fosforilasi oksidatif (hb)
Post on 06-Feb-2016
265 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
BIOENERGETIKA
Hendri Busman, M.Biomed
BIOENERGETIKA
* ILMU YANG YANG MEMPELAJARI PERUBAHAN ENERGI YANG TERJADI PADA SUATU REAKSI BIOKIMIA
* PADA SISTIM BIOLOGIS, ENERGI ADALAH DALAM BEN- TUK ENERGI KIMIA : ATP, GTP, ASETIL-KoA DSB. EMERGI INI DIGUNAKAN UNTUK MELAKSANAKAN PROSES BIOKIMIA : KONTRAKSI OTOT, BIOSINTESIS, PENGHANTARAN IMPULS, TRANSPORT AKTIF DSB.
* ENERGI KIMIA JUGA MENGIKUTI HUKUM KEKEKALAN ENERGI
3
EN
ER
GI
BE
BA
SE
NE
RG
I B
EB
AS
ENERGI PANASENERGI PANAS
ENERGI KIMIAENERGI KIMIA
ATP, GTP, DSBATP, GTP, DSB
DD
EKSERGONIK (- G)
EKSERGONIK (- G)
ENDERGONIK (+ G)
ENDERGONIK (+ G)
REAKSI : A + C B + DREAKSI : A + C B + D
AA
CC BB
4
PEMBENTUKAN DAN PERANAN ATP
PEMBENTUKAN ATP
1. TERJADI TERUTAMA DALAM MITOKHONDRIA MELALUI
PROSES POSFORILASI ADP (ADP + Pi ATP)
PROSES INI BERKAITAN ERAT DENGAN PROSES
OKSIDASI (TRANSFER e- / H+)
OLEH KARENA ITU DISEBUT POSFORILASI OKSIDATIF.
5
2. POSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT
* DALAM GLIKOLISIS : (2 ATP) P.G. KINASE 1,3 BI-P.GLISERAT P. GLISERAT ADP ATP
PIRUVAT-KINASE POSFO-ENOL- ENOL PIRUVAT PIRUVAT (PEP) ADP ATP
6
* DALAM TCC : ( 1ATP ) SUKSINIL-TIOKINASE
SUKSINIL-KoA SUKSINAT
ADP + Pi ATP
KoA-SH
7
PERANAN ATP
* DALAM SEL, REAKSI EKSERGONIK DAN ENDERGONIK SELALU BERKAITAN
1
2
3
4
5
6
ATP
Biosintesis
Kontraksi Otot
Transport Aktif
Perangsangan Saraf
Dan sebagainya
REAKSIEKSERGONIK
REAKSI
EENDERGONIK
8
* POSFAT ENERGI TINGGI LAINNYA (POSFOGEN)
- KREATIN POSFAT * DALAM : OTOT RANGKA, JANTUNG, SPERMATOZOA, OTAK * MEMPERTAHANKAN KONSENTRASI ATP DLM OTOT
CREATIN KINASE
KREATIN POSFAT KREATIN ADP ATP
* PENENTUAN AKTIVITAS ENZIM KREATIN KINASE ( CK ) DIGUNAKAN DALAM DIAGNOSIS PENYAKIT MIOKARD INFARK (MI) (SERANGAN JANTUNG)
9
Phosphoenolpyruvate
Creatine ~ P
Creatine
(Store of ~ P)
ATP
ADP
ATP/ADPcycle
1,3-Bisphosphoglycerate
Succinyl-CoAOxidativePhosphorylation
Other Phosphorylation,Activationsand endergonic processes
Glycerol 3-phosphate
Glucose 6-phosphate
Fructose 1,6-bisphosphate
P~
P~
10
* POSFAT ENERGI TINGGI ( P ) DALAM BENTUK ATP,
(YANG BERASAL DARI POSFORILASI OKSIDATIF, POSFO-
RILASI TK. SUBSTRAT), DAN CREATIN POSFAT, AKAN
MELEPASKAN P YANG KEMUDIAN DIGUNA
KAN OLEH TUBUH SEBAGAI “PERANAN ATP”, YAITU :
1. POSFORILASI; MIS. : GLUK GLUK-6-P
2. AKTIVASI, MIS : FFA ASIL-KoA
3. REAKSI ENDERGONIK
* BIOSINTESIS
* TRANSPORT AKTIF
* KONTRAKSI OTOT
* PENGHANTARAN IMPULS SARAF
* DAN SEBAGAINYA
11
OKSIDASI BIOLOGIS• OKSIDASI : REAKSI PENGELUARAN e-
ATAU : REAKSI PENAMBAHAN O2
OKSFe ++ Fe +++ + e-
