.
Koenzim adalah suatu molekul organik yang merupakan kofaktor non protein dari
enzim, yang dibutuhkan untuk fungsi katalitiknya. Kofaktor enzim walaupun jumlahnya
kecil dalam sel tetapi sangat esensial bagi kerja beberapa enzim, dan oleh karena itu
memegang peranan penting dalam metabolisme sel.
Vitamin dibedakan atas dua kelas yaitu vitamin yang larut dalam air dan vitamin
yang larut dalam lemak. Vitamin yang larut dalam air meliputi, tiamin (vitamin B1),
riboblavin (vitamin B2), asam mikotinat, asam pantotenat, pisidokksin (vitamin B6),
biotin, asam falat, vitamin B12 dan asam askaribat / vitamin C ). Hampir semua vitamin
tersebut telah diketahui fungsi koenzimnya, sedangkan vitamin-vitamin yang larut
dalam lemak, sepeti vitamin A, D, E, dan K, yang merupakan senyawa berminyak yang
tidak larut dalam air, tidak diketahui dengan jelas fungsi koenzimnya.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
4
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana Klasifikasi Vitamin ?
Bagaimana peranan vitamin sebagai koenzim ?
Bagaimana reaksi biokimia vitamin dalam tubuh ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah :
Untuk memenuhi tugas mata kuliah biokimia.
Untuk mengetahui klasifikasi vitamin.
Untuk mengetahui peranan vitamin sebagai koenzim
Untuk mengetahui reaksi biokimia vitamin dalam tubuh.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
5
BAB II
PEMBAHASAN
Banyak enzim membutuhkan kofaktor non-protein untuk fungsi katalitiknya yaitu
suatu molekul organic (koenzim) atau komponen anorganik seperti ion logam. Pada
beberapa enzim, kofaktor itu ikut serta secara langsung dalam proses katalitik dan pada
proses lain kofaktor berfungsi sebagai pembawa sementara beberapa fungsi fungsional
tertentu yang diturunkan dari substrat. Walaupun kofaktor enzim tersebut terdapat dalam
jumlah yang sangat sedikit di dalam sel, kofaktor tersebut sangat esensial bagi kerja
beberapa enzim dan oleh karena itu memegang peranan penting di dalam metabolism sel.
Karena vitamin dibutuhkan dalam tubuh manusia dalam jumlah yang sangat
sedikit (milligram atau microgram perhari), maka vitamin disebut mikronutrien, berbeda
halnya dengan makronutrien seperti karbohidrat, protein dan lemak yang dibutuhkan
pada manusia dalam jumlah yang besar untuk menyediakan energi dan memberikan asam
amino bagi sintesa protein tubuh. Sedangkan mikronutrien hanya berfungsi sebagai
katalisator yang memungkinkan transformasi kimia makronutrien yang secara bersama-
sama kita sebut sebagai metabolisme.
Istilah vitamin lebih umum digunakan untuk golongan senyawa organic yang ikut
serta dalam jumlah sangat kecil pada fungsi normal sel. Beberapa organisme tidak dapat
mensinteasa senyawa tersebut dan harus mendapatkannya dari sumber di luar tubuh.
Itulah mengapa vitamin dikatakan sebagi komponen esensial.
Pada tahun 1935, Otto Warburg, seorang biokoimiawan Jerman berhasil
mengidentifikasi dan mengisolasi struktur koenzim yang disebut nikotinamida aldenin
dinukleotida fosfat yang dibutuhkan di dalam reaksi oksidasi reduksi enzimatis tertentu di
dalam sel. Hingga sekarang sudah ditemukan banyak jenis vitamin yang berperan sebagai
koenzim pada fungsi enzim.
Asal kata vitamin dari kata Vita dan Amina yang sangat diperlukan untuk
mempertahankan hidup. Walaupun kenyataanya, bahwa tidak semua vitamin
mengandung gugus amina.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
6
Vitamin adalah senyawa organik yang diperlukan dalam jumlah kecil untuk
organisme yang tidak dapat mensintesis vitamin dan karena itu harus didapatkan dalam
makanan. Perhatikan bahwa senyawa mungkin menjadi vitamin bagi spesies A dan
bukan untuk spesies B, karena spesies B dapat mensintesisnya. Vitamin hanya
dibutuhkan dalam jumlah yang sangat kecil, karena vitamin biasanya berfungsi sebagai
koenzim atau sebagai bagian dari koenzim, Anda akan ingat bahwa enzim dan koenzim
adalah katalis yang dapat digunakan kembali berkali-kali dan karenanya tidak diperlukan
dalam jumlah besar.
Untuk mengklasifikasi vitamin sulit didasarkan pada struktur dan sifat spesifik
kimianya, maka diambil satu kesepakatan mengenai klasifikasi vitamin didasarkan pada
sifat kelarutan vitamin didalam dua jenis pelarut, yaitu:
Air
Minyak atau Pelarut lemak
2.1 Vitamin Yang Larut Dalam Air
Struktur kimia dari vitamin yang larut dalam air sangat beraneka ragam, tetapi
mereka mempunyai sifat molekul polar, sehingga larut dalam air. Semua vitamin yang
larut dalam air, dapat disintesis oleh tumbuh-tumbuhan (kacang-kacangan, biji-bijian,
sayuran berdaun hijau dan ragi) kecuali vitamin B12. vitamin B komplek dan vitamin C
karena ke larutannya dalam air, tidak dapat disimpan lama dalam bentuk stabil, harus
disediakan terus menerus dalam makanan, kecuali vitamin B12, pada hati manusia dapat
disimpan untuk persediaan beberapa tahun. Semua vitamin yang larut dalam air, kecuali
vitamin C, berfungsi sebagai koenzim atau kofaktor dalam reaksi enzimatik.
