proses oksidasi - · pdf fileanabolisme. proses respirasi seluler : glikolisis, siklus...

Oksidasi biologi - 2

Proses oksidasi

Peranan enzim,

koenzim dan logam

dalam oksidasi biologi

Transfer elektron

dalam sel

Hubungan rantai

pernapasan dengan

senyawa fosfat

berenergi tinggi

Oksidasi hidrogen (H)

dalam mitokondria

Struktur dan fungsi

mitokondria

Proses transfer

elektron di mikrosom

Proses oksidasi

reduksi di sel darah

merah


Secara sederhana, oksidasi berarti

reaksi dari material dengan oksigen

Oleh karena

itu diberi

nama

PADA MAKHLUK HIDUP

OKSIDASI BIOLOGI


Secara kimiawi:

Oksidasi berarti

melepaskan elektron

atau menerima oksigen,

yang sering diikuti

dengan reduksi.

Reduksi berarti

menerima elektron atau

melepaskan oksigen.


Reaksi biokimia dalam organisme hidup pada dasarnya adalah transfer ENERGI (ATP), yang melibatkan reaksi oksidasi dan reduksi.

ATP dihasilkan melalui fosforilasi ADP

Fosforilasi tingkat substrat adalah transfer PO4-

energi tinggi ke ADP.


Semua molekul mengandung elektron sebagai bagian dari atom-atom yang menyusun molekul.

Setiap molekul memiliki energi (potensial) untuk memberi dan menerima elektron dari molekul lainnya. NAD+

NADH

NAD+ adalah senyawa intermediate (pembawa energi).


Dalam sistem biologikal, elektron adalah atom hidrogen (H+). Oksidasi biologikal seringkali berupa DEHIDROGENASI

(pelepasan pasangan atom hidrogen dari substrat mereka).


Terdapat beberapa reaksi oksidasi-reduksi di dalam sel, baik selama katabolisme maupun anabolisme. Proses respirasi seluler :

glikolisis, siklus Kreb’s, dan rantai transport elektron adalah reaksi biokimia yang melibatkan transfer elektron melalui reaksi OKSIDASI – REDUKSI.

Sebagian besar energi sel diperoleh dari reaksi oksidasi reduksi.

Energi disimpan dalam ikatan kovalen diantara fosfat, dengan jumlah energi terbesar (± 7 kcal/mole) dalam ikatan diantara gugus fosfat kedua dan ketiga. Ikatan kovalen ini disebut

ikatan pirofosfat.


Proses pemecahan glukosa, dimana glukosa di oksidasi menjadi dua molekul 3-carbon (piruvat). Glucose + 2 ATP + 2 ADP +

2 PO4– + 2 NAD+

2 pyruvic acid + 4 ATP + 2 NADH + 2H+

Catatan: Energi yang dilepaskan dari

glukosa dapat digunakan untuk memfosforilasi (penambahan gugus fosfat) pada ADP, membentuk ATP.

Glikolisis terjadi didalam sitoplasma.


Tiga bagian glikolisis:

Pemakaian energi

(preparatory stages).

Pemecahan gula 6-

carbon menjadi dua

gula 3-carbon (asam

piruvat)

Produksi energi

(Energy-Conserving

Stage).


Glucose

Glucose

6-phosphate

Fructose

6-phosphate

Fructose

1,6-diphosphate

Dihydroxyacetone

phosphate (DHAP)

Glyceraldehyde

3-phosphate

(GP)

1

2

3

4

5

Digunakan 2 ATP

Glukosa dipecah

untuk membentuk 2

Glucose-3-

phosphate


1,3-diphosphoglyceric acid

3-phosphoglyceric acid

2-phosphoglyceric acid

Phosphoenolpyruvic acid

(PEP)

6

7

8

9

10

Pyruvic acid

2 Glucose-3-

phosphate

dioksidasi menjadi 2

asam piruvat

Dihasilkan 4 ATP

Dihasilkan 2 NADH


Glycolysis_A Step by Step.exe


Jika oksigen berlimpah, sel akan merubah asam piruvat menjadi asetil-KoA. Asam piruvat (dari glikolisis)

di oksidasi dan di dekarboksilasi.

2(Pyruvate- + Coenzyme-A + NAD+ Acetyl-CoA + CO2 + NADH).

Pembentukan asetil-KoA adalah TAHAP TRANSISI untuk mempersiapkan asam piruvat masuk kedalam siklus Kreb’s.


Molekul 3-carbon

(acetyl-CoA) di oksidasi

lebih lanjut menjadi

karbon dioksida.

2(Acetyl CoA + 3NAD+ +

FAD + GDP3- + HPO42- +

2H2O 2CO2 + 3NADH

+ FADH2 + GTP4- + 2H+

+ Coenzyme-A).


Dalam proses glikolisis dan siklus Kreb’s hanya dihasilkan 4 molekul ATP atau GTP (molekul energi yang mirip dengan ATP) per-molekul glukosa. Hasil ini jauh dibawah jumlah yang diperlukan oleh

tubuh untuk berfungsi secara normal.

Akan tetapi, selama oksidasi glukosa, sejumlah besar NADH dan FADH2 diproduksi.

Agent pereduksi ini secara dramatis meningkatkan jumlah ATP yang diproduksi.

Dengan demikian, BAGAIMANA TUBUH

MENGHASILKAN ATP LEBIH BANYAK LAGI?


Rantai transport

elektron terjadi

didalam lipatan

membran dalam

mitokondrial (cristae).

Sistem ini akan

menggunakan energi

yang tersimpan dalam

NADH dan FADH2

untuk menghasilkan

ATP.

