7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

1/13

OKSIDASI BIOLOGI

Bismillahirrahmanirrahim..

Sebelumnya kita bahas dulu ya mengenai energi.

Kita pasti pernah mendengar hukum kekekalan energi kan? Yang kayak

gini bunyinya, energi itu tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dihilangkan, namun energi dapat dirubah bentuknya dari satu energi

menjadi energi lain . Nah materi tentang oksidasi biologi ini juga

berkaitan sama hal tersebut.

Jadi, secara terminologi defenisi oksidasi biologi adalah

Transduksi energi melalui rangkaian reaksi enzimatik yang berlangsung di

membran mitokondria lapis dalam. Mudahnya, oksidasi biologi itu salah

satu bentuk pengubahan dari suatu energi menjadi energi lain.

- Tapi, oksidasi itu tidak hanya terjadi di mitokondria aja. Namun,sebagian besar memang disana, karena enzim2 yang berperan dalam

oksidasi biologi terletak di dalam mitokondria.

- Oksidasi biologi merupakan suatu reaksi enzimatik, jadi hal pentingdalam reaksi ini adalah enzim

Enzim yang berperan dalam oksidasi biologi ini adalah enzim golongan

oksidoreduktase. Terdapat empat klasifikasi dari enzim tersebut, antara

lain :

1. Oksidase2. Dehidrogenase ( aerobik dehidrogenase dan anaerobik

dehidrogenase)

3. Hidroperoksidase4. oksigenaseBerikut penjelasannya..................................................

OKSIDASE

- mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari suatu substrat yangmenggunakan oksigen sebagai penerima hidrogen yang lepas

( jadi, enzim ini kerjanya wajib harus ada oksigen)

- Karena tadi H+ yang lepas akan berikatan dengan O2, maka hasilkerja dari enzim ini akan menghasilkan air ( H20 ), kecuali reaksi

berikut : urikase dan monoamin oksidase menghasilkan H2O2.

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

2/13

- Enzim ini memerlukan Cu- Dapat dihambat oleh CO, CN-,H2SSalah satu enzim oksidase yaitu, sitokrom oksidase ( sitokrom aa3)

- Enzim ini memiliki 3 gugus heme, 2 Fe dan 2 Cu- Enzim ini merupakan kompenen terminal respiratorik yang terdapat

di mitokondria.

Contoh enzim oksidase, antara lain :

1. Fenolase (tirosinase) : dopa dan melanin (met.tirosin)2. Urikase : oksidasi asam urat alantoin3. Monoamin oksidase : oksidasi epinefrin dan tiramin

DEHIDROGENASE

Fungsi utama :

1. Memindahkan hidrogen dari suatu substrat ke substrat lain dalamsuatu reaksi redoks. Enzim ini menggunakan koenzim atau

pembawa hidrogen yaitu NAD+ (..kalo nanti berikatan sama H+,

berubah menjadi NADH) dan ikatannya bersifat reversibel.

Contoh: glikolisis fase anaerob

2. Komponen respiratorik transpor elektron dari substrat ke oksigenIntinya enzim ini dapat bekerja kalo ada oksigen maupun tidak ada

oksigen.

Kalo ada oksigen : aerobik dehidrogenase

Kalo ga ada oksigen : anaerobik dehidrogenase

AEROBIK DEHIDROGENASE

- Katalisis pembebasan H dari substrat- Menggunakan O2 atau metilen blue sebagai penerima H+- Contoh enzimnya : enzim Flavoprotein flavin mononukleotida

FMN dan Flavin adenin dinukleotida(FAD)

- FMN dan FAD dibentuk di dalam tubuh, dan berasal dari vitaminriboflavin

- Berikatan dengan logamMetaloflavoprotein (Fe dan Mo)- Menghasilkan H2 O2

Contoh enzim aerobik dehidrogenase :

- D-amino acid dh (D-amino acid oksidase) FAD- L-amino acid dh (L-amino acid oksidase) FMN

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

3/13

- Xantin dehidrogenase (xantin oksidase) FAD, Mo, (basa purin asamurat)

- Aldehid dehidrogenase FAD, Mo, Fe- Glukosa oksidase FAD-

ANAEROBIK DEHIDROGENASE

- Fungsinya sama membebaskan H+ dari substrat- Tidak membutuhkan oksigen sebagai akseptor H+- Menggunakan NAD ataupun NADP sebagai akseptor H+- NAD dan NADP berasal dari vitamin Niasin- Enzim ini biasanya bekerja di glikolisis, siklus krebs, dan rantai

respiratorik di mitokondria, sintesis steroid, dan sintesis asam lemak,

dan jalur pentosa fosfat.