Vitamin B, Koenzim, dan fungsi Enzimatiknya
Vitamin Bentuk koenzim Fungsi enzimatik
Tiaminin (B1) Tiaminin pirofosfat (TPP) Transfer atau
pengangkatan gugus
aldehida
Reboflovin (B2) Flavin adenin dipuklotida (FAD) Transfer hidrogen
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
7
Flovida mononukleotida (FMN) Transfer hidrogen
Nikotinamida Nikotinamida adenin dinukletida
(NAD+)
Nikotinamida adenin demikleotida
fosfat (NADP+)
Transfer hidrogen
Asam fantolenat Koenzim A (KoA) Transfer atau karier
gugus asil
Peridoksen (B6) Peridoksalfosfat Transfer gugus
amino, gugus
karboksil dari
rasenisasi.
Biotin Biotin Transfer atau
pengangkatan gugus
karboksial
Asam falat Asam titrahidroksi falat Transfer satu –C
Vitamin B12 Koenzim B12 Pergeseran 1,2 dari
atom hidrogen, karier
gugusan metil
Asam lipoat Lipoatmid Transfer gugus asil
Sumber : Frank B. Amstrong 1989
1. Tiamin (Vitamin B1)
Tiamin (vitamin B1) diperlukan dalam makanan semua hewan, kecuali hewan
memamah biak. Tiamin dijumpai pada semua tumbuhan, tetapi dalam konsentrasi tinggi
terdapat dalam padi-padian sebagai molekul bebas, lapisan luar dari biji padi-padian kaya
akan tiamin. Kekurangan tiamin pada diet manusia menyebabkan penyakit beri-beri,
suatu penyakit yang ditandai tidak terkendalinya syarat, paralisis dan kehilangan berat
badan. Tiamin pertama kali diisolasi dan dimurnikan tahun 1926, dan struktur kimianya
ditentukan pada awal tahun 1930-an oleh Robert R. Williams di Amerika Serikat.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
8
Struktur kimia teamin, mengandung, sistem dua cincin yaitu perimidin dan
tiazol. Pada jaringan hewan tiamin terutama terdapat sebagai tiamin pirofosfat atau
kimia difosfat (TPP), yang merupakan bentuk koenzimnya.
Tiamin (vitamin B1)
Tiamin pirofosfat (TPP)
Tiamin penafosfat berfungsi sebagai koenzim pada beberapa reaksi penting dalam
metabolis karbohidrat, yang melibatkan pengangkatan atau transfer, gugus aldehida dari
molekul donor menjadi molekul penerima. Pada reaksi tersebut TPP berfungsi sebagai
senyawa perantara yang membawa gugus aldehida yang terikat secara kovalen pada
cincin tiazol. Contohnya adalah reaksi yang dekatalisis oleh enzim perivat dekarboksilase
yang merupakan langkah penting dalam permentasi glukosa oleh klamer untuk
menghasilkan alkohol pada reaksi dekarboksilasi piruvat, gugus korboksil dari piruvat
dikeluarkan sebagai CO2 dan sisa molekul piruvat yang kadang-kadang disebut sebagai
asetaldehida aktif, secara bersamaan dipindahkan ke posisi C-2 dari cincin taizol (tempat
reaktif TPP) yang terikat kuat dengan TPP untuk menghasilkan turunan hidroksietil.
H3C C
N
C
C
HC
N
NH2
CH2 N
C
H
C
CH3
C
S
CH2 CH2OH
H3C C
N
C
C
HC
N
NH2
CH2 N
C
H
C
CH3
C
S
CH2 O P O P O
O
O
O
O
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
9
Senyawa antara ini hanya sementara terdapat, karena gugus hidroksielil dilepaskan
dengan cepat dari koenzim untuk menghasilkan asetaldehida bebas.
Reaksi dalam Tahapan
Piruvat + H2O + TPP – E -hidroksietil-TPP-E + HCO3-
-hidroksietil-TPP-E Asetaldehida + TPP-E
TPP juga mempunyai peran sebagai koenzim dari enzim dehidrogenase piruvat dan
dehidrogenase -ketoglutarat yang lebih kompleks. Reaksi ini terjadi pada lintas utama
oksidasi karbohidrat di dalam sel.
2. Riboflavin (Vitamin B2)
Riboflavin pertama kali diisolasi dari susu, disintesis oleh semua tumbuhan dan
banyak mikroorganisme, jadi ditemukan dalam semua bahan biologik. Hewan tingkat
tinggi harus memperoleh vitamin dari makanan.
Riboflavin atau vitamin B2 terdiri dari D-ributol yang terikat pada cincin
isoaloksazin vitamin ini telah terbukti berperan sebagai faktor pertumbuhan pada tikus.
Kini dapat diperoleh secara komersial dari mikroba tertentu.
Riboflavin (Vitamin B2)
CH3 C
O
COO + H2O CH3 C
O
H + HCO3-
Dekarboksilasepiravat
H3C C
C
C
C
C
CH
H
N
N
C
C
C
N
C
NH
O
CH2
HCOH
HCOH
HCOH
CH2OH
H3C
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
10
Riboflavin adalah komponen dari dua koenzim yang berhubungan erat yaitu blavin
mononukleotida (FMN) dan flavin adenin dinukleotida (FAD).
