Bioenergetika dan Oksidasi Biologis by wahyucyulian

VIEWS: 300 PAGES: 47

									Bioenergetika dan Oksidasi Biologis




          By: dr Marisa
              dr Febrika
         Introduction
 Dalam setiap reaksi biokimia selalu
  dikeluarkan panas
 Panas suatu bentuk energi

 Energi yang dapat dipakai oleh
  tubuh energi kimia (ATP)
 Panas dapat digunakan tubuh untuk
  mempertrahankan suhu badan
         Introduction
 Dalam sistem biologis, reaksi yang
  menghasilkan panas  eksotermik
 Panas dapat digunakan langsung
  untuk kapal uap
           Introduction
 Reaksi yang memerlukan panas
  endotermik
 Pada sistem biologi:
    Eksotermikexergonik
    Endotermikendergonik
            Introduction
   Reaksi dalam tubuh umunya merupakan
    gabungan dari proses katabolisme
    (exergonik) dan anabolisme (endergonik)
   Karena reaksi exergonik terangkai dengan
    reaksi endergonik maka harus ada molekul
    perantara yang dapat
    mengemban/menangkap energi kimia agar
    tidak hilang/dapat dimanfaatkan
            Introduction
   Berbagai reaksi exergonik yang
    merupakan sumber utama
    penghasil/penangkapan energi dalam
    tubuh antara lain:
    – Glikolisis
    – Fosforilasi oksidatif
    – Siklus asam sitrat/siklus krebs
           Introduction
   Reaksi endergonik antara lain adalah:
    – Biosintesis
    – Kontraksi otot
    – Eksitasi syaraf
    – Transpot antar membran
   Molekul perantara sebagai pembawa
    fosfat energi tinggi ada bermacam-
    macam yaitu
    – Fosfoenol piruvat,
    – Karbamoil fosfat,
    – 1,3 bifosfogliserat,
    – Kreatin fosfat
    – Adenosin Trifosfat
 Senyawa berenergi tinggi yang lain:
 Tiolester (seperti Ko-A)

 Prot pembawa asil

 S- adenosil metionin

 Uridin difosfoglukosa

 5- Fosforibosil 1 pirofosfat (PRPP)
   Senyawa fosfat energi rendah adalah:
    – Adenosin difosfat
    – Pirofosfat
    – Glukosa-1 fosfat
    – Fruktosa 6 fosfat
    – Adenosin Monofosfat
    – Glukosa 6 fosfat
    – Gliserol 3 fosfat
       Oksidasi Biologis
   Teori lama:
    Oksidasi adalah reaksi suatu senyawa
    dengan oksigen
   Teori Baru
    – Oksidasi adalah reaksi pelepasan
      elektron dan
    – Reduksi adalah penerimaan elektron
 Oksidasi
  Ion fero yang melepas satu elektron
  berubah menjadi ion feri
  Fe 2+              Fe 3+ + elektron
 Reduksi

  Ion feri bila menerima satu elektron
  menjadi ion fero
  Fe 3+ + elektron             Fe 2+
 Dalam reaksi sistem biologis
  umumnya bila suatu senyawa
  teroksidasi maka ada senyawa yang
  tereduksi
 Dalam proses penerimaan/pelepasan
  elektron ini diikuti olej pertukaran
  energi bebas tinggi
 Besarnya energi bebas ini dapat
  diukur melalui potensiometer
   Pada sistem biologik energi bebas
    diwujudkan dalam potensial redoks
    yang diukur pada pH 7,0 besarnya
    adalah –0,42
Beberapa potensial redoks yang telah
  terukur yaitu:
 Ion H             -0,42
 NAD/NADPH         -0,32
 Lipoat            -0,29
 Asetoasetat       -0,27
 Piruvat/laktat    -0,19
 Oxaloasetat/malat -0,17

 Fumarat/suksinat +0,03
 Sitokrom B    +0,08
 Ubiquinon     +0,10
 Sitokrom C    +0,22
 Sitokrom a1   +0,29
 Oksigen/air   +0,82
 Pada suatu reaksi oksidasi-reduksi
  yang berantai maka elektron akan
  mengalir dari sistem yang
  elektronegatif (ion H) ke arah sistem
  yang lebih elektropositif yaitu
  oksigen/air
 Dalam ssetiap loncatan elektron terjadi
  pelepasan energi bebas. Pada rantai
  respirasi maka energi ini akan
  ditangkap utuk proses fosforilasi ADP
  menjadi ATP
             Oksidase
   Oksidase adalah kelompok enzim
    yang memerlukan oksifen sebagai
    akseptor hoidrogen (elektron)
           AH2       H2O2
                     Oksidase

