BIOENERGETIKA DAN OKSIDASI BIOLOGI

Dr BUDI SUSANTO, MS

BIOENERGETIKA

MENJELASKAN PENGERTIAN BIOENERGETIKA.

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu yanag mempelajari perubahan

energi yang terjadi pada reaksi-reaksi biokimia didalam sistem biologi.

MENERANGKAN PENGERTIAN REAKSI EKSERGONIK DAN

ENDERGONIK. MENEYEBUTKAN 4 PROSES DIDALAM TUBUH YANG

MEMERLUKAN ENERGI.

Didalam sistem biologi terdapat 2 jenis reaksi perubahan energi:

1. Reaksi Eksergonik

Reaksi yang melepas/ menghasilkan energi.

Terjadi pada katabolisme.

Reaksi yang melepas energi terjadi pada sistem reaksi yang bergerak dari tingkat

energi lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah.

Misalnya, oksidasi glukosa melalui glikolisis dan siklus krebs akan melepas

energi dalam bentuk energi panas dan energi kimia (ATP).

2. Reaksi Endergonik

Reaksi yang memerlukan energi

Terjadi pada proses-proses : 1. Anabolisme (sintesis)

2. Kontraksi otot

3. Eksistansi saraf

4. Transpor aktif

Reaksi yang memerlukan energi terjadi pada sistem reaksi yang bergerak dari

tingkat energi lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi.

Misalnya, sintesis protein dari asam-asam amino memerlukan ATP.

MENJELASKAN PENGERTIAN “COUPLING” ANTARA REAKSI

EKSERGONIK DENGAN REAKSI ENDERGONIK.

Pada manusia, energi yang dilepaskan dari reaksi eksergonik dalam bentuk energi panas

dan energi kimia (ATP). Energi panas digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh

manusia yang normal (37◦C), karena manusia merupakan mahluk isotermik (suhu tubuh

tetap). Energi kimia dipindahkan ke reaksi-reaksi eksergonik seperti proses-proses

sintesis, kontraksi otot, eksitansi saraf dan transport aktif. Cara pemindahan energi dari

reaksi eksergonik untuk dihubungkan ke reaksi endergonik disebut “coupling”.

Perubahan molekul A ke molekul B terjadi dengan pelepasan energi (reaksi eksergonik).

Reaksi ini dikaitkan dengan reaksi yang memerlukan energi untuk mengubah molekul C

ke molekul D (reaksi endergonik). Dengan cara coupling sejumlah energi yang

dilepaskan pada reaksi eksergonik dipindahkan ke reaksi endergonik dalam bentuk energi

kimia.

Ada 3 mekanisme”coupling”,yaitu melalui :

1. Pembentukan zat antara (intermediate = І )

Pada waktu molekul A menjadi molekul D, energinya digunakan untuk

membentuk І, kemudian dari І energinya dipindahkan untuk mengubah molekul

C menjadi molekul D.

Eksorgenik

Endergonik

ENERGI BEB

AS

A

C

D

B

Panas

Energi Kima

A + C B + D + PANAS

A + C І B + D

2. Reaksi oksidasi reduksi dengan pengemban (carrier)

Pada oksidasi, AH2 akan melepas H2 nya, kemudian H2 akan diikat oleh

pengemban membentuk pengemban tereduksi, lalu pengemban tereduksi akan

mereduksi B menjadi BH2.

AH2 Pengemban 3H2

A Pengemban-H2 B

3. Pembentukan senyawa yang mempunyai ikatan berenergi tinggi

Simbol untuk senyawa berenergi tinggi adalah ~ E.

Simbol untuk senyawa berenergi rendah adalah – E.

Pada waktu derudasi A menjadi B terjadi pelepasan energi (reaksi

eksorgonik). Energi ini bahkan mengubah suatu senyawa yang berenergi tinggi.

Energi dari senyawa berenergi tinggi ini akan mengubah C untuk membentuk D.

(reaksi endergonik).

Di dalam tubuh ada bermacam-macam reaksi eksergonik yang menghasilkan senyawa

bernergi tinggi, kemudian energi dari senyawa berenergi tinggi digunakan pada

proses-proses endergonik seperti sintesis (sintesis glikogen,sintesis lemak,sintesis

protein) kontraksi otot,eksitasi saraf dan transfor aktif.