FMN dan FAD adalah koenzim dari kelas enzim dehedrogenase yang dikenal
sebagai plano protein atau dehidrogenase plavin yang mengkatalisis reaksi oksidasi
reduksi. Pada reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim.enzim ini, cincin iso aloksazin
H3C C
C
C
C
C
CH
H
N
N
C
C
C
N
C
NH
O
CH2
HCOH
HCOH
HCOH
H3C
CH2
O
P
O
OO
O
P OO
CH2
H
O
H
OH OH
H
H
N
NN
N
NH2
O
H3C C
C
C
C
C
CH
H
N
N
C
C
C
N
C
NH
O
CH2
HCOH
HCOH
HCOH
H3C
CH2
O
Rib
ofla
tin
Flavin monouklestida (FMN)Riboflavin monofosfat
Flavin adenin dinukleotida (FAD)
O
P
O
OO
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
11
plavin mulektida berfungsi sebagai pembawa sementara sepasang atom hedrogen yang
dipindahkan dari molekul substrat
Dehidrogenase suksinat adalah contoh dehidro genase plavin, yang mengandung FAD,
yang mengkatalisis reaksi oksidasi suksinat menjadi fumarat.
Suksinat + E-FAD Fumarat + E-FADH2
Loktat Piruvat
3. Asam Nikotinat dan Nikotinamida
Nikotinamida adalah merupakan bentuk amida dari asam nikotinat. Untuk
menghindarkan salah pengertian dengan alkaloid mikotin dari tembakau maka diberikan
mama alternatif bagi asam nikotinat yaitu niasin untuk penggunaannya secara umum.
Kekurangan niasin menyebabkan penyakit lidah hitam (black tangue) pada ujung dan
pellogra (bahasa Itali, yang berarti kulit kasar) pada manusia, asam nikotinal banyak
terdapat pada tumbuhan dan jaringan hewan, terutama daging. Nikotinamida dapat
disintesis dari triptofan.
H3C C
C
C
C
C
CH
H
N
N
C
C
C
N
C
NH
O
H3C
O
H3C C
C
C
C
C
CH
H
N
N
C
C
C
N
C
NHH3C
O
HR
H
S ++
R
H
H
S
Flavin nukleotida
Substratterdehidro-genasi
Reduksi flavinnukleotida
Sunstrat
FMN
Laktat dehidrogenase
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
12
Nikotinamida adalah komponen yang merupakan bagian aktif dari dua koenzim,
yaitu nikotinamida adenin dinakleotida (NAD+) dan nikotinamida adenin dinukleotida
fosfat (NADP+) yang dulunya dikenal masing-masing sebagai koenzim I dan koenzim II.
Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+)
HC
HC
C
C
N
H
CH
C
O
OH
Asam nikotinat (Niacin)
HC
HC
C
C
N
H
CH
C
O
NH2
Nikotinamid (Niasinamid)
N
NN
N
NH2
Adenin
CH2
H
O
H
OH OH
H
H
OPO
O
Ribosa
O Lokasi gugusan fosfattambahan dari NADP+
O
O
P O-
O-
1
C
O
NH2
CH2
H
O
H
OH OH
H
H
NOPO
O
Ribosa
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
13
Koenzim-koenzim ini terdapat dalam bentuk teroksidasi (ditentukan sebagai NAD+ dan
NADP+) dan bentuk tereduksi (NADH dan NADPH). Bagian mikotenamida koenzim
ini berperan sebagai pembawa sementara ion hidrida yang dipindahkan secara enzimatik
dari molekul ensbstrat oleh kerja enzim dehidrogenase tertentu.
Contoh reaksi enzimatik tersebut adalah reaksi yang dikatalisasi oleh dehidrogenase
malat, yang menyebabkan dehidrogenasi malat, menghasilkan oksaloasetat dan pada saat
aktivasi asam lemak dalam oksidasi asam lemak. Tahap ini terjadi pada oksidasi
karbohidrat. Enzim ini mengkatalisasi pemindahan dapat balik ion hidrida dari malat ke
NAD+ membentuk NADH, sedangkan atom hidrogen lainnya meninggalkan gugus
hidroksil malat dan muncul sebagai ion H+ bebas.
L-Malat + NAD+ Oksaloksetat + NADH + H+
4. Asam Pantotenat
Kata pan pada asam pantotenat berasal dari bahasa Yunani yang memiliki arti
dimana saja vitamin ini ditemukan pada semua jaringan, baik tumbuh-tumbuhan maupun
hewan, dan juga pada mikrooganisme asam pantotenat tersebar demikian luasnya dalam
berbagai bahan makanan sehingga tidak ada penyakit yang diketahui disebabkan oleh
kekurangan vitamin ini. Asm pantotenaf yang juga dikenal sebagai vitamin B5, untuk
pertama kalinya diisolasi tahun 1938 dari Khamir dan ekstrak hati oleh Roger J.
Williams/ bentuk koenzim dari asam pemtotenat adalah Koenzim A (disingkat KOA atau
HC
HC
C
C
CH
NR
+
H
H
S
+
C
O
NH2
HC
HC
C
C
CH
NR
+S
+
C
O
NH2
H++
Substrat NAD+
Substratterhidrogennasi
NADH
Dahidrogenasemalat
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
14
-H2O
KOA-SH). Disebut demikian karena pertama kali dijelaskan sebagai suatu kofaktor
untuk reaksi asetilasi enzimatik tertentu. Koenzim A mengandung gugus toil atau silf
hidril (-SH) yang reaktif yang terletak pada bagian merkaptoetilamin- dari koenzim,
tempat gugus asil berikatan secara koralen membentuk tisester selama pemindahan gugus
asil.