             A        H2O
 Enzim oksidase yang banyak terdapat
  di jaringan adalah sitokrom oksidase.
  Enzim ini mengandung besi sehingga
  disebut hemoprotein, juga
  mengandung Cu.
 Sitokrom oksidase disebut juga
  sitokrom a3 atau aaa 3, merupakan
  komponen terakhir rantai respirasi
  yang berperan melepaskan hidrogen
  (elektron) dan diberikan kepada
  oksigen sehingga terbentuk air
 Aktivitas enzim ini dapat dihambat oleh
  sianida, hodrogen sulfida dan
  karbonmonoksida oksidasi
  terhenti mati
 Yang termasuk oksidase Flavoprotein
  yang mengandung FAD dan FMN
 Banyak flavin mengandung logam
  disebut metaloflavoprotein
  (metaloenzim)
   Oksidase yang memerlukan FMN
    antara lain L amino Oksidase di ren
    untuk deaminasi oksidatif L amino dan
    xantin oksidase di usus, air susu, ren
    dan hepar yang dapat mengubah purin
    menjadi asam urat
 Enzim xantin oksidase mengandung
  molibdenum dan penting pada
  hiperurisemia (Kadar asam urat dalam
  darah yang tinggi yang memberikan
  gejala artritis rheumatoid=GOUT)
 Oksidase yang memerlukan FAD
  adalah aldehid dehidrogenase
   Glukosa oksidase juga memerlukan
    FAD, penting dalam pemeriksaan lab
    (untuk penentuan kadar glukosa
    darah)  dapat mengoksidasi glukosa
         Dehidrogenase
 Enzim ini berperan dalam pemindahan
  hidrogen (elektron) tetapi tidak
  menggunakan oksigen sebagai
  akseptornya
 Ada 2 jenis:
    – Dehidrogenase anggota rantai respirasi
    – Non rantai respirasi
   Sebagai enzim anggota rantai
    respirasi:
    Berperan untuk transfer hidrogen
    dalam reaksi berantai daro suatu
    substrat ke substrat lain yuang
    akhirnya sampai ke oksigen.
    Umumnya memerlukan koenzim NAD
    atau NADP dan Zn. Reaksi bersifat
    reversibel
 Karena tidak memerlukan oksifgen
  maka dapat bekerja pada keadaan
  aerob (Glikolisis anaerobik)
 Yang memerlukan NAD banyak terlibat
  pada proses glikolisis, siklus as sitrat
  (siklus Krebs), dan rantai respirasi
 Yang memerlukan NADP: berperan
  pada reaksi sintesis reduktif seperti
  sintesa asam lemak dan steroid
 Dehidrogenase lain ada yang memerlukan
  riboflavin seperti FMN dan FAD dan
  umumnya berperan dalam transfer elektron
  Contoh: Suksinat dehidrogenase, asil Ko-a
  dehidrogenase, dehidrogenase gliserol 3 P
  dalam mitokondria
 Peranan lain dehidrogenase ini adalah pada
  proses dehidrogenase lipoat tereduksi yang
  terlibat pada dekarboksilasi oksidatif piruvat
  menjadi alfa ketoglutarat
 Pada umumnya enzim sitokrom
  kecuali sitokrom oksidase merupakan
  enzim yang bekerja pada proses
  dehidrogenasi (merupakan enzim
  dehidrogenase)
 Enzim peroksidase terdapat dalam air
  susu, lekosit dan trobosit juga bekerja
  dalam proses reduksi peroksida dan
  memerlukan senyawa lain sebagai
  akseptor elektron yaitu vit C, sitokrom
  C dan Quinon
 Di dalam eritrosit ada enzim khusus
  yaitu glutation peroksidase yang
  mengandung selenium (Se) sebagai
  gugus prostetik.
 Enzim tsb dapat menghilangkan
  hidrogen peroksida dan senyawa
  peroksida lipid lain sehingga
  melindungi kerusakan oksidatif
  membran sel eritrosit
   H2O + AH2  2 H2O + A
            Peroksidase
 Termasuk peroksidase lain adalah
  katalase yang berperan memecah
  hidrogen peroksida menjadi air dan
  oksigen
 Dalam reaksinya diperlukan 2 molekul
  hidrogen peroksida, dimana satu
  molekul untuk donor elektron dan
  molekul lain sebagai akseptor elektron.
 Enzim ini terdapat dalam darahm
  sumsum tulang, mukosa dan ren
 H2O2 + H2O2  2H2O + O2

