BIOKIMIA RESPIRASI2009-2010.ppt

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of BIOKIMIA RESPIRASI2009-2010.ppt

  • ASPEK BIOKIMIA RESPIRASIOlehNinik MudjihartiniDepartemen Biokimia dan Biologi Molekuler

  • SUBPOKOK BAHASANTRANSPOR O2 DAN CO2BIOENERGETIKARADIKAL BEBAS

  • TRANSPOR OKSIGEN

  • GAMBAR: DIAGRAM SKEMATIK RESPIRASI

  • TRANSPOR O2 & CO2 DALAM DARAH:

    O2 dan CO2 diangkut dalam darah dlm bentuk lain, dan bukan hanya yang terlarut. Oksigen diangkut dlm btk berikatan dengan gugus prostetik hemoglobin (Hb) yi. pd bagian hem-nya. Hampir seluruhnya (97-98%) oksigen diangkut dlm bentuk ini. Pengangkutan CO2 yang terutama adl. dalam bentuk bikarbonat dan hanya sebagian kecil yg diangkut dlm btk berikatan dg. Hb (ikatan bukan pada hem tapi dg. proteinnya: carbamino bound= karbamat Hb)

  • Transpor O2 dalam darah :Sbg gas yg larut dlm darahSbg HbO2 (97-98 %)

    Transpor CO2 dalam darah :Sbg gas yg larut dlm darah (6%)Sbg ion bikarbonat [HCO3-], hasil disosiasi asam karbonat (yg terdisosiasi=99,9 %)Sbg karbamat yg terikat dg valin aa terminal dr Hb

  • PROTEIN TRANSPOR OKSIGENProtein utama pengikat O2 adl :I. MIOGLOBINII. HEMOGLOBIN

  • I. MIOGLOBIN

    Mengikat O2 di otot sehingga O2 tersedia utk oksidasi bahan bakar yg menghasilkan energi utk kontraksi Protein 3 dimensi dg struktur kuartener, ta. 1 sub unit - yg merupakan rantai polipeptida tunggal dg 153 residu asam amino yg tersusun dlm regio heliks -

  • Sub unit- mengandung HEM dan mengikat O2

    HEM, merupakan sebuah cincin porfirin hidrofobik yg mengikat Fe2+. Kompleks ini berikatan dg kantong hidrofobik pd protein yg mengandung 2 residu HISTIDIN. Salah satu residu histidin ini membentuk kompleks dg hem

  • II. HEMOGLOBIN (Hb) Mengangkut O2 dr paru ke jaringan shg O2 tersedia utk oksidasi bahan bakar di jaringan dan mengangkut CO2 & proton (H+) dr jaringan ke paru

    Protein tiga dimensi dg stuktur kuartener serupa dg mioglobin hanya beda urutan aa, ta: 2 sub unit 1 & 2 (141 residu aa) 2 sub unit 1 & 2 (146 residu aa)

  • MACAM Hb NORMAL:1. HbF (pd foetus/janin) dan 2. HbA (bbrp minggu setelah kelahiran)

  • Beda HbF dg HbA Struktur ta: 2 - globin & 2 - globin Komposisi aa pd rantai - berbeda dg rantai - , yaitu timbul perubahan struktural/konformasi yg menyebabkan afinitas HbF terhadap 2,3 -BPG (bisfosfogliserat) < dibanding HbA. Sebaliknya afinitas HbF terhadap O2 > dibanding HbA, akibatnya: O2 yg dilepas oleh HbA Ibu mudah diikat oleh HbF janin.

  • Menggambarkan jumlah O2 yg terikat dg protein Hb/mioglobin terhadap tekanan parsial O2:

    Bentuk kurva utk Hb: sigmoidalis sdgkan mioglobin: hiperbolik Bila pO2 tinggi, mioglobin & Hb akan jenuh dg O2 namun pd pO2 rendah mioglobin mengandung O2 > dibanding Hb Hb berfungsi sbg pengangkut O2 yg efektif