A D

CB

E

EENERGI BEB

AS

~

-

Reaksi Eksergonik

3

1

2

4

E~

Proses endergonikSintesis

Kontraksi otot

Eksitasi saraf

Transpor aktif

MENJELASKAN SENYAWA BERENERGI TINGGI.

Berdasarkan jumlah energi yang dilepaskan pada waktu hidrolisis senyawa berenergi

dibagi menjadi 2:

1. Senyawa berenergi tinggi

Bila energi yang dilepas ≥ 7,3 kkal/ mol (30,5 kj/mol.)

2. Senyawa berenergi rendah

Bila energi yang dilepas dari kecil dari 7,3 kkal/mol atau lebih kecil

dari 30,5 kj/mol.

Pada manusia ,senyawa berenergi yang paling banyak adalah senyawa fosfat berenergi

tinggi dan senyawa fosfat berenergi rendah.

Contoh senyawa fosfatberenergi tinggi adalah ATP (adenosin tri fosfat) A─P~P~P

Bila ATP di hidrolisis akan melepasakan 1 mol fosfat anorganik dan energi sebanyak

- 7,3 kkal (-30,5 kj). Tanda – berarti melepas energi.

4 Sumber utama senyawa fosfat berenergi berenergi tinggi:

1. Glikolisis

Di dalam jalan glikolosis ada 2 reaksi yang menghasilkan ATP

1. 1,3 bisfosfogliserat + ADP 3 fosfogliserat + ATP

2. fosfoenolpiruvat + ADP (ENOL) piruvat + ATP

2. Siklus asam sitrat

Suksinil KoA + Pi + ADP Suksinat + KoA + ATP

3. Rantai pernapasan

ATP terbentuk melalui fosforilasi oksidatif da dalam rantai pernapasan.

4. Kreatin fosfat

Kreatin fosfat + ADP Kreatin + ADP ATP

Ada 2 cara pembentukan ATP:

1. Pembentukan ATP pada tingkat substrat

Menghasilkan 1 mol ATP per mol substrat.

Contoh: 1 mol 1,3 bisfosfogliserat menjadi 3 fosfogliserat menghasilakan 1 mol

ATP.

2. Pembentuikan ATP melalui reaksi fosfolirasi oksidatif di dalam rantai

pernapasan.

*Bila melalui NAD akan menghasilkan 3 mol ATP per mol substrat.

Contoh: 1 mol piruvat melalui NAD akan menghasilkan 3 mol ATP.

*Bila melalui FAD akan menghasilkan 2 mol ATP per mol substrat.

Contoh: 1 mol suksinat melalui FAD akan menghasilkan 2 mol ATP.

MENYEBUTKAN 5 CONTOH SENYAWA FOSFAT BERENERGI TNGGI.

Senyawa-senyawa fosfat berenergi tinggi :

1. Fosfoenolpiruvat - 14,8 kkal

2. Karbamoil fosfat - 12,3 kkal

3. 1,3 bisfosfogliserat - 11,8 kkal

4. Kreatin fosfat - 10,3 kkal

5. ATP - 7,3 kkal

Senyawa-senyawa fosfat berenergi rendah :

1. Pirofosfat - 6,6 kkal

2. glukosa 1 fosfat - 5.0 kkal

3. Fruktosa 6 fosfat - 3,8 kkal

4. AMP - 3,4 kkal

5. Glukosa 6 fosfat - 3,3 kkal

6. Gliserol 3 fosfat - 2,2 kkal

Fosfoenolpiruvat enol piruvat + Pi + panas (14,8 kkal)

Fosfoenolpiruvat + ADP enolpiruvat + Pi + ATP + panas (7,3 kkal)

(7,5 kkal).

MENGGAMBARKAN TRANSFER FOSFAT BERENERGI TINGGI ANTARA

KREATIN FOSFAT DAN ATP SERTA PERAN SIKLUS ATP/ADP.

Di dalam sel/ jaringan selalu terjadi pembentukan dan pemakaian ATP. Pembentukan

ATP terjadi pada reaksi-reaksi eksergonik.

Pemakaian ATP pada umumnya akan menghasilkan ADP, beberapa reaksi akan

menghasilkan AMP.