              Katalase
             Oksigenase
   Ada 2 jwnis enzim ini yaitu dioksigenase,
    dan monoksigenase. Berperan
    mengikatkan oksigen ke dalam suatu
    molekul tetapi bukan suatu proses
    oksigenasi
   Prosesnya berlangsung 2 tahap
   Pertama terjadi pengikatan olsigen dengan
    enzim, selanjutnya oksigen tersebut
    direduksi dan dialihkan ke substrat
Sioksigenase mengikat 2 molekul
 oksigen ke substrat
A   + O2  AO2
          Dioksigenase
   Umumnya enzim ini mengandung Fe,
    misalnya homogentisat dioksigenase,
    3 hidroksi antranilat dioksigenase dan
    L triptofan dioksigenase di dalam
    hepar
   Enzim monooksigenase fungsinya
    merupakan campuran oksidase dan
    hidroksilase yaitu mengikatkan hanya
    satu molekul oksigen kepada substrat,
    sedangkan 1 molekul oksigen lainnya
    direduksi menjadi air. Pada proses ini
    diperlukan adanya donor elektron/ko
    substrat tambahan.
   Di dalam sel hepar terdapat
    monooksigenase khusus yang bersama
    sitokrom P 450 dan sitokrom b5 serta NADH
    dan NADPH yang berperan untuk
    hidroksilasi obat.
   Prosesnya berantai melewatkan banyak
    enzim yang secara kolektif disebut siklus
    hidroksilase. Reaksi ini bermanfaat untuk
    meningkatkan efek teurapeutik obat dan
    menurnkan toksisitas obat, sebab obat
    menjadi lebih mudah larut.
   Obat yang diproses melalui proses ini
    antara lain Benzpiren, amiopirin, anilin,
    morfin, dan benzfetamin. Fenobarbital
    memacu pembentukan mikrosom dan
    sitokrom P 450
   Di dalam banyak jaringan terbentuk
    oksigen reaktif atau radikal bebas
    oksigen/superoksid. Gugus radikal
    bebas ini sangat toksis dan dapat
    merusak jaringan dan membran sel
    melalui proses oksidasi yang
    menghasilkan (antara lain) lipid
    peroksidasi
 Oksigen reaktif ini dapat dihilangkan
  opleh enzim superoksid dosmutase .
 Superoksid dismutase mengandung
  ion Cu, Mn, Zn
     Rantai respirasi dan
     fosforilasi oksidatif
   Rantai respirasi ,merupakan kumpulan
    enzim dengan koenzimnya yang
    terangkai berurutan untuk reaksi
    transfer equivalen pereduksi (H-
    elektron) sampai terjadi pembentukan
    air (H2O).
   Proses oksidasi dalam rantai respirasi
    terangkai (coupled) dengan proses
    fosforilasi oksidatif ADP menjadi ATP.
   Proses ini berlangsung dalam mitokondria
    dan merupakan penghasil energi terbanyak
    dalam tubuh power house
   Elektron/hidrogen yang dikeluarkan pada
    olsidasi mengalir dalam rantai respirasi dari
    komponen yang paling elektronegatif ke
    arah yang paling elektro positif dan diikuti
    kenaikan potensial redoksnya.
         Inhibitor rantai
            respirasi
   Ada beberapa senyawa yang dapat:
    – menghambat oksidasi dalam rantai
      respirasi
    – menghambat terangkainya dejngan
      fosforilasi
    – Secara total emnghambat rantai respirasi
      dan fosforilasi, akibatnya fosforiloasi
      oksidatif tidak terjaedi dan tidak ada
      energi yang terbentuk.
 Senyawa tersebut tidak punya titik
  kerja yang berbeda.
 Mis: Obat tidur barbiturat, antibiotik
  pierisidin A dan racun ikan rotenon
  menghambat kerja dehidrogenase
  yang tergantung NAD yaitu
  menghambat transfer elektron dari
  FMN atau FeS ke koenzim Q
 Senyawa lain: Dimerkaprol dan
  antimisin A menghambat transfer
  elektron antara sitokrom b ke
  sitokrom c.
 Senyawa racun hidrogen
  disulfida,sianida dan karbonmonoksida
  menghambat kerja sitokrom aa3
   Oligomisin dapat menghambat total
    semua proses oksidasi dan fosforilasi,
    tetapi dinitrofenol bekerja memisahkan
    rangkaian aoksidasidan fosforilasi,
    disini oksidasi rantai respirasi tetap
    berlangsung tetapi tidak menghasilkan
    ATP
Tomorrow’s Doctor

								
To top