PERTEMUAN KEDUA

• Aspek biokimia

yang berpengaruh

dalam reproduksi

kesehatan ibu, janin,

bayi dan anak

2. Oksidasi biologi & senyawa berenergi tinggi : proses oksidasi,

peran enzim/ko-enzim & logam dlm.oksidasi biologi, transfer

electron dlm. Sel, hubungan rantai respirasi dengan senyawa

fosfot ber-energi tinggi, oksidasi H dlm mitokondria, struktur &

fungsi mitokondria, proses transfer electron di mikrosom, proses

REDOKS dlm sel darah merah

3. Siklus Kreb sebagai rangkaian oksidasi lengkap bahan

makanan: sumber ostetik Ko.A, fungsi emfibolik sklus Kreb,

pembentukan energi dlm siklus Kreb.

OKSIDASI BIOLOGI dan SENYAWA BERENERGI TINGGI

MANFAAT PELAJARAN INI BAGI ANDA :

Memahami bahwa pada kasus keracunan polutan dan obat serta zat karsinogenik sering digunakan terapi dengan pemberian oksigen pada penderita. Zat-zat tersebut dimetabolisme oleh enzim OKSIGENASE dalam system sitokrom P-450 di mitokondria, yang merupakan salah satu enzim oksidoreduktase.

Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.& Katrina, SKM 1

PROSES OKSIDASI BIOLOGI:Reaksi Oksidasi biologi selalu diikuti reaksi reduksi.Oksidasi TIDAK selalu menggunakan Oksigen, misal Dehidrogenasi.

1. Pengertian : Oksidasi adalah proses pengeluaran electron …… lawannya reduksi yaitu proses penerimaan electron. Contoh : ion feri dioksidasi menjadi ion fero, reaksinya sebagai berikut :

Fe2+ Fe3+

ion fero ion feri

2. Reaksi REDOKS (REDUKSI & OKSIDASI) memerlukan enzim OKSIDOREDUKTASE

3. Oksidasi biologi pada makhluk hidup tingkat tinggi MUTLAK memerlukan adanya OKSIGEN. Pada makhluk tertentu (bakteri anaerob) mampu melakukan oksidasi biologi tanpa Oksigen bebas. (INGAT KONSEP ORGANISME AEROBIK dan ORGANISME ANAEROBIK)

4. Kemampuan suatu senyawaan melakukan pertukaran electron (memberi atau menerima electron) disebut sebagai POTENSIAL REDOKS (dinyatakan dalam satuan volt)

5. Enzim/Ko-enzim dan Logam yang berperan dalam oksidasi biologi ialah :

ENZIM / KO-ENZIM LOGAM1. OKSIDASE2. DEHIDROGENASE3. HIDROPEROKSIDASE4. OKSIGENASE

Mg, Fe, Cu, Mo

PERAN ENZIM/KO-ENZIM DALAM OKSIDASI BIOLOGIS

1. ENZIM OKSIDASE :Oksidase merupakan enzim yang berperan mengkatalisis Hidrogen yang ada dalam substrat dengan hasil berupa H2O dan H2O2.

Enzim ini berfungsi sebagai AKSEPTOR ion Hidrogen.

Enzim ini banyak terdapat dalam mioglobin, hemoglobin, dan sitokrom lain.

e- (electron)

Enzim ini merupakan zat terakhir dari rangkaian proses respirasi yang berperan memindahkan electron yang dihasilkan dari proses oksidasi sebelumnya yaitu oleh enzim dehidrogenase.

Bentuk-bentuk lain yang perannya sama dengan enzim oksidase yaitu Flavoprotein Mononukleotida (FMN) dan Flavin Adenin Dinukleotida (FAD) yang berasal dari VITAMIN riboflavin.

FMN banyak terdapat dalam ginjal, usus halus, dan hati.

FAD banyak terdapat dalam hati

ENZIM OKSIDASE memanfaatkan OKSIGEN sebagai AKSEPTOR HIDROGEN

2.

ENZIM DEHIDROGENASE :Enzim ini berperan sebagai pemindah ion Hidrogen dari substrat satu ke substrat berikutnya dalam reaksi REDOKS COUPLE. Contohnya ialah penggunaan enzim dehidrogenase dalam pemindahan electron di membrane dalam mitokondria, siklus Kreb, dan GLIKOLISIS fase anaerob.Enzim ini tidak menggunakan Oksigen sebagai akseptor ion Hidrogen. Reaksi Redoks couple enzim ini dapat dilihat sebagai berikut :

Catatan : A dan B merupakan substrat

Aktivitas enzim Dehidrogenase juga punya ketergantungan pada ko-enzim Nikotinamida --- NAD (Vitamin Niasin) dan vitamin Riboflavin.