RED
OKSAH2 A
½ O2 H2O
12
* REDUKSI : REAKSI PENANGKAPAN e-
ATAU : REAKSI PENANGKAPAN H+
INGAT : H2 2H+ + 2e-
* OKSIDASI BIOLOGIS DAPAT BERLANGSUNG TANPA PERAN
O2, MISALNYA PROSES DEHIDROGENASI
* PROSES OKSIDASI DIIKUTI OLEH REDUKSI DARI AKSEPTOR
H+ ( AKSEPTOR e- ), JADI SATU PROSES REDUKSI-
OKSIDASI ( REDOKS )
* ENZIM YANG BERPERAN PADA REAKSI REDOKS : ENZIM
OKSIDO REDUKTASE
13
CONTOH
COO- NADH + H+ NAD+ COO-
C = O HO – C – H
LAKTAT DEHIDROGENASE
CH2 CH2
AS. PIRUVAT ( KETO ) LAKTAT
OKSIDASI ( DEHIDROGENASI )
REDUKSI
14
ENZIM OKSIDO-REDUKTASE
1. ENZIM OKSIDASE
2. ENZIM DEHIDROGENASE
3. ENZIM HIDRO PEROKSIDASE
4. ENZIM OKSIGENASE;
* DIOKSIGENASE
* MONO OKSIGENASE
15
ENZIM OKSIDASE
E* AH2 + ½ O2 A + H2O
E AH2 + O2 A + H2O2
* MENGKATALISIS PENARIKAN H+ DARI SUBSTRAT
* MENGGUNAKAN O2 SEBAGAI AKSEPTOR H+
* HASIL AKHIR : H2O ATAU H2O2
URICASE : H2O2
* MENGANDUNG : Cu++
16
* CONTOH
- SITOKHROM OKSIDASE
- FENOLASE
- ASCORBIC ACID OXIDASE
- URICASE
- L-AMINO ACID OXIDASE
- GLUCOSA OXIDASE
- XANTHIN OXIDASE
17
ENZIM DEHIDROGENASE
* AH2 CARRIER BH2
E1 E2
A CARRIER-H2 B
* MENGKATALISIS PENARIKAN H+ DARI SUBSTRAT
* TIDAK MENGGUNAKAN O2 SEBAGAI AKSEPTOR H+
TETAPI SUATU PROTEIN SPESIFIK ( CARRIER)
* CONTOH : - LAKTAT DEHIDROGENASE
- KG DEHIDROGENASE
- SUKSINAT DEHIDROGENASE
- MALAT DEHIDROGENASE
- ASIL Ko-A DEHIDROGENASE
18
* FUNGSI UTAMA (DEHIDROGENASE):
MENGHASILKAN NADH DAN FADH2
DALAM : TCC, GLIKOLISIS, -OKSIDASI
* NADH DAN FADH2 DIOKSIDASI DALAM
RANTAI PERNAFASAN, MENGHASILKAN :
- NADH 3 ATP
- FADH2 2 ATP
19
ENZIM PEROKSIDASE
* MENGGUNAKAN H2O2 SEBAGAI SUBSTRAT / AKSEPTOR H+
PEROKSIDASE AH2 + H2O2 A + 2H2O
KATALASE H2O2 + H2O2 O2 + 2H2O
20
ENZIM OKSIGENASE
* MENGKATALISIS TRANSFER O2 SECARA LANGSUNG KEPADA MOL “SUBSTRAT”* DIOKSIGENASE
DO
A + O2 AO2
CONTOH : - HOMOGENTISAT DIOKSIGENASE (HOMOGENTISAT OKSIDASE) - 3 HIDROKSI ANTRANILAT DIOKSIGENASE (H.A. OKSIDASE) - TRIPTOFAN DIOKSIGENASE ( PIROLASE ) * MONOOKSIGENASE MO
AH + O2 + ZH2 AOH + H2O + Z
21
RANTAI PERNAFASANDAN
POSFORILASI OKSIDATIF
* RANTAI PERNAFASAN
SISTIM TRANSFER ELEKTRON / PROTON H+ YANG
MERUPAKAN RANGKAIAN / RANTAI DARI ELEKTRON /
PROTON CARRIER
* SUSUNAN RANTAI PERNAFASAN TERSEBUT DITENTUKAN
OLEH POTENSIAL REDOKS (Eo) MASING-MASING ANGGO-
TANYA YAITU DIMULAI DARI YANG MEMPUNYAI POTENSIAL
REDOKS YANG LEBIH NEGATIF KEPADA YANG KURANG
NEGATIF SAMPAI KEPADA YANG LEBIH POSITIF
22
• MISAL : Eo SIST NAD/DADH : - 0.32 V
Eo SIST SITOKHROM : + 0,25 V
Eo O2 / H2O : + 0,82 V
MAKA NAD / NADH ADA PADA PERMULAAN RANTAI, SEDANGKAN O2
PADA UJUNG RANTAI PERNAFASAN