Asam pantotenat
Koenzim A
Transfer gugus asil :
O
HO
C CH2 CH2 NH C
OH
C
CH3
CH3
CH2
OH
HS CH2 CH2 NH C CH2 CH2 NH C
O
C
OH
H
C
CH3
CH3
CH2 O
O-
P
O
O
O-
P
O
O CH3
H
O
HH H
O OH
N
HC
N
C
C
C
NH2
N
CH
N
O
-Merkapto-etilamin
Asam pantotenat
OO O
O
Ribosa – 3 fosfat
adenin
R C
O
O- + HS - KoA R C S KoA
O
Asilo KoA (Tioester)
R C Substrat KoA
O
HS+R C S KoA
O
Substrat+
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
15
Dehidrogenase
Piruvat
Asetil-KoA
Secara biologi KoA penting sebagai pembawa atau donor dari gugus asil
seperti pada reaksi asam piruvat menjadi asam sitrat yang merupakan reaksi awal pada
siklus asam sitrt, yaitu lintas utama bagi degradasi oksida tub karbohidrat dan pada
reaksi oksidasi asam lemak di dalam sel aerobik.
Pembentuk Asetil – KoA :
Penggunaan Asetil-KoA
Pada reaksi I, asetil-KoA dibentuk selama dekarboksilasi oksidatil piruvat oleh
dehidrogenase piruvat komplek
Pada reaksi II, gugus asetil pada asetil-KoA depindahkan keoksaloaselat menghasilkan
sitrat oleh sintase sitrat.
5. Piridoksin (Vitamin B6)
Pendokpin atau vitamin B6 terdiri dari tiga senyawa yang berhubungan erat,
yaitu peridoksin, piridoksal dan piridoksamin. Ketiganya tersebar luas di alam baik pada
hewan maupun tumbuhan. Padi-padian termasuk sumber yang sangat kaya vitamin B6.
CH3 C COO- + NAD+ + KoA SH H2O CH3
O
C
O
S KoA HCO-3 + NADH + H+
CH3 C
O
S KoA +COO-
C O
CH2
COO-
COO-
C
CH2
COO-
HO
CH2
COO- KoA+ SSintase Sitrat
Asetil KoA Oksaloasetat Sitrat
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
16
Bentuk aktif vitamin B6 :
Bentuk aktif dari vitamin B6 adalah peridoksal fosfat, yang selalu terdapat dalam bentuk
aminopiridoksumin fosfat, yang berfungsi sebagai gugus prostetik sejumlah enzim yang
mengkatalisis reaksi mentabalisme asam amino, transaminasi, dekarboksilasi dan
rasemisasi. Walaupun reaksi-reaksi ini dikatalisis oleh enzim yang berlainan, tetapi
koenzimnya sama yaitu piridoksal fosfat.
HO
CH2OH
CH2OH
H3C N
HO
CHO
CH2OH
H3C N
HO
CH2NH2
CH2OH
H3C N
Piridoksin Piridoksal Pitidoksamin
HO
CH2OH
H3C N
CH2OH HO
CH2OH
H3C N
CH2 O P
O
O
OH
MgADPMgATP
Piridoksal Kinase
PIridoksal Piridoksal fosfat
HO
CHO
H3C N
CH2
Piridoksal fosfat, bentukpenerima gugus amino
O
O-
P
O
O- HO
CH2-NH2
H3C N
CH2 O
O-
P
O
O-
Piridoksamin fosfat, bentukpenerima gugus amino
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
17
Glatamat-aspartat
Pada gambar transaminasi yang dikatalisis oleh transaminasi atau aminotransferase,
piridoksal fosfat yang terikat kuat, berfungsi sebagai pembawa sementara gugus amino
dari senyawa donor yaitu asam -amino, menuju senyawa penerima gugus amino yaitu
asam -keto
Reaksi transamenasi
+NH3
R CH COO-
+NH3
R CH2 COO-
CO2
Dekarboksidasi
O
R C COO-
+NH3
R CH COO-+
Transaminasi
(D + L)
Rasemisasi
O
R C COO-
COOH
CH2
CH2
H C NH2
COOH
COOH
CH2
C = O
COOH
+
COOH
CH2
C = O
COOH
CH2+
COOH
CH2
H-C-NH2
COOH
CH2transaminase
Asam glutamat(donor asam amino)
Oksaloasetat(akseptort Asam keto) - ketogkketaraf
(Produk Asam keto)Aspartaf
(Produk Asam Amino)
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
18
Glatamat dekarbok
Silase
Glatamat rasemase
Reaksi Dekarboksilasi
Reaksi Pasemisasi :
Telah diketahui ada kira-kira 20 macam reaksi asam amino, dimana periodoksal
fosfat terlibat, salah satu diantaranya adalah interkonversi serin dan lesin. Koefnzim
piridoksal ini menarik perhatian sebab berikatan dengan lisin pada enzim fosfarilase
dalam hewan dan tumbuhan.
