Gambar 1

CO2

2H

Asam Amino

Piruvat

Asam Lemak

Suksinat

Okaloasetat

Malat

Sitrat

2H

-Ketoglutarat

Suksinil-KoA

GTP

Fumarat

Asetil-KoA

NADH

2H

2H

CO2

2H

Isositrat

CO2

NH3

CO2

2H

NADH

dehidrogenase

Ubikuinon

Sitokrom b

Sitokrom c1

Sitokrom c

Sitokrom

oksidase

2e-

2H+

O2

+

H2O

2e-

2e-

Transport elektron danfosforilasi oksidatif

2H

Siklus Asam Sitrat

2e-

2e-

2e-

2e-

ADP + Pi

ATP

ADP + Pi

ATP

ADP + Pi

ATP

Tahap 1

Tahap 2

Tahap 3

Sebagian besar ATP yang terbentuk di dalam sel aerobik dihasilkan dengan cara fosforilasi oksidatif di dalam mitokondriaEnergi yang disalurkan untuk sintesis ATP ini berasal dari proses pengangkutan elektronRantai pengangkutan elektron terjadi dalam mitokondriaFosforilasi Oksidatif yaitu sistem di dlm mitokondria yang merangkaikan respirasi dengan produksi zat antara berenergi tinggi yaitu ATP

Oksidasi:: pengeluaran elektronReduksi : penerimaan elektronOksidasi disertai reduksiReaksi redoks : reaksi kimia yang melibatkan pemindahan elektron dari suatu atom/molekul yang satu, ke yang lainReaksi redoks: penting dalam pengaliran energiBila suatu atom atau molekul melepaskan elektron TEROKSIDASI, prosesnya disebut : OKSIDASIBila suatu atom atau molekul mendapat elektron TEREDUKSI, prosesnya disebut : REDUKSIOksidasi reduksi selalu terjadi bersama, karena setiap elektron yang dibebaskan oleh suatu atom (oksidasi), akan ditangkap oleh atom yamg lain (reduksi)Pendahuluan : Oksidasi-Reduksi

Reaksi redoks memiliki peran kunci pada pengaliran energi dalam sistem biologi, karena elektron yang berpindah dari suatu atom ke atom yang lain membawa energi potensialBila el. dilepaskan dari suatu atom( oks) dan diberikan ke yang lain (red), di dalamnya membawa energiPada sistem biologi elektron sering tidak diangkut sendiri, ttp sering disertai oleh proton. Suatu proton dan elektron bersama-sama terdapat dalam ATOM HIDROGEN

Jadi redoks pd reaksi kimia pd sistem biologi biasanya melibatkan pelepasan atom hidrogen dr suatu atom/molekul dan atom H di dapatkan oleh atom/molekul yang lainPada transpor el melibatkan transpor HMis: NADH + H+ NAD+ + 2HGb 1

Enzim yamg terlibat dalam proses oksidasi reduksi diberi nama: OKSIDOREDUKTASEAda empat enzim oksidoreduktase:E OksidaseE DehidrogenaseE Hidro peroksidaseE Oksigenase

PENGANGKUTAN ELEKTRONDari SAS ada 4 pasang elektron, yang bersal:IsositratKetoglutaratSuksinatMalatSelain keempat pasang hidrogen yang dihasilkan dr SAS , juga dihasilakan dari : piruvat, as lemak, as amino.Atom H ini memberikan elektronnya kepada rantai pengangkuatan elektron menjadi H+

Gb 1

Elektron tersebut diangkut disepanjang rantai molekul pembawa elektron, dlm suatu urutan oksidasi-reduksiUrutan reaksi pengangkutan el ( delapan tahap reaksi oksidasi reduksi)

Elektron diangkut mencapai sitokrom A3 (oksidase sitokrom) pemindahan el ke oksigenAliran el dr yang lebih elektronegatif elektropositif (el mengalir dr molekul yang memiliki potensial redoks yang lebih negatif kurang negatif)Elektron yang masuk kedalam rantai transpor el kaya akan energi, tetapi pada saat el. Tsb mll rantai menuju oksigen dng cara setahap demi setahap, el tsb jehilangan kandungan energi bebasnya. Energi tsb disimpan dlm bentuk ATPGb 1