Contoh pemakaian ATP dan menghasilkan AMP ;

Asil + KoA-SH + ATP Asil KoA + PP + AMP

Siklus ATP/ ADP:

Proses Endergonik:

- Sintesis

- Kontraksi Otot

- Eksitasi Saraf

- Transpor Aktif

Fosporilasi:

- Gliserol 3 P

P~

Siksinil KoA

Fosfoenol Piruvat1,3-Bifosfogliserat

Fosforilasioksidatif

SIKLISATP/ ADP

ATP

ADP

Kreatin ~P

Kreatin

P~

Fosforilasi

Proses endergonik

Aktivasi

- Glukosa 6 P

- Glukosa 1, 6 bio P

Fosporilasi:

- Gliserol + ATP Gliserol 3 P + ADP

- Glukosa + ATP Glukosa 6 P + ADP

Aktivasi

- Pola yang sama dengan fosporilasi.

- Mengaktifkan asam lemak menjadi asil KoA.

Asam lemak + ATP + KoA asil KoA + PPi AMP

- Mengaktifkan metionin menjadi S adenosil metionin

- Mengaktifkan sulfat menjadi fosfo adenosine fosfo sulfat.

Siklus ATP/ ADP berperan menghubungkan proses-proses yang menghasilkan

senyawa fosfat berenergi tinggi (reaksi eksergonik).

DENGAN proses-proses yang menggunakan senyawa fosfat berenergi tinggi

(proses endergonik, fosforilasi dan aktivasi).

OKSIDASI BIOLOGI

Menerangkan DASAR PENGERTIAN OKSIDASI DAN REDUKSI

Oksidasi:

- Pengeluaran elektron dan penambahan valensi.

Fe²+ Fe³+

e¯ (electron)

- Pemasukan/ penambahan oksigen

RCH2OH + O2 RCOOHAlkohol Asam

- Pengeluaran hidrogen OCH3-CHOH-COOH CH3-C-COOHAsam Laktat 2H Asam Piruvat

Reduksi adalah kebalikan dari reaksi oksidasi, yaitu:

- Pemasukan elektron dan pengurangan valensi

- Pengeluaran oksigen

- Pemasukan/ penambahan hidrogen.

MENERANGKAN BAHWA OKSIDASI DAN REDUKSI MERUPAKAN REAKSI-REAKSI YANG SALING BERKAITAN

Reaksi oksidasi selalu disertai reaksi reduksi sebagai penerima elektronnya.

Laktat + NAD+ Piruvat + NADH + H+

Laktat mengalami oksidasi menjadi piruvat, NAD mengalami reduksi menjadi NADH2.

Energi yang diperlukan untuk pengeluaran elektron dalam oksidasi didapat dari reduksi

yang menyertainya.

MENERANGKAN ALIR ELEKTRON PADA OKSIDASI DAN REDUKSI.

Semua proses vital didalam tubuh memerlukan energi. Energi ini didapat dari reaksi-

reaksi kimia didalam sel-sel hidup. Misalnya, oksidasi dari karbohidrat dan lemak

merupakan sumber energi yang penting. Oksidasi ini biasanya terjadi karena suatu sistem

yang mempunyai potensial lebih tinggi mengoksidasi sistem dengan potensial yang lebih

rendah dan dikeluarkan energi.

Pada proses oksidasi reduksi, pertukaran energi (pembebasan energi pada proses

eksergonik dan pemakaian energi pada proses endergonik) dinyatakan dalam potensial

redoks (E0 volt).

Potensial redoks suatu sistem biasanya dibandingkan dengan potensial redoks elektroda

hidrogen. Pada pH 7 yang sesuai untuk proses biokimia manusia, potensial redoks

elektroda hidrogen adalah -0,42 volt.

Potensial Redoks Sistem Oksidasi Reduksi

Sistem Oksidasi Reduksi E0volt

Suksinat/ alfa ketoglutarat

H+/ H2

NADH+/ NADH

Lipoat teroksidasi/ tereduksi

Aseto asetat/ / beta hidroksi butirat

Piruvat/ laktat

Oksalo asetat/malat

Flavoprotein teroksidasi/ tereduksi

Fumarat/ suksinat

Ubikinon teroksidasi/ tereduksi

Sitokrom c : Fe

Sitokrom a : Fe

O2/ H2O

- 0,67

-0,42

-0,32

-0,29

- 0,27

- 0,19

- 0,17

- 0,12

+ 0,03

+ 0,10

+ 0,22

+ 0,29

+ 0,82

Elektron selalu mengalir dari sistim oksidasi reduksi yang lebih negatif ke sistem oksidasi

reduksi yang lebih positif.