6. Biotin
Biotin untuk pertama kalinya diisolasi pada tahun 1935 oleh Dritz Kogl dan
Benno Jonnis, dari konsentrat hepar sebagai faktor pertumbuhan dari ragi. Pada hewan
kebutuhan biotin di cukupi oleh bakteri usus yang mensintesis vitamin ini kebanyakan
usus hewan membuat cukup biotin untuk memenuhi kebutuhannya.
COOH
CH2
H-C-NH2
COOH
CH2
COOH
CH2
H-C-NH2
H
CO2+
Asam glutamat
COOH
CH2
NH2 -C-H
COOH
CH2
COOH
H-C- NH2
CH2
COOH
CH2
L-Asam glutamat D-Asam Glutamat
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
19
Biotin dapat ditemukan dalam padi-padian ragi, telur dan limpa. Biotin disebut
juga sebagai anti egg white injury faktor, yaitu faktor yang dapat memperbaiki keadaan
definisi yang dibuat pada hewan percobaan dengan memberikan putih telur yang banyak.
Misalnya, tikus diberi makanan yang mengandung putih telur mentah yang banyak,
menyebabkan kerontokan rambut, radang kulit, dan hilangnya koordinasi otot ini
diakibatkan oleh adanya glikoprotein dalam putih telur yang disebut avidin, yang
mengikat biotin dengan sangat kuat sehingga tidak dapat diserap oleh dinding tesus,
sehingga vitamin ini tidak berperan sebagai koenzim.
Avidin + Biotin Avidin biotin
Dengan memasak putih telur, avidin akan menjalani denatrasi sehingga tidak mampu
lagi menyikat biotik. Dengan demikian telur masak tidak pengganggu penyerapan biotin.
Enzim yang memerlukan biotin mengkatalisis penggabungan (karboksilasi) atau
transfer CO2 (transkarboksilasi). Dalam reaksi karboksilasi diperlukan ATP, Mg2+ dan
biotin, sebagai N-karbaksi biotinilklisin yang bertindak sebagai pembawa CO2.
O
HN NH
HC CH
H2C CH (CH2)4 COOH
S
Biotin
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
20
N-karboksibiotinillesin
(N-karboksibiositin)
Dua langkah dalam reaksi karboksilasi
Langkah 1 : Enzbiotin + HCD-3 + ATO ENZ karboksibiotin + ADP + Pi
Langkah 2 : Substrat + ENZ karboksibiotin Substarat terkaboksilasi + enz-biotin
Contoh dari reaksi karboksilasi yang bergantung kepada biotin adalah reaksi yang dikata
lesis oleh karboksidase perivat yang melangsungkan karboksidasi perivat menjadi aksalo
aselat dan karboksidasi propesional KoA menjadi metilmalonil KoA.
ATP + HACO-3 + CH3-C – COO- ADP+ Pi + -COO-CH2 – C – COO-
7. Asam Folat
Asam folat pertama kali diisolasi dari daun bayam dan namanya berasal dari
bahasa latin, Bolium = daun, struktur kimia dari asam folat mengandung suatu derivat
pteridin, asam p-amino benzoat dan asam glutamat
O
N NH
HC CH
H2C CH (CH2)4 COO-
S
-O C
O
C
O
NH
(CH2)4 C
H
NH+3
OO
Piruvat Oksalo aselat
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
21
Vitamin ini dapat menolong keadaan anemia pada unggas dan berperan sebagai
faktor pertumbuhan untuk berbagai mikroba. Nama lain dari asam folat adalah asam
pteroilglutamat, asam folat sendiri tidak mempunyai aktivitas koenzim, tetapi molekul ini
tereduksi secara enzimatik di dalam jaringan menjadi asam tetrahidropolat (FH4),
merupakan bentuk koenzim aktifnya
Asam folat + HADPH + H+ FH2 + NADP+
FH2 + HADPH + H+ FH2 + NADP+
Asam tetrahidrofolat (FH4) atau TGF berfungsi sebagai pembawa sementara gugus 1-
karbon di dalam sejumlah reaksi enzimatik yang kompleks. Di sini, gusgus metil (-
CH3), metelen (-CH2), metinil (-CH = ), formil (-CHO), atau formino (-CH = NH)
dipindahkan dari satu molekul ke molekul lainnya.
8. Vitamin B12 (Sianokobalamin)
Vitamin B12 merupakan vitamin yang memiliki struktur kimia paling komplek
dibandingkan dengan vitamin lainnya. Vitamin B12 tidak dibuat oleh tumbuhan atau
hewan, tetapi dapat dijumpai pada hewan dan mikroorganisme. Vitamin B12 ini hanya
Folat reduk
tase
reduktase
dihirofolat
H2N C
N
C
CN
C
OH
N
C
HC
NCH2
N
H
C
CH
CH
HC
HC
C C
O
NH
CH
COOH
CH2 CH2 COOH
Asam glutamat2-Amino-4-hidroksi-6-mentil[teridin
Asam p-Amino-benzoat (PABA)
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
22
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
dapat disintesis oleh mikroorganisme 50% vitamin B12 pada orang dewasa dihasilkan
oleh bakteri usus. Menurut H.A Baker, vitamin B12 merupakan bagian dari koenzim
B12, dengan struktur sebagai berikut :
Koenzim B12
OH2COH
H
H
O OH
H
P
O
OO
CHC3H
CH2
NH
CO
CH2
CH2
CH2H
CH2
CONH2CH3
N
CH2
CONH2
CH2H
CH2
CONH2
N
C
Co
N
H
CH
CH2 CH2 CONH2
CCH3
CH2 CONH2
H
CH2 CH2 CONH2
CN
OCH2
H
H
OH OH
H
H
N
HC
NC
C
C
N
CH
N
NH2
5’ Deoksidenosin
Sistim cincin korin
N
HC
NC
C
HC
C
C
CH
CH3
CH3
5,6-Dimetibenzimidazol –ribonukleotida
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
23
Vitamin B12 bersifat unik diantara semua vitamin lainnya, yaitu molekulnya
tidak hanya mengandung suatu molekul organik yang kompleks, tetapi juga
mengandung unsur mikro yang esensial yaitu kobalt (Co). Vitamin B12 disebut juga
sianokobalamin sebab molekulnya mengandung gugus amino yang berikatan dengan
kobalt, kompleks terkoordinasi serupa dengan sistem cincin porfinin pada heme dan
protein heme pada bentuk koenzim vitamin B12 yang disebut 5 desksiadenosilkobalamin,
gugus siono digantikan oleh gugus S;deoksiadenosil. Bentuk lain dari koenzim B12
adalah metilkobalamin.