- Contoh enzim :1. Dehidrogenase carrier H+nya : NAD dan NADP (Vit.asam

nikotinat), Zn

ex. Malat dehidrogenase : menarik H dari malat

2. Dehidrogenase riboflavin, FMN, FAD rantai pernafasan(suksinat dehidrogenase, asil KoA dehidrogenase, alfa-gliserol-3-

fosfat dehidrogenase)

dan NADH dehidrogenasemitokondriarantai respirasi

3. Sitokrom anaerobik dehidrogenase : mengangkut elektron dariflavoprotein ke sitokrom oksidase (Sit b, Sit c1, sit c, sit a dan sit

a3 )

HIDROPEROKSIDASE

- Peroksida (H2O2) merupakan salah satu radikal bebas yangterbentuk didalam tubuh dari berbagai reaksi. Sehingga suatu

antioksidan untuk menangkal efek radikal bebas dari H2O2.

- Antioksidan itu ada 2, yaitu antioksidan endogen danantioksidan eksogen.

- Kalo antioksidan endogen contohnya Hidroperoksidase(peroksidase dan katalase), superoksida dismutase, dan

glutathion peroksidase. Antioksidan endogen ini menangkal

efek radikal bebas yang terbentuk di dalam sel. Antioksidan ini

ada di semua sel.

- Sedangkan antioksidan eksogen merupakan antioksidan yangmenangkal efek radikal bebas di luar sel, contohnya di

membran plasma terdapat vitamin E dan Vitamin C.

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

4/13

- Kerja dari antioksidan : radikal bebas dapat berikatan denganmolekul apa saja yang dapat membuat dirinya stabil. Jika

radikal bebas tersebut berikatan dengan basa nitrogen yang

ada di DNA, dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Untuk

mencegah hal tersebut antioksidan rela mengorbankan

dirinya untuk berikatan dengan radikal bebas.

- Mekanisme perlawanan yang dilakukan antioksidan terhadapradikal bebas juga hampir sama seperti sistem imun.

Yang maju pertama melawan radikal bebas yang masuk adalah

antioksidan yang terletak di membran sel. Kan ada 2, yaitu Vit.

E dan Vit.C. Nah, yang jadi jagoan pertama itu adalah sih

Vitamin E ( First Line ), selanjutnya kalo Vitamin E kalah, yang

maju Vitamin C ( Second Line).

Jika radikal bebas tersebut berhasil masuk ke sel dan mengalahkan

semua antioksidan yang ada di membran sel,radikal bebas akan

ditangkap oleh antioksidan endogen, yaitu : selenium, glutathion,

peroksidase.

Karakteristik Hidroperoksidase

- Substratnya H2O2

Peroksidase

1. Terdapat di susu, trombosit, leukosit, jaringan yangmemetabolisme eikosanoid

2.

Perlu akseptor elektron berupa askorbat, kuinon, dan sitokrom C3. Memerlukan Fe

Katalase

1. Memiliki 4 gugus heme2. Mampu menggunakan H2O2 sebagai substrat (donor elektron)

dan oksidan ( akseptor elektron )

3. Terdapat di darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal, danhati

OKSIGENASE

- Mengkatalisis pemindahan dan penggabungan oksigen- Terdapat 2 tahap pemindahan dan penggabungan oksigen, yaitu :

a. Oksigen berikatan dengan enzim dibagian aktifnya

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

5/13

b. Oksigen yang berikatan tersebut direduksi dan dipindahkan kesubstrat

- Terdapat 2 jenis oksigenase, yaitu dioksigenase monooksigenase- Dioksigenase (oxygen transferase) mengkatalisis penggabungan

kedua atom dari molekul O2 dengan molekul substrat

A + O2 AO2

Ex. Homogentisat dioksigenase hepar

L-triptofan dioksigenase hepar

- Monooksigenase (hidroksilase)Mengkatalisis inkorporasi satu atom dari molekul

O2 ke dalam substrat. Satu atom lagi direduksi menjadi air

AH + O2 + zH2 A-O2 + H2O z

- Contoh : sitokrom P450 untuk detoksifikasi obat dan hidroksilasisteroid

REAKSI PERLINDUNGAN SEL TERHADAP RADIKAL

BEBAS

- Penjelasan sederhananya ada di bagian enzim hidroperoksidase

METABOLISME SUPEROKSIDA

Oksigen dapat menjadi toksik bagi tubuh jika berubah menjadi radikal

dan mejadi molekul yang sanat reaktif, contohnya :

