materi-biokimia

PERTEMUAN KEDUA
 Aspek biokimia
2. Oksidasi biologi & senyawa berenergi tinggi : proses
yang berpengaruh
oksidasi, peran enzim/ko-enzim & logam dlm.oksidasi biologi,
dalam reproduksi
transfer electron dlm. Sel, hubungan rantai respirasi dengan
kesehatan ibu, janin,
senyawa fosfot ber-energi tinggi, oksidasi H dlm mitokondria,
bayi dan anak
struktur & fungsi mitokondria, proses transfer electron di
mikrosom, proses REDOKS dlm sel darah merah
3. Siklus Kreb sebagai rangkaian oksidasi lengkap bahan
makanan: sumber ostetik Ko.A, fungsi emfibolik sklus Kreb,
pembentukan energi dlm siklus Kreb.
OKSIDASI BIOLOGI dan
SENYAWA BERENERGI TINGGI
MANFAAT PELAJARAN INI
BAGI ANDA :
Memahami bahwa pada kasus
keracunan polutan dan obat
serta zat karsinogenik sering
digunakan terapi dengan
pemberian oksigen pada
penderita. Zat-zat tersebut
dimetabolisme oleh enzim
OKSIGENASE dalam system
sitokrom P-450 di mitokondria,
yang merupakan salah satu
enzim oksidoreduktase.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
1
PROSES OKSIDASI BIOLOGI:
Reaksi Oksidasi biologi selalu diikuti reaksi reduksi.
Oksidasi TIDAK selalu menggunakan Oksigen, misal Dehidrogenasi.
1. Pengertian : Oksidasi adalah proses pengeluaran electron ……
lawannya reduksi yaitu proses penerimaan electron. Contoh : ion
feri dioksidasi menjadi ion fero, reaksinya sebagai berikut :
e- (electron)
Fe2+
Fe3+
ion fero
ion feri
2. Reaksi REDOKS (REDUKSI & OKSIDASI) memerlukan enzim
OKSIDOREDUKTASE
3. Oksidasi biologi pada makhluk hidup tingkat tinggi MUTLAK
memerlukan adanya OKSIGEN. Pada makhluk tertentu (bakteri
anaerob) mampu melakukan oksidasi biologi tanpa Oksigen
bebas. (INGAT KONSEP ORGANISME AEROBIK dan
ORGANISME ANAEROBIK)
4. Kemampuan suatu senyawaan melakukan pertukaran electron
(memberi atau menerima electron) disebut sebagai POTENSIAL
REDOKS (dinyatakan dalam satuan volt)
5. Enzim/Ko-enzim dan Logam yang berperan dalam oksidasi
biologi ialah :
1.
2.
3.
4.
ENZIM / KO-ENZIM
OKSIDASE
DEHIDROGENASE
HIDROPEROKSIDASE
OKSIGENASE
LOGAM
Mg, Fe, Cu, Mo
PERAN ENZIM/KO-ENZIM DALAM OKSIDASI BIOLOGIS
1. ENZIM OKSIDASE :
Oksidase merupakan enzim yang berperan mengkatalisis Hidrogen
yang ada dalam substrat dengan hasil berupa H2O dan H2O2.
Enzim ini berfungsi sebagai AKSEPTOR ion Hidrogen.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
2
Enzim ini banyak terdapat dalam mioglobin, hemoglobin, dan sitokrom
lain.
Enzim ini merupakan zat terakhir dari rangkaian proses respirasi yang
berperan memindahkan electron yang dihasilkan dari proses oksidasi
sebelumnya yaitu oleh enzim dehidrogenase.
Bentuk-bentuk lain yang perannya sama dengan enzim oksidase yaitu
Flavoprotein Mononukleotida (FMN) dan Flavin Adenin Dinukleotida
(FAD) yang berasal dari VITAMIN riboflavin.
FMN banyak terdapat dalam ginjal, usus halus, dan hati.
FAD banyak terdapat dalam hati
ENZIM OKSIDASE memanfaatkan OKSIGEN sebagai AKSEPTOR
HIDROGEN
AH2
½O2
AH2
OKSIDASE
A
O2
OKSIDASE
H2O
A
H2O2
2. ENZIM DEHIDROGENASE :
Enzim ini berperan sebagai pemindah ion Hidrogen dari substrat satu
ke substrat berikutnya dalam reaksi REDOKS COUPLE. Contohnya
ialah penggunaan enzim dehidrogenase dalam pemindahan electron di
membrane dalam mitokondria, siklus Kreb, dan GLIKOLISIS fase
anaerob.
Enzim ini tidak menggunakan Oksigen sebagai akseptor ion Hidrogen.
Reaksi Redoks couple enzim ini dapat dilihat sebagai berikut :
DEHIDROGENASE SPESIFIK A
A H2 (Reduksi)
DEHIDROGENASE SPESIFIK B
Carrier (oksidasi)
A (Oksidasi)
Carrier- H2 (Reduksi)
Catatan : A dan B merupakan substrat
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
B H2 (Reduksi)
B (Oksidasi)
3
Aktivitas enzim Dehidrogenase juga punya ketergantungan pada koenzim Nikotinamida --- NAD (Vitamin Niasin) dan vitamin Riboflavin.