Vitamin B12 disebut juga antipernisim anemia, karena pertama kali diketemukan
sebagai senyawa yang dapat mengobati penyakit anemia permisiosa, yaitu pembentukan
sel-sel darah merah tidak dewasa dan rapuh, vitamin B12 dikenal sebagai faktor
pertumbuhan beberapa bakteri dan protozora.
Koenzim vitamin B12 desintesis dari vitamin B12 dengan enzim khusus, sintetase
B12. koenxim ini tidak stabil, jika kena cahaya matahari akan berubah menjadi
hanokobalamin atau hidroksi kobalamin, terdapat dua jenis reaksi enzimatik yang
memerlukan koenzim vitamin B12 jenis pertama mengakatalisis penggeseran 1,2 suatu
atom hidrogen dari satu atom karbon substrat ke atom berikutnya dengan pengeseran 2,1
(terbalik) yang serentak dari beberapa gugus lainnya, alkil, karboksil, hidroksil atau
gugus amino
C
11
H
C
12
X
C
11
X
C
12
H
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
24
Reaksi koenzim B12 yang diketalisis oleh mutase metilaspartat,
Asam glutamat Asam B-metil aspartat
Jenis reaksi yang kedua, koenzim B12 tertindak sebagai pembawa gugusan metil yang
didapat dari N5 metiltetrahidrobolat, terhadap molekul akseptor yang sesaui, dalam
suatu reaksi, gugus metil menduduki posisi, S-deaksi adensil dari koenzim B12, suatu
contoh adalah metilasi dari homosistein untuk menghasilkan metionin
Homosistenin Metionin
9. Asam Lipoat
Asam lipoat yang juga disebut asam tioktat dekristalisasi tahun 1951 oleh Lester J.
Reed dan Irurin C. Gunsalus dan hewan-hewan. Ketika pertama kali diisolasi asam
lipoat diduga merupakan vitamin B, namun bukti mutakhir menunjukkan bahwa hewan
mensintesis sejumlah kecil asam lipoat yang diperlukan, dan dengan demikian tidak
mempunyai kebutuhan diet terhadap homolekul ini. Sering diklasifikasi. Sebagai vitamin
B karena fungsi koenzimatiknya, dan asam lipoat disebut sebagai suatu vitamin, psenzo.
HOOC C
H
H
C
H
CHNH2
H
COOH
HOOC C
H
H
C
H
CHNH2
H
COOH
Mutase metilaspartot
SH
CH2
CH2
HC NH3+
COO-
CH3
S
CH2
HC NH3+
COO-
CH2
FH4
N5 – metil-FH4
Koenzim B12
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
25
Asam lipoat Asam dihidrolipoat
(bentuk teroksidasi) (bentuk bereduksi)
Ada dua bentuk asam lipoat, yang pertama adalah asam lipoat dalam bentuk
teroksidasi, yang merupakan suatu disulfida siklik dan yang kedua adalah asam
dihirdokpoat, bentuk tereduksi dengan dua gugusan sulfhidril pada C-6 dan – 8.
Bentuk koenzim dari asam lipoat, seperti biotin, berikatan secara kovalen melalui
suatu ikatan amida pada gugus amino- suatu residu lisil spesifik dari apoenzim, lipolisin
– N- asam lipoal berfungsi dalam dua dekorboksilasi aksidatil kunci dalam
pemanfaatan aerobik karbohidrat untuk energi dengan menstransfer suatu gugusan asil,
yang disumbangkan oleh tiamin pirofosfat (TPP) kepada KoA-SH.
Lipoamid (-N-Lipolisin)
Skema fungsi asam lipoat dalam reaksi transfer gugusan asal :
H2
C
H2C CH
S S
CH2 CH2 CH2 CH2 COOH
H2
C
H2C CH
SH SH
CH2 CH2 CH2 CH2 COOH
H2
C
H2C CH
S S
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2C
O
NH
C
O
COO
NH+3
Residu lisil
TPP dan
O
C R + C
C
C
SS
Enz Enz TPP + C
C
C
SSH
Enz Enz+ TPP
C R
O
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
26
10. Vitamin C (Asam Askorbat)
Vitamin C atau asam akorbat disintesis dari glukosa pada semua tumbuhan tingkat
tinggi dan kebanyakan hewan, tetapi tidak pada manusia, kera, manurut, burung bulbul,
kelelawar buah India dan ikan tertentu. Vitamin C adalah asam L-askorbat, suatu lakton
derivat gula dari glukosa. Vitamin C sebagai pereduksi yang kuat mudah kehilangan dua
atom hidrogen, menjadi asam L-dehidroaskorbat, yang masih memiliki aktivitas vitamin
C. tetapi bila cincin lakton dihidrolisis untuk menghasulkan asam L-diketogulonat, maka
aktivitas vitamin C hilang.