Contoh: NAD Fp ubikinon sitokrom O2

MENYEBUTKAN ENZIM KELAS OKSIDO REDUKTASE.

MENYEBUTKAN KOENZIM YANG BERPERAN PADA REAKSI OKSIDASI

REDUKSI.

Enzim-enzim yang berperan pada oksidasi biologi adalah semua enzim yang termasuk

kelas 1 menurut IUB, yaitu kelas oksido reduktase yang terdiri dari 4 grup:

1. oksidase.

2. dehidrogenase.

3. hidroperoksidase.

4. oksigenase

І . Oksidase:

Selalu menggunakan O2 sebagai okseptor H2 dan membentuk H2O atau H2O2.

Oksidase dibagi 2, yaitu:

1. oksidase yang mengandung ion tembaga.

–Membentuk H2O sebagai hasil reaksinya.

Contohnya adalah :

a. Sitokrom oksidase

- Dinamakan juga sitokrom a3

- Suatu hemoprotein.

- Merupakan komponen akhir rantai pernapasan yang memindahkan elektron ke

oksigen dan menghasilkan H20

- Mengandung ion Fe2+ (bila tereduksi) atau Fe3+ (bila teroksidasi).

- Dapat dihambat oleh CO, CN, H2S

Selalu bergabung dengan sitokrom a, sehingga kompleks sitokrom ini disebut

sitokrom aa3.

b. Fenolase yang terdiri dari

Tirosinase

Polifenol oksidase

Katekol oksidase

Fenolase merupakan enzim yang mengkatalisis perubahan monofenol atau o-difenol

menjadi O-kinon.

2. Oksidase yang memerlukan FAD/FMN sebagai koenzim.

- Dahulu disebut dehidrogenase aerob.

- Membentuk H202 sebagai hasil reaksinya.

AH 2

AH2O

½ O2

AH 2

O2 A

AH 2

H2O2 A

O 2

MBH2

H2O2MB

- Enzim oksidase yang memerlukan FAD/FMN sebagai koenzim dinamakan

flavoprotein. Sebagian besar flavoprotein mengandung logam yang penting

untuk fungsi enzim bersangkutan, sehingga dinamakan metaloflavoprotein.

- Tes Schardinger untuk menyatakan adanya enzim oksidase.

- Kedalam susu segar yang mengandung oksidase ditambahkan biru metilen.

Campur sehingga susunya menjadi berwarna biru,kemudian tambahkan substrat

formaldehid sebagai donor hidrogen, lalu panaskan 60-65ºC hingga terbentuk

warna putih karena biru metilen telah tereduksi menjadi leko biru metilen yang

tidak berwarna.

- Contoh enzim-enzim oksidase:

a. L-amino acid oksidase

menggunakan FMN sebagai koenzim

b. D-amino acid oksidase

menggunakan FAD sebagai koenzim

c. Xiantin oksidase

d. Aldehid dehidrogenase

menggunakan FAD sebagai koenzim

e. Glukosa oksidase

menggunakan FAD sebagai koenzim.

Biru Metilen

BMH2

H2O2

O2

H-C-H O Formal dehid

HCCOHasam format

H2O

II. Dehidrogenase

- Dahulu dinamakan dehidrogenase anaerob, karena tidak dapat menggunakan

oksigen sebagai akseptor hidrogen. Sebagai akseptor hidrogennya adalah NAD,

Fp.

Berdasarkan fungsinya, dehidrogenase dibagi 2:

1. Memindahkan hidrogen dari substrat yang satu ke substrat yang lain dan bukan

merupakan komponen dari rantai pernafasan.

Enzim-enzim golongan ini dibagi 2:

a. Dehidrogenase yang memerlukan NAD+ atau NADP+ sebagai

koenzim.