3. ENZIM HIDROPEROKSIDASE
Ada dua jenis hidroperoksidase : PEROKSIDASE dan KATALASE.
a). Peroksidase :banyak terdapat dalam air susu, leukosit, trombosit,
dan jaringan tubuh lainnya yang berperan dalam metabolisme
EIKOSANOID (berkaitan dengan ASAM LEMAK TAK JENUH).
Enzim peroksidase berperan penting menjaga lipid membrane sel dan
hemoglobin dari senyawaan peroksida (H2O2 ) yang bersifat toksik.
Reaksinya sebagai berikut :
PEROKSIDASE
2H2O + A
H2O2 + A H2
b). Katalase : banyak terdapat dalam jaringan hati, sel mukosa, darah,
sumsum tulang, dan ginjal. Bagian organel sel dari jaringan tersebut
yang memiliki dua fungsi sekaligus yaitu untuk menghasilkan dan
untuk menghancurkan hydrogen peroksida adalah ENZIM
PEROKSISOM.
Enzim ini berperan menghancurkan hydrogen peroksida yang
dihasilkan dari aktivitas enzim oksidase. Reaksinya sebagai berikut :
KATALASE
2H2O + A
H2O2 + A H2
Hubungan kerja enzim peroksisom digambarkan dalam reaksi berikut:
Hubungan kerja enzim peroksisom digambarkan dalam reaksi berikut:
A H2’
A H2
A’
A
O2
H2O2
2H2O
KATALASE
OKSIDASE
H2O2
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
O2
4
4. ENZIM OKSIGENASE
Enzim ini berperan dalam sintesis atau penguraian berbagai senyawaan
Enzim ini banyak ditemukan dalam hati.
Ada dua macam enzim Oksigenase yaitu : DIOKSIGENASE dan
MONOOKSIGENASE.
Dioksigenase berfungsi mengkatalisis penyatuan oksigen ke dalam
molekul substrat. Reaksi dasarnya sebagai berikut :
DIOKSIGENASE
A + O2
AO2
Enzim Monooksigenase banyak ditemukan dalam sel-sel hati yang
bekerja bersama enzim SITOKROM P-450 untuk HIDROKSILASI
OBAT. Reaksi dasar hidrosilasi obat oleh monoksigenase :
OBAT -
H
+ O2
+ 2 Fe2+
+ 2H+
(P-450)
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
OBAT-
OH
+ H2O + 2 Fe3+
(P-450)
5
RANTAI RESPIRASI & SENYAWA FOSFAT ENERGI TINGGI
Rantai respirasi yang dimaksud disini adalah rangkaian proses transfer
electron Hidrogen yang terjadi pada bagian membrane dalam
mitokodria dengan melibatkan sejumlah enzim. Hasil akhir dari
rangkaian proses transfer electron ialah sejumlah energi berbentuk
ATP.
Rangkaian proses transfer electron dalam rantai respirasi yang
menghasilkan ATP tersebut dikenal sebagai FOSFORILASI
OKSIDATIF.
Pemahaman rangkaian proses respirasi ini memungkinkan kita dapat
melakukan tindakan preventif dan kuratif terhadap kasus keracunan
karena obat (misal : AMOBARBITOL) dan racun (misal: SIANIDA
dan KARBONMONOKSIDA), maupun kasus kematian karena
kelainan DISFUNGSI RENAL dan MIOPATI MITOKONDRIA
INFANTILIS.
Urutan proses produksi energi dimulai dari pencernaan makanan
sampai dengan rantai respirasi berupa transfer electron pada bagian
membrane dalam mitokondria.
RANGKAIAN RANTAI RESPIRASI :
2Fe3+
Fp H2
NAD+
A H2 (Reduksi)
SITOKROM
FLAVOPROTEIN
A (Oksidasi)
H+
2Fe2+
Fp
NADH
H+
H2O
2H+
½O2
2H+
Mekanisme FOSFORILASI OKSIDATIF dijelaskan oleh 3 teori, yaitu :
1. TEORI KOPLING KONFORMASIONAL
2. TEORI KOPLING PERTENGAHAN BERENERGI TINGGI
3. TEORI KOPLING KEMIOSMOTIK
Teori yang diakui saat ini adalah teori yang ke tiga KEMIOSMOTIK.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
6
Secara diagramatik urutan selengkapnya mengenai produksi energi digambarkan sebagai berikut :
LEMAK
KARBO
HIDRAT
PROTEIN
PENCERNAAN & PENYERAPAN MAKANAN
MAKANAN
ASAM
LEMAK
O2
ATP
GLISEROL
GLUKOSA
GLIKOLISIS
ASETIL
KO.A
SIKLUS
KREB
2H
RANTAI
PERNAFASAN
H2 O
ADP
AS.AMINO
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
MITOKONDRIA
(dengan membran luar & membran dalam)
7
SIKLUS KREB
(SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT=TCA CYCLE)
GLIKOLISIS
PIRUVAT
NAD+
NADH + H+
CO2
Asetil Ko.A
Asam Lemak
Sitrat
Oksaloasetat
NADH + H+
Iso-Sitrat
NAD+
Malat
NAD+
Siklus TCA
SIKLUS KREB
NADH + H+
-Ketoglutarat + CO2
NAD+
NADH + H+
Fumarat
Suksinat
FAD
FADH2
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM
8