    KURVA SATURASI

  • Hb mengikat O2 di paru (pO2 tinggi=~ 100 torr) & melepas O2 di jaringan(pO2 rendah= ~20 torr) Mioglobin tetap jenuh dg O2 pd jaringan shg pd otot yg istirahat mioglobin mengikat O2 yg dilepas oleh Hb. Sewaktu otot beraktivitas dan pO2 menurun mioglobin melepas O2

  • Sebelum mengikat O2 subunit-subunit Hb dlm konformasi T (tense = tegang), pd keadaan ini menolak pengikatan O2 Sewaktu mengikat O2, subunit mengubah konformasi shg kemungkinan pengikatan O2 meningkat. Koordinasi subunit ini menghasilkan kurva saturasi O2 berbentuk sigmoid Sewaktu O2 terikat, konformasi Hb berubah dr T menjadi R (rileks) KOORDINASI SUB UNIT Hb DALAM PENGIKATAN O2

  • GAMBAR: KONFORMASI T DAN R

  • IKATAN Hb DENGAN CO CO terikat secara kompetitif pada situs pengikatan O2 Efek kooperativitas & efek Bohr O2 Afinitas Hb terhadap CO = 200 x O2 Afinitas hem ( tanpa globin ) terhadap CO = 25.000 x O2 tidak terjadi dalam Hb karena ada His E7 ( distal ) Batas toleransi tubuh sangat ( 1 % situs pengikatan O2 ditempati CO) Keracunan CO juga berpengaruh terhadap - katalase - sitokrom C

  • PENGIKATAN Hb DENGAN CN CN- dapat terikat secara ireversibel pada Hb dan metMb Normal : metHb ( Fe3+ ) HbO ( Fe2+ ), oleh metHb reduktase metHb + CN- sianmetHb (tidak dapat direduksi) Pemaparan CN- dalam waktu singkat mengganggu transpor O2

  • METHEMOGLOBIN Fe 2+ teroksidasi mjd Fe 3+ tdk dpt mengikat O2 Penyebab terbentuknya metHb: 1. Efek samping senyawa sulfonamida yg dpt mengoksidasi Fe 2+ Fe 3+ pd kelainan herediter HbM (histidin F8 diganti tirosin)2. Akibat menurunnya aktivitas enz.metHb reduktase, yg scr normal dpt mereduksi Fe 3+ Fe 2+

  • EFEKTOR DARI PENGIKATAN O2 EFEKTOR adl. molekul kecil yg mempengaruhi kapasitas pengikatan Hb terhadap O2 (regulasi alosterik) Ada efektor negatif atau positif ; homotropik atau heterotrofik O2 adl EFEKTOR HOMOTROPIK POSITIF Kurva saturasi EFEKTOR POSITIF bergeser ke kiri, EFEKTOR NEGATIF bergeser ke kanan Secara fisiologis efektor negatif menguntungkan ok meningkatkan suply O2 ke jaringan

  • MACAM-MACAM EFEKTOREFEKTOR POSITIF, yi: O2EFEKTOR NEGATIF, yi:1. 2,3-bisfosfogliserat2. H+3. CO2

  • EFEKTOR NEGATIF(menurunkan afinitas Hb terhdap O2)1. 2,3- BISFOSFOGLISERAT (2,3-BPG) pd HbF 2,3-BPG rendah shg afinitas HbF terhdp O2 (meningkat)

    Pada tempat yg tinggi, konsentrasi: Hb; 2,3-BPG & eritrosit shg afinitas HbA terhdp O2 terjadi pelepasan O2 ke jaringan

  • GAMBAR: STRUKTUR 2,3-BISFOSFOGLISERAT

  • SIKLUS RAPOPORT-LUEBERING SINTESIS 2,3-BPG DI ERITROSITGliseraldehid-3Pfosfogliserat1,3 - BPG2,3 -BPGfosfogliseratATPADPPiPiIIIIVVIIII gliseraldehid 3-P dehidrogenaseII bisfosfogliserat mutaseIII 2,3-BPG fosfataseIV asilfosfataseV fosfogliserat kinase

  • EFEKTOR NEGATIF (Lanjutan)2. ION HIDROGEN Seiring dg penurunan pH (H+) afinitas Hb terhdp O2 menurun menimbulkan EFEK BOHR

    3. IKATAN KOVALEN DG CO2 CO2 hasil metabolisme di jaringan dibawa ke paru sbg BIKARBONAT, sebagian berikatan dg Hb membentuk: KARBAMAT Hb

  • EFEK pH PD KURVA SATURASI O2 (EFEK BOHR)

  • EFEK PENURUNAN TEKANAN OKSIGEN Ingat HUKUM DALTON utk gas campuran HIPOKSIA : - disebabkan PO2 menurun - efek: gangguan penglihatan, sakit kepala, mual, kecakapan mental menurun, kejang dan koma.