Umumnya dehidrogenase yang memerlukan NAD digunakan pada proses

eksergonik (oksidasi) seperti glikolisis siklus asam sitrat dan rantai

pernapasan, sedangkan dehidrogenase yang memerlukan NADP

digunakan pada proses endergonik (sintesis reduktif) seperti sintesis asam

lemak ekstra mitokondria dan sintesis steroid serta pentosa fosfat pathway.

H 2O2

O2

FMN

FMNH2

R-C-COOH

NH asam amino

R-CH-COOH

NH2asam amino

L-amino acidOksidase

NHDH + H+ FpH2

Fp2AH

2A

ND+2AH

2A

Contohnya:

- Gliseraldehid 3P dehidrogenase

gliseraldehid 3P + NAD+ 1,3 bisfosfogliserat + NADH H+

- Laktat dehidrogenase

laktat + NAD+ piruvat + NADH + H+

- Malat dehidrogenase

Malat + NAD+ oksalo asetat + NADH + H+

- Beta ketoasil reduktase

Beta ketoasil + NADPH + H+ beta hidroksiasil + NADP

- Glukosa 6 fosfat dehidrogenase

Glukosa 6 P + NADP+ 6 fosfoglukonolakton +

NADPH + H+

b. Dehidrogenase yang memerlukan FMN atau FAD sebagai koenzim.

- Sebaian besar berperan transpor elektron ke rantai pernafasan.

Contohnya:

* Suksinat + FAD fumarat + FADH2

Kemudian H+ dipindahkan ke rantai pernafasan.

* Asil KoA dehidrogenase

Berperan penting pada beta oksidasi asam lemak.

asil KoA + Fp(FAD) Alfa, beta unsarated asil KoA +

FpH2(FADH2)

* Gliserol 3 fosfat dehidrogenase (mitokondria)

gliserol 3 P + Fp (FAD) dihidroksi aseton P + FpH2 (FADH2)

Gliserol 3 P dehidrogenase ada 2 jenis:

1. Yang memerlukan Fp sebagai koenzim terdapat didalam mitokondria.

2. Yang memerlukan NAD sebagai koenzim terdapat di luar

mitokondria.

2. Memindahkan elektron dari substrat ke oksigen dan merupakan komponen dari

rantai pernafasan.

Sitokrom b, cl, c dan a merupakan komponen rantai pernafasan dan termasuk

kelompok enzim dehidrogenase.

Sitokrom A3 (sitokrom oksidase) merupakan komponen rantai pernafasan dan

termasuk kelompok oksidase.

Sitokrom-P450 dan B5 terdapat di retikulum endoplasmik dan tidak berperan pada

pemindahan elektron didalam rantai pernafasan.

- Sitokrom petama kali ditemukan oleh kailin.

- Sitokrom merupakan hemoprotein (ikatan hemo dengan protein). Pada

pemindahan elektron didalam rantai pernafasan, didalam molekul

sitokrom terjadi PERUBAHAN Fe³+ Fe²+ Fe³+ dan

seterusnya, akhirnya oleh sitokrom oksidase elektron ditransfer ke oksigen

membentuk air.

Dehidrogenase DH DH Oksidase

MENERANGKAN REAKSI-REAKSI ENZIM UNTUK MENJELASKAN

BAGAIMANA TUBUH MENGATASI KERACUNAN H2O2.

III. Hidroperoksidase.

Terdiri dari 2 jenis enzim, yaitu:

1. Peroksidase

2. Katalase

Hidroperoksidase berfungsi melindungi tubuh dari peroksida-peroksida yang

berbahaya. Penimbunan peroksida dapat mencetuskan radikal bebas

selanjutnya yang dapat menimbulkan kerusakan membran sel dan merupakan

salah satu faktor penyebab terjadinya kanker, aterosklerosis.

1. Peroksidase:

- Terdapat pada tumbuh-tumbuhan dan binatang.

AH2 Fe³+ Fe²+ Fe³+ H2O

A Fe²+ Fe³+ Fe²+ l/ 2O2

- Ditemukan dalam susu, leukosit, trombosit, dan nanah.

- Merupakan hemoprotein (protein dengan protohem sebagai gugus

prostetiknya).

- Berperan mengkatalisis pemecahan H2O2 dengan bantuan senyawa

lain sebagai donor hidrogen.

H2O2 + AH2 2H2O + A

Contoh peroksidase adalah glutation peroksidase yang menggunakan

glutation (glutamil sisteinil glisina) sebagai donor hidrogen.

