Reaksi Reduksi

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

mempertahankan suhu badan

Introduction Dalam sistem biologis, reaksi yang

menghasilkan panas eksotermik Panas dapat digunakan langsung

seperti sebuah kapal uap

Introduction Reaksi yang memerlukan panas

endotermik Pada sistem biologi:

EksotermikexergonikEndotermikendergonik

Introduction Reaksi dalam tubuh umumnya merupakan

gabungan dari proses katabolisme (exergonik) 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:GlikolisisFosforilasi oksidatifSiklus asam sitrat/siklus krebs

Introduction Reaksi endergonik antara lain adalah:

BiosintesisKontraksi ototEksitasi syarafTransport antar membran

Molekul perantara sebagai pembawa fosfat energi tinggi ada bermacam-macam yaituFosfoenol piruvat, Karbamoil fosfat,1,3 bifosfogliserat,Kreatin fosfatAdenosin Trifosfat

Senyawa berenergi tinggi yang lain:Tiolester (seperti Ko-A)Protein pembawa asilS-adenosil metioninUridin difosfoglukosa5-Fosforibosil 1 pirofosfat (PRPP)

Senyawa fosfat energi rendah adalah:Adenosin difosfatPirofosfatGlukosa 1 fosfatFruktosa 6 fosfatAdenosin MonofosfatGlukosa 6 fosfatGliserol 3 fosfat

Oksidasi Biologis Teori lama:

Oksidasi adalah reaksi suatu senyawa dengan oksigen

Teori BaruOksidasi adalah reaksi pelepasan

elektron, danReduksi 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 oleh 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 -0,42NAD/NADPH -0,32Lipoat -0,29Asetoasetat -0,27Piruvat/laktat -0,19Oxaloasetat/malat -0,17Fumarat/suksinat +0,03

Sitokrom B +0,08Ubiquinon +0,10Sitokrom C +0,22Sitokrom a1 +0,29Oksigen/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.

Elektronegatif elektropositif

Dalam setiap loncatan elektron terjadi pelepasan energi bebas.

Pada rantai respirasi, energi ini akan ditangkap utuk proses fosforilasi ADP menjadi ATP

Oksidase Oksidase adalah

kelompok enzim yang memerlukan oksigen sebagai akseptor hidrogen (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, hidrogen 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 respirasiNon rantai respirasi

Sebagai enzim anggota rantai respirasi:

Berperan untuk transfer hidrogen dalam reaksi berantai dari suatu substrat ke substrat lain yang akhirnya sampai ke oksigen. Umumnya memerlukan koenzim NAD

atau NADP dan Zn. Reaksi bersifat reversibel

Karena tidak memerlukan oksigen maka dapat bekerja pada keadaan anaerob (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 elektronContoh: 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, leukosit dan trombosit 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 darah sumsum tulang, mukosa dan ren

H2O2 + H2O2 2H2O + O2 Katalase

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 oksidasi mengalir dalam rantai respirasi dari komponen yang paling elektronegatif ke arah yang paling elektro positif dan diikuti kenaikan potensial redoksnya.

Rantai Respirasi & Fosforilasi Oksidatif

NADH FMN, FeS Q Sit b, FeS, Sit c1 Sit cSit a Sit a3

Cu Cu O2

SuksinatFADFeS

Kompleks I

Kompleks II

Kompleks III

ADP+Pi ATP ADP+Pi ADP+Pi ATPATP

Kompleks IV

Inhibitor rantai respirasi Ada beberapa senyawa yang dapat:

menghambat oksidasi dalam rantai respirasi

menghambat terangkainya dejngan fosforilasi

Secara total menghambat rantai respirasi dan fosforilasi, akibatnya fosforiloasi oksidatif tidak terjadi dan tidak ada energi yang terbentuk.

Senyawa tersebut 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 oksidasi dan fosforilasi, disini oksidasi rantai respirasi tetap berlangsung tetapi tidak menghasilkan ATP

Rantai Respirasi & Fosforilasi Oksidatif

NADH FMN, FeS Q Sit b, FeS, Sit c1 Sit cSit a Sit a3

Cu Cu O2

SuksinatFADFeS

Kompleks I

Kompleks II

Kompleks III

ADP+Pi ATP ADP+Pi ADP+Pi ATPATP

Pterisidin AAmobarbital

Rotenon

KarboksinTTFA

Malonat

Oligomisin Oligomisin

Pemutus Rantai

Pemutus Rantai

BALAntimisin A Kompleks IV

H2SCOCN-