• AKIBAT PENGHANTARAN e- SEPANJANG RANTAI PERNAFASAN, AKAN TERBENTUK ENERGI YANG AKAN DI SIMPAN DAN DIGUNAKAN UNTUK MEMBENTUK ATP DARI ADP +Pi (POSFORILASI TINGKAT MITOKHONDRIA = POSFORILASI OKSIDATIF)
• 1 MOL NADH DIOKSIDASI DALAM RANTAI PERNAFASAN, MENGHASILKAN 3 ATP
• 1 MOL FADH2 2 ATP
• NAD / FAD MERUPAKAN CARRIER e- / H+
23
* LOKASI DIHASILKANNYA ATP PADA RANTAI PERNAPASAN
ATP
NAD Fp FeS CoQ
ATP ATP
O2 aa3 C SIT-C1 SIT-b
* OKSIDASI DENGAN NAD 3 ATP
OKSIDASI DENGAN FAD 2 ATP
24
BEBERAPA SUBSTRAT PENTING DALAM OKSIDASI, e-NYA MEMASUKI RANTAI
PERNAFASAN
GLUMATAT PIRUVAT MALAT ALFA KETOGLUTARAT ISOSITRAT NAD PROLIN
FP
FeS
GLISEROL-3P ASIL Ko-A SUKSINAT Q SARCOSIN CHOLIN DIMETIL-GLISIN
SITOKHROM
O2
25
RATIO
• RATIO : JUMLAH MOL ATP YANG DIHASILKAN PADA SETIAP 0,5 MOL O2 PADA PROSES OKSIDASI – REDUKSI DALAM RANTAI PERNAFASAN
• CONTOH TAHAP REAKSI RATIO PIRUVAT ASETIL – KoA 3
ISOSITRAT K. GLUTARAT 3SUKSINAT FUMARAT 2
MALAT OKSALO-ASETAT 3
26
KONVERSI ENERGI DARI MAKANAN MENJADI ATP
MITOCHONDRION
Citric
Acid
cycle
- -
dig
est
ion a
ndabsr
opti
on -
-FOOD Fatty acids
Fat + Glycerol
Carbohydrate Glucose etc Acetyl - CoA
Protein Amino acids
Respiratory chain
. ADP
ATP
-Oxidation ½ O2
2H H2O
Extramitochondrial sources
of reducing equivalents
27
RANTAI PERNAFASAN MERUPAKAN “POMPA PROTON”
1. PROSES OKSIDASI DALAM RANTAI PERNAFASAN MENG HASILKAN PROTON ( H+ )
2. H+ AKAN DIPOMPA KELUAR MELALUI MEMBRAN DALAM MITOKHONDRIA
3. AKIBATNYA TERJADI PERBEDAAN KONSENTRASI ( H+ ) DIDALAM DAN DILUAR “INNER MEMBRAN”, YANG MENYEBABKAN PERBEDAAN POTENSIAL ELEKTROKIMIA ( pH DAN POTENSIAL LISTRIK )
4. PERBEDAAN POTENSIAL ELEKTROKIMIA MENIMBULKAN ENERGI YANG MENGGERAKKAN ENZIM “ATP SINTASE” MENGUBAH ADP + Pi ATP
(POSFORILASI OKSIDATIF)
28
RACUN RANTAI PERNAFASAN
1. PENGHAMBATAN RANTAI PERNAFASAN
* PIERICIDIN A, AMO BARBITAL, ROTENON, ANTI-
MYCIN-A, BAL, H2S, CO, CN-, CARBOXIN, TTFA,
MALONAT
2. PENGHAMBAT PROSES POSFORILASI
* OLIGOMYCIN
3. PEMUTUS RANGKAIAN (UNCOUPLER) DARI PROSES
OKSIDASI DENGAN PROSES POSFORILASI
* RESPIRASI TAK TERKENDALI KARENA KONSEN-
TRASI ADP TIDAK MEMBATASI LAJU RESPIRASI
* 2,4 DINITRO-FENOL, DINITROCRESOL, PENTA-
KLORO FENOL, CCCP (CHLORO-CARONYL-
CIANIDA-PHENYL HIDRAZON)
29
ASPEK KLINIS
* BEBERAPA ENZIM YANG BERPERAN PADA PROSES POS-
FORILASI OKSIDATIF SECARA GENETIK AKTIVITASNYA
DAPAT MENURUN / HILANG, PADA ;
1. FATAL INFANTILE MITOCHONDRIAL MYOPATHY DAN
RENAL DISFUNCTION
- AKTIVITAS ENZIM OKSIDO-REDUKTASE MENURUN /
HILANG
2. M.E.L.A.S (MITOCHONDRIAL MYOPATHY, ENCEPHALO-
PATHY, LACTIC ACIDOSIS, AND STROKE)
- DEFISIENSI : UBIQUINON, ENZIM OKSIDO REDUKTASE
DAN CYTOCHROM OKSIDASE
30
TERIMAKASIH
top related