H2O2 + 2GSH 2H2O + G-S-S-G

GSH: Glutation tereduksi GSSG: Glutaion teroksidasi

Glutation peroksidase penting bagi eritrosit, karena dapat mencegah

penumpukan H2O2 yang akan mengurangi umur eritrosit. Dengan

memecah H2O2 dan hidroperoksida asam lemak, berarti glutation

peroksidase melindungi bagian lipid dari membran dan hemoglobin

terhadap oksidasi oleh peroksida, juga berperan mengurangi kecepatan

oksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin.

2. Katalase:

- Merupakan hemoprotein yang mengandung 4 gugus hem.

- Terdapat didalam darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan

hati.

- Mempunyai 2 mekanisme pemecahan H2O2 :

1. Berfungsi sebagai peroksidase (memerlukan donor

hidrogen).

2. Langsung memecah H2O2

2H2O2 2H2O + O2

IV. Oksigenase

- Berperan pada sintesis dan katabolisme bermacam-macam metabolit.

- Tidak berperan pada pembentukan energi

- Berperan mengkalisis pemindahan oksigen kepada substrat

Pemindahannya berlangsung 2 tahap:

1. Oksigen terikat pada aktif site dari enzim

2. Enzim dari aktif site enzim dipindah ke substrat

- Tediri dari 2 kelompok:

1. Dioksigenase (oksigen transferase, true oksigenase)

2. Monooksigenase (hidroksilase, mixed function oksidase)

1. Dioksigenase :

- Mengkatalisis pemindahan ke 2 atom oksigen yang terdapat pada molekul

oksigen ke substrat.

A + O2 AO2

Contohnya:

a. Homogentisat dioksigenase (homogentisat oksidase)

b. 3 hidroksi antranilat dioksigenase (oksidase)

c. Triptofan dioksigenase (triptofan pirolase)

MENJELASKAN PERAN SITOKROM P-450 DI MIKROSOM DAN DIDALAM

MITOKONDRIA.

Monooksigenase (hidroksilase):

1. Mengkatalisis pemindahan 1 atom oksigen ke substrat, sedangkan 1 atom oksigen

lainnya direduksi menjadi air.

AH + O2 ZH2 AOH + H2O + Z

AH : Substrat

ZH2 : Kosubstrat/ koenzim sebagai donor hydrogen :

- NADH2

- NADPH2

- FpH2

2. Membentuk 2 sistem didalam sel:

1. Sistem sitokrom P-450 monooksigenase didalam mikrosom sel-sel hati.

2. Sitem sitokrom P-450 monooksigenase didalam mitokondria

Sistem sitokrom P-450 monooksigenase didalam mikrosom:

- Sangat aktif didalam sel-sel hati.

- Sangat penting pada reaksi hidroksilasi atau metabolisme obat-obat dan

xenobiotik. Xenobiotik adalah bahan-bahan asing yang masuk ke dalam

tubuh, misalnya insektisida, obat, polutan, karsinogen.

Contoh obat yang dihidroksilasi adalah:

Benzpiren

Aminopirin

Anilin

Morfin

Benzfetamin.

Untuk hidroksilasi obat diperlukan:

Enzim hidroksilase

Sitokrom P-450

Koenzim NADH2, NADPH2, FpH2

O2

Obat-H + O2 + 2Fe²+ + 2H+ obat-OH + H2O + 2Fe³+

(P-450) (P-450)

- Sistem ini bertujuan membuat xenobiotik menjadi kurang toksik artinya

lebih larut dan lebih mudah diekspresi oleh ginjal.

- Sistem ini (enzim hidroksilase dan sitokrom P-450) dapat diinduksi oleh

obat fenobarbital.

Sistem sitokrom P-450 monooksigenase didalam mitokondria:

Berperan penting pada biosintesis hormone steroid dari

kolesterol.

Sangat aktif dijaringan steroidogenik yaitu:

Korteks adrenal

Testis

Ovarium

Plasenta

MENERANGKAN MENGAPA OKSIGEN DAPAT BERSIFAT TOKSIK.