NADH dan FADH2

yang terakumulasi

selama proses

glikolisis, reaksi

transisi, dan siklus

Kreb’s akan

mentransfer atom-

atom hidrogen ke

komponen-komponen

dari rantai transport

elektron.


Selama transport, hidrogen dan elektron ditransfer ke akseptor dengan cara proton dipompa melintasi membran mitokondrial bagian dalam.

Hal ini menghasilkan gradien elektrochemical yang kemudian digunakan untuk fosforilasi ADP sambil proton berdifusi kembali melintasi membran.

ELECTRON TRANSPORT CHAIN.exe


Melalui rangkaian reaksi fosforilasi oksidatif. Oksidasi NADH terangkai dengan reaksi

fosforilasi ADP.

Selain itu, reaksi reduksi akan menyertai oksidasi NADH.

● Reaksi oksidasi selalu disertai reaksi reduksi, karena elektron yang diberikan oleh satu gugus harus diterima oleh gugus lainnya.

Dalam hal ini, molekuler oksigen adalah akseptor elektron, maka pada tahap akhir rangkaian ini, elektron ditransfer ke oksigen dan terbentuk air.


Membran luar Mempertahankan bentuk

mitokondria.

Sangat permeabel terhadap molekul kecil.

Ruang antarmembran Terdapat enzim creatine

kinase & adenylate kinase.

Membran dalam Struktur yang berlibat-lipat &

tidak permeabel terhadap molekul & ion.

Kaya dengan protein.

Cristae Struktur yang berlipat-lipat

dari membran dalam.

Matrix Mengandung enzim untuk

siklus Kreb’s dan oksidasi asam lemak.

Mengandung DNA, ribosome dan protein yang diperlukan untuk sintesis protein.


FUNGSI MITOKONDRIA:

Transport

●Digunakan untuk memindahkan substansi melintasi membran bagian dalam.

Rantai respirasi

●Kompleks yang bertanggung jawab untuk produksi ATP dari sumber energi memerlukan oksigen.

ATP synthase

●Digunakan untuk fosforilasi ADP.


Enzim yang terlibat

dalam proses oksidasi

dan reduksi diberi

nama

oksidoreduktase.

Mengkatalisis reaksi

oksidasi atau reduksi

Bekerja pada beberapa

gugus kimia untuk

menambahkan atau

melepaskan atom

hidrogen

Diklasifikasi menjadi

empat kelompok:

Oksidase

Dehidrogenase

Hidroperoksidase

Oksigenase


Enzim oksidase

menggunakan oksigen

sebagai akseptor

hidrogen.

Enzim oksidase

mengkatalisis

pelepasan hidrogen

dari substrat dengan

menggunakan oksigen

sebagai akseptor

hidrogen.

Enzim-enzim tersebut

membentuk air atau

hidrogen sebagai

produk reaksi.

Sebagian enzim

oksidase mengandung

logam.

Fe.

Cu.


Golongan enzim ini mengkatalisis

substrat yang bergugus fungsional.

Contoh enzim dehidrogenase

adalah suksinat dehidrogenase,

glutamat dehidrogenase dan

sebagainya.


Terdapat dua

koenzim penting

dalam reaksi

oksidasi – reduksi:

NAD.

FAD.


Eritrosit tidak memiliki mitokondria oleh karena itu, glukosa digunakan hanya sebagai sumber energi utama.

Tanpa glukosa, sel darah merah akan mati. Sel-sel darah membawa O2

dari paru-paru ke jaringan.

Tanpa sel-sel darah merah, kebanyakan jaringan tubuh akan menderita kekurangan energi karena mereka memerlukan O2 untuk menyempurnakan perubahan makanan menjadi CO2 dan H2O.

Jalur utama dari metabolisme karbohidrat dalam sel darah merah adalah: Glikolisis.

PPP (Pentose Phosphate Pathway).

Metabolisme 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG).


Sumber energi (ATP) eritrosit diperoleh melalui proses glikolisis anaerobik dalam sitosol.

Pada glikolisis anaerobik piruvat yang terbentuk dirubah menjadi laktat dan kemudian dilepaskan kedalam darah.

Glikolisis memberikan ATP untuk pompa ion membran dan NADH untuk reoksidasi methemoglobin.


PPP dalam erythrocyte merupakan jalur penting untuk memproduksi NADPH. Gangguan dalam produksi

NADPH dapat mempengaruhi kelangsungan hidup eritrosit.

NADPH untuk mempertahankan kondisi reduksi dari glutathione.

Glutathione membuang peroxide melalui aksi

glutathione peroxidase.


Ketidakmampuan untuk mempertahankan glutathione tereduksi dalam sel darah merah berperan terhadap peningkatan akumulasi peroxide, terutama H2O2, yang mengakibatkan melemahnya dinding sel dan hemolysis.

Akumulasi H2O2 juga berperan terhadap peningkatan kecepatan oksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin yang juga melemahkan dinding sel.


Sintesis 2,3-BPG merupakan jalur reaksi utama konsumsi glukosa dalam eritrosit. Sintesis 2,3-BPG penting untuk

mengontrol afinitas hemoglobin terhadap oksigen.

Catatan, bila glukosa teroksidasi oleh jalur ini, maka eritrosit akan kehilangan kemampuan untuk memperoleh 2 mole ATP dari oksidasi glikolitik dari 1,3-BPG menjadi 3-phosphoglycerate melalui reaksi phosphoglycerate kinase.

proses oksidasi - · pdf fileanabolisme. proses respirasi seluler : glikolisis, siklus...

Documents