1. H2O22. Anion superoksida ( O2- )3. Radikal hidroksil (HO--) yang dihasilkan aerobik dehidrogenase

dan superoksida dismutase

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

6/13

EFEK RADIKAL BEBAS

Menyerang Lipid tak jenuh, protein dan DNA Perubahan struktur membran sel darah merah, paru-paru dan

otak

Fe dalam Hb teroksidasi met Hb tidak dapat mengangkut O2 Lipid hidroperoksida inhibitor enzim tertentu dalam membran

dan sel

Ex. Membran sel darah merah kerusakan lipid

hidroperoksida sel darah merah cepat terdegradasi

anemia

EFEK SIANIDA

- Efeknya pada lipid- Mencegah penambahan Ko-A

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

7/13

RANTAI RESPIRASI DAN FOSFORILASI

OKSIDATIF

- Kedua reaksi tersebut terjadi di mitokondria- Di mitokondria dapat terjadi reaksi : beta oksidasi asam lemak, rantai

respirasi, dan siklus krebs

Mitokondria merupakan pusat penghasil energi ( ATP ) melalui

reaksi2 diatas.

- Struktur Mitokondria

-

Fosforilasi oksidatif terjadu di pinggiran krista- Siklus Krebs dan beta oksidase asam lemak terjadi di matriks

mitokondria

- Ruang antar membran berisi second messenger yang berfungsi untukmengantarkan sinyal2 .

- Reaksi rantai respirasi bersifat couple yang artinya ada senyawaintermediet yang ikut bergabung.

- Tempat terjadinya reaksi tersebut bergantung letak enzimkatalisatornya di dalam mitokondria.

Membran eksternal mitokondria bersifat permeableEnzim yang ada di membran luar mitokondria, antara lain :

monoamin oksidase, asil-KoA sintetase, gliserolfosfat

asiltransferase, monoasilgliserolfosfat asiltranferase, fosfolipase

Membran internal bersifat selektif berlipat ( krista )

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

8/13

- Terdiri atas fosfolipid bagian Luar suksinat dehidrogenase dandalam : Gliserol-3-Fosfat. Membran dalam mitokondria juga berisi :

Enzim rantai respiratorik, ATP sintase dan transporter membran.

- Ruang antar membran : berisi enzim adenilil kinase, kreatin kinase

- Rantai respirasi mengubah energi makanan menjadi ATP.

Energi dapat dihasilkan dari oksidasi asam lemak, asam amino, dan

karbohidrat. Sebagian besar energi tersebut juga berperan sebagai

ekuivalen pereduksi.

KOMPONEN RANTAI RESPIRATORIK

- Terdapat di membran dalam mitokondria

Terdapat 4 kompleks rantai respiratorik, antara lain :

1. NADH-Q oksidoreduktase ( Kompleks I )Tempat elektron dipindahkan dari NADH ke koenzim Q

(ubiquinon)

2. Q-sitokrom c oksidoreduktase ( Kompleks III )Memindahkan elektron dari koenzim Q ke sitokrom c

3. Sitokrom c oksidase ( Komplek IV )Memindahkan elektron dari sitokrom C ke O2

4. Suksinat Q reduktase ( Kompleks II )Jalur alternatif lain untuk menyalurkan elektron ke koenzim Q

Kompleks II

Kom leks III Kom leks IVKom leks I

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

9/13

Aliran elektron dari kompleks I,III, dan IV menyebabkan

terjadinya proton terpompa dari matriks melewati membran

dalam mitokondria menuju ruang antar membran.

- Jalur masuk ke rantai respirasi bisa berasal dari :1. Asetil KoA2. Asam Piruvat3. Alfa ketoglutarat4. Suksinat kolin5. Glutamat6. Gliserol 3 fosfat7. Asil KoA8. Sarkosin

UBIQUINON ( Koenzim Q/Q )

- Merupakan carrier penghubung antara flavoprotein dengan sitokrom- Pembentuk lipid dan fosfolipid di mitokondria. Flastokuinon ada

dikloroplas.

- Q menyerap elektron melalui kompleks I dan kompleks II, denganjalur reaksi sebagai berikut :

1. Elektron dipindah dari NADH ke FMN rangkaian inti Fe-S elektron sampai di Q ( KOMPLEKS I )

2. Konversi suksinat menjadi fumarat ( dalam siklus krebs )menghasilkan FADH2 elektron dipindah melalui beberapa

inti Fe-S ke Q ( KOMPLEKS II )

3. Penguraian triasilgliserol + glikolisis gliserol 3 fosfat menghasilkan FADH2 elektron dipindah melalui beberapa inti

Fe-S ke Q

4. Asil ko-A elektron berpindah dari FADH2 ke EFT elektrondipindahkan ke Q

PROTEIN BESI SULFUR

- Ditemukan di kompleks I, II, dan III

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

10/13

- Mengandung 1 , 2, atau 4 atom Fe yang terikat pada sulfur anorganikmelalui gugus sisteinSH pada protein.