Atau
Asam L-askorbat
C
C
C
SSH
Enz CoA -SH+
C R
O
C
C
C
SHSH
Enz CoA+ S C
O
R
C
C
C
S
TPP dan
S
Masing-masing mewakili tiamin pirofosfat dan lipoamid
O
C
C
C
HC
CH
HO
HO
HO
CH2OH
O
O
O OH
CH CH2OH
OH
HO
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
27
Konfersi dari asam askorbat menjadi dikatogulonat
Fungsi biokimiawi yang spesifik dari vitamin C belum diketahui, vitamin C
berfungsi sebagai kofaktor dalam reaksi hidroksilasi enzimatik residu prolin pada
kolagen jaringan pengikat vertebrata untuk membentuk resedu – 4- hidroksi prolin, yang
hanya ditemukan pada kilagen, dan tidak pada protein hewan lainnya.
2.2 Vitamin yang Larut Dalam Lemak
Vitamin-vitamin yang larut dalam lemak dimasukkan / digolongkan kedalam lipida.
Keempat vitamin yang larut dalam lemak (vitamin A,D,E, dan K) dibentuk secara
biologik dari unit-unit hidrokarbon S-karbon, yang disebut ispren atau 2-metilbitadiena,
yang merupakan unit pembangunan sejumlah sneyawa alamial minyak / lemak.
Fungsi biokimiawi yang khusus atau koenzim vitamin yang larut dalam lemak
masih belum diketahui secara jelas. Satu sifat yang penting dari vitamin ini adalah,
bahwa golongan ini dapat disimpan dalam jumlah besar di dalam tubuh.
1. Vitamin A
Vitamin A untuk pertama kalinya dikenal sebagai faktor nutrisi esensial oleh
Elmer MeCollum pada tahun 1915 dan kemudian dapat diisolasi dari minyak hati ikan.
O
C
C
C
HC
C
HO
HO
HO
CH2OH
O
H
O
C
C
C
HC
CH
O
O
HO
CH2OH
O
-2H
O
C
C
C
HC
CH
O
O
HO
CH2OH
O
OH
+H2O
Asam L-askorbat(Aktif)
Asam L-dehidroaskorbat(Aktif)
L-diketogulonat (tidakaktif)
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
28
Vitamin A diperlukan oleh semua hewan bertingkat tinggi vitamin A hanya terdapat
dalam jaringan hewan, sedangkan pada tumbuhan terdapat sebagai korotensid yang
dapat diambil menjadi vitamin A dalam jaringan kebanyakan hewan.
Ada dua macam bentuk kimia vitamin A yaitu vitamin A1 (retinol), diperloleh
dari hati ikan laut. Bila gugus primer alkohol dari retinol dioksidasi, dihasilkan
aldehidretenal. Bentuk yang lainnya adalah vitamin A2-yang diperoleh dari hati ikan air
tawar. Vitamin A2 mempunyai ikatan rangkap yang jumlahnya satu lebih banyak
daripada vitamin A1 vitamin –vitamin ini adalah alkohol yang mengandung cincin 6
oksiklik, yang mengandung 20 atom karbon, dengan rantai samping yang terdiri dari dua
arut isoprem.
Walaupun vitamin A diketahui berfungsi dalam proses penglihatan, tetapi
kemungkinan mempunyai, peranan metabolik lain, karena semua jaringan dipengaruhi
oleh suatu difisiensi : satu peranan umum diduga dalam transpor itu kalsium melintasi
membran tertentu.
2. Vitamin D
Vitamin D atau kalsiteral merupakan turunan steroid. Vitamin D terdapat dalam dua
bentuk, yaitu dalam jaringan hewan terdapat sebagai vitamin D3 atau kalekalsiferal yang
H3c
CH3
H2
C C
H3c
C
C
CH CH
CH
+
C
CH3
CH CH C
CH3
CH CH2OH
CH3H3C
HC
CH3
CH
C
CH3
CH
HC
CH
C
CH3
CH
HC
CH
C
CH3
CH
CHC
CH
CH3H3C
H3C
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
29
selalu dijumpai dalam minyak hati ikan. Vitamin D3 pada manusia dan hewan dibuat
dibawah kulit dari prekuensor 7-dehidrokolesteral, melalui penyinaran sinar ultraviolet.
Bentuk lainnya adalah vitamin D2 atau ergokalsiferol, produk komersial yang dihasilkan
dari radiasi sinar ultra violet terhadap ergasterol khamir.
Kekurangan vitamin D menyebabkan metabolisme kalsium dan fosfat tidak normal,
menyebabkan tumbuhnya penyakit Tulang (ricket), kaki bengkak karena terhambatnya
pertumbuhan tulang. Pada kondisi normal, manusia mampu untuk menghasilkan cukup
vitamin D, melalui reaksi seperti di atas.
