fosforilasi edit

FOSFORILASIFOSFORILASIOKSIDATIFOKSIDATIF

FOSFORILASIFOSFORILASIOKSIDATIFOKSIDATIF

SIKLUS KREBS= SIKLUS ASAM SITRAT= SIKLUS TRIKARBOKSILAT = SIKLUS TCA

A. Pendahuluan

Fosforilasi okidatif merupakan proses pembentukan ATP akibat transfer elektron dari NADH atau FADH2 ke O2 melalui

serangkaian pengemban elektron (rantai respirasi).

Terjadi pada membran dalam mitokondria.

Merupakan sumber utama pembentukan ATP pd organisme aerob.

B. Manfaat Biomedis

Manusia hidup memerlukan energi, yg tersedia dalam bentuk ATP.

Disfungsi rantai respirasi

sindrom MELAS

(Mitocondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, dan Stroke)

C. Struktur dan Fungsi Mitokondria

♥ Mitokondria adalah organel berukuran ±1x2μm terdapat pd hampir semua sel eukariotik.

♥ Mitokondria dilindungi oleh 2 membran :

∞ Membran luar : permeabel, bentuk pori2 yg dpt dilewati molekul < 10kDa

∞ Membran dalam : lipatan disebut krista, mengelilingi permukaan luas (matriks).

tidak dapat dilewati oleh molekul, kecuali O2, CO2, dan H2O.

☺ Mitokondria sebagai pembangkit energi sel.

☺ Berlangsung proses :

1. Perubahan piruvat menjadi asetil-KoA

2. Daur asam sitrat

3. Rantai pernapasan

4. Sintesis ATP

D. Rantai Respirasi

Mengumpulkan, mengangkut unsur ekuivalen pereduksi, dan mengarahkannya pada reaksi akhir, yaitu oksigen

untuk membentuk air.

Terdiri dari 4 komplek :

1. NADH-Q reduktase (NADH dehidrogenase)

2.Suksinat-Q reduktase bkn pompa proton

3.Sitokrom reduktase

4.Sitokrom oksidase

Sistem ulang- alik (shuttle) malat aspartatMEMBRAN INTERNA

SITOSOL MITOKONDRIA

NAD+ Malat Malat NAD

NADH+H+ Oksaloasetat α-KG α-KG Oksaloasetat NADH+H+

Transaminase Transaminase

Glutamat Asp Asp Glutamat

H+ H+

Malat dehidrogenase

Malat dehidrogenase

Komplek I NADH-Q-Reduktase (NADH dehidrogenase)

Aliran elektron dr NADH ke QH2 ( ubikuinol) melalui NADH-Q redukt. Menyebabkan terpompanya 4 H + dr matrik ke sisi sitosol membran dlm mitokondria

Ubiquinon (Q=koenzim Q) :

♫Kinon hidrofobik yg berdifusi cepat di membran dalam mitokondria

♫Membawa elektron dr NADH &

FADH2

♫Pembentuk lipid di mitokondria

♫Rumus bangun mirip vitamin K dan E

Gerakan ulang-alik (Shuttle) gliserofosfat untuk mengangkut sejumlah ekuivalen pereduksi dari sitosol ke dalam mitokondria

Komplek 2 : Suksinat-Q Reduktase

FADH2 berasal dari :

a. Daur asam sitrat

Suksinat Fumarat

FAD FADH2

b. Gliserol fosfat dehidrogenase dan asil KoA dehidrogenase yg mentransfer elektron potensial tinggi ke Q QH2

Suksinat DH-ase

Komplek 3 : Sitokrom Reduktase

√ Sitokrom merupakan protein pemindah elektron yg mengandung heme sbg gugus prostetik.

√ Mengandung sitokrom b, c1, dan komplek Fe-S.√ Berdasar urutan potensial redoks yg

meningkat yaitu : b – c1 – c – a3

Komplek 4 : Sitokrom Oksidase

♠ Mengkatalisis transfer elektron dr ferositokrom c (btk tereduksi) ke O2.