Sisi penyimpanan energi: pasangan el mll rantai respirasi dari NADH menuju oksigen, sintesis tiga molekul ATP dari ADP dan fosfat berlangs. bersama-sama memberikan energi mengahasilkan ATPSemua enzim dan ko enzim yg diperlukan dlm proses ini terletak di dlam mitokondriaMasuknya el ke dlm rantai pernafasan berlangsung melalui salah satu dari dua jalan yaitu:NAD yaitu mll sistem dehidrogenase yang berikatan dng NAD lewat flafoproten dan sitokrom O2 Ubiquinon (ko-enzim Q) karena potensial redoksnya lebih positif (suksinat)

Jadi selama pengangkutan el ini, el dialirkan dari NADH ke O2 . Pengangkutan el ini membawa energi yang kemudian akan dirangkaikan dengan proses fosforilasi oksidatif (pembentukan ATP dari ADP + Pi)Terdapat tiga tingkatan pada rantai pengangkutan el yang dirangkai dng fosf-oks (lihat gambar)

MITOKONDRIATranspor el dan fosforilasi oksidatif terjadi pada membran mitokondria sebelah dalamMitokondria memiliki dua : membran luar yang halus dan kenyal dan membran dalam yang berlipat lipat disebut krista

Pada sel eukariotik, hampir semua dehidrogenase spesifik yang dibutuhkan untuk oksidasi piruvat dan bhn kakar lain mll SAS tltk pada bag. sebelah dalam mitokondria matrikMolekul pengangkutan el dari rantai respirasi dan molekul sintesis terbenam dlam membran dalamMitokondria berisi rangkaian katalisator : Rantai resoirasi, yang mengumpulkan, mengangkut ekuivalen pereduksi dan mengarahkan pada reaksi akhir dgn oksigen untuk mbtk airSistem yang terdapat dlm mitokondria adalah sistem untuk menagkap energi bebas yg dilepaskan sbg fosfat berenergi tinggi

MEKANISME FOSFORILASI BERSIFAT OKSIDASIPembentukan ATP dari ADP + PiReduksi O2 H2OMekanisme molekuler terbentuknya ATP dari ADP +Pi yang didorong oleh energi pengangkutan elektron sepanjang rantai pernafasan BELUM JELASAda tiga hipotesis, yaitu:Perangkaian secara kimiaHipotesis perangkaian dengan cara perubahan konformasiHipotesis perangkaian secara osmosis kimia

Perangkaian secara kimiaReaksi pengangkutan elektron menghasilkan energi dirangkai dengan reaksi yang membutuhkan energi yaitu pembentukan ATP dari ADP + PiHipotesis ini dapat menjelaskan pembentukan ATP secara sederhana, mis pada pembentukan ATP tingkat substrat : pada glikolisis3 fosfogliseroil fosfat + ADP ATP + 3 fosfogliseratKelemahan:Mekanisme ini berlangsung tanpa adanya membran, keterlibatan rantai pernafasan tak dapat dijelaskan

Hipotesis perangkaian dengan cara perubahan konformasiMekanisme ini didasarkan pd terjadinya pemindahan energi yang dihasilkan oleh proses pengangkutan elektron ke bentuk lain yaitu perubahan konformasi molekul pembawa elektron dalam rantai pernafasan, khususnya perubahan faktor perangkai yi F1 ATP ase yang berperan merangkaikan pembentukan ATP dari ADP + Pi dengan proses pengangkutan elektron.Perubahan konformasi mendorong reaksi pembentukan ATP dari ADP + Pi

Hipotesis perangkaian secara osmosis kimiaTeori ini mengemukakan terbentuknya suatu keadaan antara yang berenergi tinggi yang merangkaikan reaksi eksergonik dan endergonikKeadaan tersebut yaitu perbedaan elektrokimia dari ion H+ antara bagian dalam dan luar membran dalam mitokondria yg dihasilkan oleh pengangkutan el melalui rantai pernafasanKeadaan antara tersebut mendorong reaksi pembentukan ATP dari ADP + PiTeori ini diterima secara luasBila rantai transpor el bekerja, proton (H+ ) dipompakan ke sebelah luar dari membran dalam mitokondria, sehingga pH menurun

Menurut teori osmosis kimia ini : arus balik proton menuju ke dalam mitokondria digunakan untuk fosforilasi ADP menjadi ATP Proses pengangkutan elektron mengakibatkan aliran keluar membran dalampH diluar turunIon OH- dalam mitokondria menarik H+ dari pusat aktif ATP ase kearah dalam arus balik H+ menuju ke dalam mitokondria ini digunakan untuk fosforilasi oksidatif