Fungsi biokimia vitamin D telah dipelajari secara intensif pada tahun-tahun terakhir
ini. Vitamin D3 merupakan prekursor dari 1,25-dihiroksikolekalsoferol, yang dibuat
dalam ginjal. Senyawa ini dianggap sebagai hormon dan didefinisikan sebagai pembawa
pesan kimia yang disintesis oleh satu organ untuk mengatur aktivitas biologi pada
jaringan lain. pelacakan dengan isotop membuktikan bahwa vitamin D menaikkan
kecepatan pertumbuhan dan sesopsi mineral (Ca) dalam tulang, dan juga mempengaruhi
pembuangan fosfat dari ginjal.
3. Vitamin E
Vitamin E atau -tokoferol pertama kali diisolasi tahun 1922, sebagai suatu faktor
dari suatu minyak sayuran yang menyebabkan infetilitas pada tikus. Karena
keterkaitannya dengan reproduksi, maka vitamin ini diberinama tokoferol, dari bahasa
yunani, tokos. Yang berarti hamil muda. Vitamin E mengandung cincin aromatik
bergugus hidroksil, dengan rantai samping isoprenoid.
Kekurangan vitamin E pada tikus dan hewan lainnya menyebabkan sterilitas
(hemandulan), kelemahan otot dan kulit bersisik. Pada anak sapi terjadi kerusakan
jantung, dan retardasi pertumbuhan pada kelinci.
Aktifitas biokimia yang lekas dari vitamin E belum diketahui, tetapi vitamin ini
menghalangi oksidasi non enzimatik pada ikatan rangkap asam lemak tak jenuh. Karena
itu vitamin E dikenal sebagia zat antioksidan. Karena sifat prtektif ini, maka vitamin E
sering ditambahkan pada makanan berminyak komersial untuk mencegah terjadinya
oksidasi, sehingga makanan tidak menjadi tenyik.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
30
4. Vitamin K
Vitamin K diberi nama dari bahasa Denmarik, koagulasi oleh penemuannya,
Henrik Dam (Hadial Nobel, 1943) dan sesuai dengan makna kata tersebut, vitamin K
diperlukan untuk pembekuan darah. Vitamin K ditemuakn dalam dua bentuk, yaitu
vitamin K1 (filokurnon) yang ditemukan dalam jaringan tumbuhan temtamo yang
berwarna hijau tua yang lainnya adalah vitamin K2 (manakwiron) yang dihasilkan oleh
bakteri dalam usus.
Vitamin K1 (memiliki 4 unit isopren pada rantai sampingnya)
Pada individu yang normal, kekurangan vitamin K adalah sangat jarang akan tetapi
pemakaian antibioltika yang berkepanjangan dapat menyebabkan kekurangan vitamin K,
karena terbunuhnya flora usus.
CH3
O
O
CH3
O
O
CH2 CH C
CH3
CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH
CH3CH3 CH3
CH3
CH3
O
O
CH3 CH C
CH3
CH2 H
6
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
31
Fungsi biokimia vitamin K adalah diperlukan dalam pembentukan yang baik
protein plasma, protrombin yang diperlukan dalma pembekuan darah. Karena itu
kekurangan vitamin K, menyebabkan terhentinya pembekuan darah.
Dan antagonis vitamin K adalah dikumarol, pertamakali diisolasi dari jerami clover
berjamur dan warfarin, analog sintetik dari vitamin K. kedua zat antagonis ini mencegah
terjadinya pembekuan darah. Warfarin adalah suatu racun tikus, yang apabila dimakan
oleh tikus, dalam suatu periode waktu, menyebabkan kematian dengan menimbulkan
pendarahan dalam.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
32
BAB III
PENUTUP
SIMPULAN
Dari bab pembahasan di atas maka dapat disimpulkan :
Vitamin adalah senyawa organic yang ikut serta dalam jumlah yang sangat kecil
pada fungsi normal sel.
Koenzim adalah suatu molekul organik yang merupakan kofaktor non protein dari
enzim, yang dibutuhkan untuk fungsi katalitiknya.
Vitamin dapat dibedakan menjadi 2 kelas berdasarkan kelarutannya, yaitu vitamin
yang larut dalam air dan vitamin yang larut dalam lemak.
Vitamin yang larut dalam air meliputi Tiamin ( Vitamin B1), riboflavin ( Vitamin
B2 ), asam nikotinat, asam pontenat, tiridoksin ( Vitamin B6), Biotin, asam folat,
vitamin B12, dan asam askorbat ( Vitamin C ).
Vitamin yang larut dalam lemak yaitu Vitamin A, D, E, dan K.
Sebagian vitamin berperan sebagai komponen koenzim atau gugus prostetik enzim
lainnya.
SARAN
Setelah membaca makalah ini penulis berharap pembaca dapat memahami
klasifikasi serta peranan vitamin baik dalam membantu enzim maupun pada reaksi
biokimia dalam tubuh, sehingga dapat memenuhi kebutuhan vitaminnya dengan tepat.
Klasifikasi serta Peranan Vitamin Sebagai Koenzim dan Dalam Reaksi Biokimia
33
DAFTAR PUSTAKA
Albert L. Lehninger.1982. Dasar-Dasar Biokimia. Maryland: Maggy Thenewijaya
Christopher K. Mathews K. E. Van Holde. 1996. Biochemistry. Oregon State University
Hardjasasmita, Pantjita. 1991. Biokimia Dasar. Jakarta: FKUI
Poedjiadi, Anna. 2007. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI-Press
William T. Keeton. 1976. Biological Science. London
http://www.docstoc.com/docs/47169140/VITAMIN-DAN-KOENZIM
Top Related