Oksigen dapat bersifat toksik, karena oksigen dapat membentuk

- H2O2

- Radikal bebas anion superoksida (O2)

MENULISKAN REAKSI-REAKSI ENZIM UNTUK MENERANGKAN

BAGAIMANA TUBUH MENGATASI KERACUNAN ANION SUPEROKSIDA.

Superoksida dismutase:

- Terdapat didalam sitoplasma dan mitokondria

- Mengandung mineral Mn, Mg, Fe, dan Cu.

- Berperan penting pada mahluk yang hidup dalam keadaan aerob,

Karena pada mahluk yang hidup aerob selalu terbentuk anion superoksida. Anion

superoksida adalah oksigen yang kelebihan elektron dan merupakan suatu radikal

bebas. Radikal bebas merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya kanker,

aterosklerosis dan penyakit-penyakit degenerasi lainnya.

Contoh pembentukan anion superoksida :

Bila ion Fe²+ dari sitokrom melepaskan elektron, kemudian elektron ini

ditangkap oleh oksigen akan terbentuk radikal bebas anion superoksida.

Fe²+ + O2 Fe³+ + O2

Didalam sel darah merah sekitar 3% dari Hb (Fe²+) mengalami oksidasi

dengan melepas elektron dan terbentuk metHb (Fe³+ )

Elektron yang dilepas akan berikatan dengan oksigen membentuk anion superoksida.

Anion superoksida merupakan radikal bebas yang sangat toksik, tubuh mengatasinya

dengan menggunakan enzim superoksida dismutase yang dapat mengubah anion

superoksida menjadi H2O2 dan O2. H2O2 yang masih beracun diatasi oleh tubuh dengan

menggunakan enzim peroksidase dan katalase.

O2 + O2 + 2H+ Superoksida dismutase H2O2 + O2

Selain oleh enzim-enzim superoksida dismutase, peroksidase dan katalase yang

diproduksi oleh tubuh sendiri, radikanl bebas anion superoksida dan hidrogen peroksida

dapat dikurangi/ dihilangkan sifat toksinya oleh anti oksidan oleh vitamin E, vitamin C

dan beta karoten yang banyak terdapat didalam sayur-sayuran dan buah-buahan.

RANTAI PERNAPASAN DAN FOSFORILASI OKSIDATIF

MENYEBUTKAN BAGIAN-BAGIAN MITOKONDRIA. MENERANGKAN

ENZIM-ENZIM YANG TERDAPAT DALAM BAGIAN-BAGIAN

MITOKONDRIA.

Mitokondria:

Hb O2

metHb O2¯

Krista

Membran Luar

Membrandalam

Matriks

Mitokondria merupakan bagian dari sel yang berperan penting pada pembentukan energi

(ATP).

Mitokondria terdiri dari 2 membran, yaitu membran luar dan membran dalam.

Pada membrane dalam mitokondria terdapat enzim-enzim yang berperan pada rantai

pernafasan.

Pada matriks membrane dalam mitokondria terdapat enzim-enzim yang berperan pada

proses katabolisme, yaitu:

- Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA

- Siklus asam sitrat

- Oksidasi beta asam lemak

Didalam mitokondria terjadi bermacam-macam proses oksidasi (beta oksidasi asam

lemak, oksidasi piruvat menjadi asetil KoA, siklus asam sitrat) yang menghasilkan

hydrogen dan elektron.

Hidrogen dan elektron ini dinamakan ekivalen pereduksi.

Elektron dan hidrogen berasal dari NADH atau FpH2.

Contoh oksidasi didalam mitokondria yang menghasilkan ekivalen pereduksi:

* Piruvat + KoASH + NAD+ Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

* Suksinat + Fp(FAD) Fumarat + FpH2(FADH2)

* Malat + NAD+ Oksalo asetat + NADH + H+

Ekivalen pereduksi (2H) yang berasal dari hasil oksidasi zat-zat makanan seperti asam

lemak, gliserol, glukosa, asam amino akan diteruskan melalui rantai pernafasan untuk

menghasilkan ATP seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

KH

Prot

Lemak

Mitokondria

Asam Lemak + Gliserol

Glukosa

Asam Amino

SiklusAsam Sitrat

Asetil KoA2H

Beta oksidasi ATP

ADP

Rantai Pernapasan

Sumber ekivalen pereduksiEkstra mitokondria

(terutama dari glikolisis)

O2

H2O

Mitokondria