    Tempat yg tinggi: ventilasi paru , eritrosit kapasitas difusi paru , kardiak output & respon sel (mitokondria )

  • SISTEM BUFER DI DALAM DARAH 1. protein plasma 2. bufer hemoglobin 3. bikarbonat 4. bufer fosfat

  • DI JARINGAN PERIFER CO2 + H2O H2CO3 , dg adanya enzim karbonat anhidrase berdisosiasi H+ + HCO3-

    H+ menyebabkan pH menurun selanjutnya H+ diikat oleh Hb.4O2 2H+.Hb + O2 (DeoksiHb bertindak sbg bufer di eritrosit) O2 dilepas ke jaringan perifer EFEK BOHR DI PARU 2H+.Hb mengikat O2 dg melepaskan H+ yg akan berikatan dg ion bikarbonat membentuk: H2CO3 H2O & CO2 CO2 diekhalasi keluar EFEK HALDANE (Dijelaskan pada gambar berikut)

  • Siklus KREBSE.karbonatanhidraseCO2 + H202 H+ + 2 HCO3-2 H2CO34 O2Hb. 4O2Hb.2H+PARU-PARU2HCO3- + 2H+2 H2O + 2 CO22 H2CO3DIHEMBUSKANE.karbonat anhidraseBUFER4 O2JARINGAN PERIFER

  • EFEK CO2 TERHADAP pH DARAHAsam karbonat dibentuk hasil kerja enzim karbonat anhidrase, yg akan berdisosiasi sbb:

    H2CO3 H+ + HCO3- + B BHCO3- + H+

    pH darah 7,4 ratio [HCO3-] / H2CO3 = 20 : 1Dari rumus : HENDERSON HASELBALCHBila pH darah 7,4; pKa asam karbonat= 6,1 maka : 7,4 = 6,10 + log garam (bikarbonat)/asam karbonat 1,30 = log [HCO3-] / H2CO3 antilog 1,30 = 20

  • Ratio dipertahankan shg pH darah tdk berubah dr 7,4Perubahan ratio menyebabkan gangguan keseimbangan asam basa terjadi ASIDOSIS atau ALKALOSISPerubahan ventilasi paru mempunyai pengaruh besar terhadap pH darahBila, PCO2 krn prod di jar perifer at hipoventilasi [H2CO3] ratio 1,30 ALKALOSIS RESPIRATORIK

  • HEMOGLOBINOPATI

    merupakan penyakit genetik terjadi perubahan struktur pada rantai globin penyebab karena mutasi gen pembentuk globin 1 aa diganti oleh aa lain Hb yang terbentuk sifatnya berbeda dapat terjadi pada rantai atau rantai

  • CONTOH HEMOGLOBINOPATI

    I. HbS (Sickle Cell Hemoglobin) aa VALIN non polar menggantikan permukaan polar residu Glu6 dr subunit rantai - membtk suatu hidrofobik sticky patch pada oksiHbS maupun deoksiHbS. Ini menyebabkan polimerisasi deoksiHbS membentuk presipitat fibrosa yg panjang menyebabkan lisis sel darah merah.

  • CONTOH HEMOGLOBINOPATI(lanjutan)II. HbC Hbpati no 2 paling sering di AS Glu 6 rantai diganti lys HbC membentuk kristal dalam sdmIII. HbM pe metHb di dalam darah His F8 diganti dengan tyr F8 pada rantai atau rantai Tidak dapat mengikat O2

  • BIOENERGETIKA

  • GAMBAR: GLIKOLISIS ANAEROB & AEROB

  • BIOENERGETIKA

  • Enzyme Information

    Oxidative Phosphorylation