4 sit c(+2) + 4 H+ + O2 4 sit c(+3) + H2O♠ Sitokrom mengandung :

- 2 gugus hem A, yaitu hem a, dan hem a3

- 2 ion tembaga yaitu CuA dan CuB

♠ Mempunyai afinitas yg tinggi thdp oksigen, shg memungkinkan rantai respirasi mencapai kecepatan maksimum, sampai jaringan kehabisan oksigen.

♠ Bersifat ireversibel.

♠ 4 elektron dialirkan ke O4 elektron dialirkan ke O22 utk direduksi menjadi utk direduksi menjadi

2 H2 H22O.O.

♠ Jika hanya 2 elektron yg dialirkan ke OJika hanya 2 elektron yg dialirkan ke O22 maka yg maka yg

terbentuk adalah hidrogen peroksida (Hterbentuk adalah hidrogen peroksida (H2 2 OO22))

♠ Jika hanya 1 elektron, maka produknya adalah Jika hanya 1 elektron, maka produknya adalah radikal superoksida (Oradikal superoksida (O22

--).).

♠ Sel melindungi thdp kedua produk tsb melalui :Sel melindungi thdp kedua produk tsb melalui :

2 O2 O22- - + 2 H+ 2 H++ superoksidasuperoksida dimutasedimutase HH2 2 OO22 + O + O22

22 HH2 2 OO22 katalasekatalase 2 H 2 H2 2 O + OO + O22

E. Mekanisme Fosforilasi Oksidatif

1. Hipotesis kimiawi : kurang diyakini.2. Teori kemiosmotik dr Mitchell :

energi dr oksidasi komponen rantai respirasi menghasilkan ion hidrogen (proton, H+), dipompakan ke luar membran, shg ada perbedaan potensial yg terdiri dr potensial kimia dan listrik. Membran luar lebih elektropositif drpd dalam. Subunit protein mitokondria menggunakan energi ini utk meningkatkan fosforilasi.

3. Enzim ATP sintase yg berada dlm membran membentuk ATP.Selisih potensial elektrokimia utk menggerakkan enzim ATP sintase terdapat pd F1. Enzim ini dgn adanya ADP + Pi ATP

Fosforilasi oksidatif menurut teori kemiaosmotik

F. Zat Penghambat Fosforilasi

1. Inhibitor rantai respirasi :a. Menyekat pemindahan FeS ke Q, yaitu :

1. Golongan barbiturat : amobarbital2. Antibiotik pierisidin A3. Insektisida serta racun ikan rotenon

b. Inhibisi komplek II :1. Inhibitor kompetitif suksinat DH-ase

: malonat.2. Hambat pemindahan unsur

ekuivalen pereduksi dr suksinat dehidrogenase ke Q, yaitu : Karboksin dan TTFA

c. Hambat rantai respirasi antara sitokrom b dan c, yaitu :

Dimerkaprol Antimisin A

d. Hambat sitokrom oksidase hentikan respirasi secara total : H2S, CO, CN.

2. Inhibitor fosforilasi oksidatif :a. Oligomisin : blokade proses fosforilasib. Atraktilosid : hambat pengangkutan ADP ke dalam mitokondria dan ATP ke luar mitokondria.

3. Pemutus rangkaian (uncoupler) :

Memisahkan oksidasi rantai pernapasan dgn foaforilasi (in vivo), shg tdk terkendali, oleh krn konsentrasi ADP atau Pi tdk lg membatasi laju respirasi.

Cth : 2,4-dinitrofenol, dinitrokresol, pentaklorofenol, dan CCCP.

4. Kelainan didapat (acquired disorders) :

Keracunan tempe bongkrek, inhibitor dr Adenine Nucleotide Transporter (ANT).

G. Terapi

Tergantung strategi “metabolik by pass”, dgn cara membuat jln pintas.

Cth :

1. Myopathy (defisiensi komplek respirasi III).

Terapi dgn Menadion dan vitamin C.

2. Sindrom MELAS. Terapi dgn menukar mitokondria DNA cacat dgn yg sehat, dgn cara nuclear transfer, fertilisasi in vitro.

Menadion dan Vitamin C sebagai “metabolik by pass”

SEMOGA BERMANFAATTERIMA KASIH