- Ikut serta dalam pemindahan 1 elektron, dengan mengalami reaksiredoks ( Fe2+ dan Fe3+ )

- Berikatan dengan sitokrom B dan flavoprotein ( metaloprotein )- Peran : reaksi redoks antara flavoprotein dan Q

INHIBITOR RANTAI RESPIRASI

-inhibitor yang berbahaya jika mengenai reaksi antara kompleks I dg Q (

piercidinA, amobarbital, rotenone )

- rantai respirasi dapat dihambat pada semua reaksi

- pada glikolisis terdapat 2 tempat hambatan, pada penguraian kolesterol

terdapat 1 tempat hambatan.

LAJU PENGENDALIAN RESPIRASI

Status 1 : tersedianya ADP dan substrat Status 2 : tersedianya substrat saja Status 3 : kapasitas rantai respirasi substrat dan komponen

respirasi jenuh

Status 4 : tersedia ADP saja Status 5 : tersedia oksigen saja proses yang memerlukan

energi

Ex. Istirahatstatus 4

Olah raga status 3 atau status 5 kapasitas rantai respirasi

jenuh atau PO2 turun di Sit.aa3 ADP/ATP konstan

transloksi ADP/ATP

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

11/13

A. Status 4 + ADP fosforilasi menjadi ATP pmutusan rangkaianuncouplerstatus 4

B. Penambahan oligomisin pemutusan fosforilasi ADP menjadiATP

Intinya, bahwa penghambatan terhadap rantai respirasi bertujuan agar

tidak terjadi fosforilasi yang berlebihan.

PERAN ADP

ADP dapat terfosforilasi menjadi ATP yang dapat digunakan kembali

dalam respirasi dan juga untuk memperbaharui simpanan ATP.

- ADP berguna untuk menyimpan energi agar panas yang dihasilkanoleh tubuh kita tidak berlebih, dan untuk menstabilisasi suhu tubuh

- ADP dapat lebih mudah perubahan menjadi energinya- ATP di otot disimpan dalam bentuk fosfagen

INHIBITOR PENGHAMBAT RESPIRASI

Terdiri atas :

1. Inhibitor rantai respirasi2. Inhibitor fosforilasi oksidatif3. Pemutus rangkaian ( uncoupler ) fosforilasi oksidatif

a. INHIBITOR FOSFORILASI OKSIDATIFInhibitor seluruh proses fosforilasi adalah oligomisin

b. INHIBITOR RANTAI RESPIRASI Mencegah substrat berikatan dengan enzim amobarbital

(barbutirat), antibiotik pierrisidin A, insektisida rotenon

Menghambat antara sit b dan sit cdimerkaprol dan antimisin A Menghambat respirasi secara total inhibitor oksidase H2S,

CO dan sianida

Inhibitor suksinat dehidrogenase ke Q karboksin dan TTFA Inhibitor kompetitif untuk suksinat dehidrogenase malonat

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

12/13

C. PEMUTUS RANGKAIAN FOSFORILASI OKSIDATIF- Menghambat pembentukan dinukleotida Oksidasi tanpa fosforilasidinitrofenol Inhibitor fosforilasi oksidatif tergantung pengangkutan senyawa

nukleotida inhibitor pengangkutan ADP dan ATP keluar

atrktilosid

Memisahkan proses oksidasi dan fosforilasi dalam rantai respirasi 2,4 dinitrofenol, dinitrokresol, pentaklorofenol, CCCP (m-

klorokarbonial sianida fenil hidrazon)

{ menghambat dinukleotida berikatan dengan fosfat }

SISTEM PENGANGKUTAN DALAM MEMBRAN

fosfat Piruvat dikarboksilat trikarboksilat -Ketoglutarat nukleotida adenin

Inhibitor transporter : N-etilmaleimida, hidroksinamat,

Araktilosida

MEKANISME PENGANGKUTAN

- Sistem Simport : 2 zat melewati arah yang sama- Sistem antiport : 2 zat melewati arah yang

Berlawanan

KOMPLEKS III MERUPAKAN POMPA PROTON

- Untuk jenis2 transportnya, di side sudah cukup jelas ya.- Intinya : pembentukan ATP dapat terjadi di :

a. FpQb. Cyt Bcyt C1c. Cyt CCyt aa3Biar lebih jelas liat bagannya di bagian inhibitor rantai respirasi.

Terima kasih, mohon maaf bila banyak kekurangan. Semoga

bermanfaat. Semoga kita dapat lulus semua. AMIIIIIINby SQA

7/22/2019 TENTIR OKSIDASI BIOLOGI DAN RANTAI RESPIRASI.docx

13/13