A H2 (Reduksi)

A (Oksidasi)

Carrier (oksidasi)

DEHIDROGENASE SPESIFIK A DEHIDROGENASE SPESIFIK B

Carrier- H2 (Reduksi)

B H2 (Reduksi)

B (Oksidasi)

AH2

A

AH2

A

½O2

O2

H2O

2H

2O

OKSIDASE OKSIDASE

3. ENZIM HIDROPEROKSIDASE

Ada dua jenis hidroperoksidase : PEROKSIDASE dan KATALASE.a). Peroksidase :banyak terdapat dalam air susu, leukosit, trombosit, dan jaringan tubuh lainnya yang berperan dalam metabolisme EIKOSANOID (berkaitan dengan ASAM LEMAK TAK JENUH).Enzim peroksidase berperan penting menjaga lipid membrane sel dan hemoglobin dari senyawaan peroksida (H2O2 ) yang bersifat toksik. Reaksinya sebagai berikut :

b). Katalase : banyak terdapat dalam jaringan hati, sel mukosa, darah, sumsum tulang, dan ginjal. Bagian organel sel dari jaringan tersebut yang memiliki dua fungsi sekaligus yaitu untuk menghasilkan dan untuk menghancurkan hydrogen peroksida adalah ENZIM PEROKSISOM. Enzim ini berperan menghancurkan hydrogen peroksida yang dihasilkan dari aktivitas enzim oksidase. Reaksinya sebagai berikut :

Hubungan kerja enzim peroksisom digambarkan dalam reaksi berikut:Hubungan kerja enzim peroksisom digambarkan dalam reaksi berikut:

PEROKSIDASE

H2O

2 + A H

2 2H

2O

+ A

KATALASE

H2O

2 + A H

2 2H

2O

+ A

2H2O

OKSIDASE

A H2 A

H2O

2 KATALASE O

2

A H2’ A’

H2O

2 O

2

4. ENZIM OKSIGENASE

Enzim ini berperan dalam sintesis atau penguraian berbagai senyawaan Enzim ini banyak ditemukan dalam hati.Ada dua macam enzim Oksigenase yaitu : DIOKSIGENASE dan MONOOKSIGENASE.Dioksigenase berfungsi mengkatalisis penyatuan oksigen ke dalam molekul substrat. Reaksi dasarnya sebagai berikut :

DIOKSIGENASE

A + O2 AO2

Enzim Monooksigenase banyak ditemukan dalam sel-sel hati yang bekerja bersama enzim SITOKROM P-450 untuk HIDROKSILASI OBAT. Reaksi dasar hidrosilasi obat oleh monoksigenase :

OBAT - + O2 + 2 Fe2+ + 2H+ OBAT- + H2O + 2 Fe3+

(P-450) (P-450)

H OH

RANTAI RESPIRASI & SENYAWA FOSFAT ENERGI TINGGI

Rantai respirasi yang dimaksud disini adalah rangkaian proses transfer electron Hidrogen yang terjadi pada bagian membrane dalam mitokodria dengan melibatkan sejumlah enzim. Hasil akhir dari rangkaian proses transfer electron ialah sejumlah energi berbentuk ATP.Rangkaian proses transfer electron dalam rantai respirasi yang menghasilkan ATP tersebut dikenal sebagai FOSFORILASI OKSIDATIF.Pemahaman rangkaian proses respirasi ini memungkinkan kita dapat melakukan tindakan preventif dan kuratif terhadap kasus keracunan karena obat (misal : AMOBARBITOL) dan racun (misal: SIANIDA dan KARBONMONOKSIDA), maupun kasus kematian karena kelainan DISFUNGSI RENAL dan MIOPATI MITOKONDRIA INFANTILIS. Urutan proses produksi energi dimulai dari pencernaan makanan sampai dengan rantai respirasi berupa transfer electron pada bagian membrane dalam mitokondria.

RANGKAIAN RANTAI RESPIRASI :

Mekanisme FOSFORILASI OKSIDATIF dijelaskan oleh 3 teori, yaitu :1. TEORI KOPLING KONFORMASIONAL2. TEORI KOPLING PERTENGAHAN BERENERGI TINGGI3. TEORI KOPLING KEMIOSMOTIK

Teori yang diakui saat ini adalah teori yang ke tiga KEMIOSMOTIK.

A H2 (Reduksi)

A (Oksidasi)

NAD+

NADH

Fp H2

Fp

2Fe3+

2Fe2+

H2O

½O2

H+ H+ 2H+ 2H+

FLAVOPROTEIN SITOKROM

Secara diagramatik urutan selengkapnya mengenai produksi energi digambarkan sebagai berikut :

MITOKONDRIA (dengan membran luar & membran dalam)

ASETIL KO.A

GLIKOLISIS

MAKANAN

PROTEIN

LEMAK

KARBOHIDRAT

ASAM LEMAK

GLISEROL

GLUKOSA

AS.AMINO

PE

NC

ER

NA

AN

& P

EN

YE

RA

PA

N M

AK

AN

AN

RANTAI PERNAFASANSIKLU

SKREB

2H H2O

O2 ATP

ADP

SIKLUS KREB(SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT=TCA CYCLE)

NAD+

NADH + H+

PIRUVAT

Asetil Ko.A Asam Lemak

CO2

NAD+

NADH + H+

GLIKOLISIS

Sitrat

Iso-Sitrat

α-Ketoglutarat + CO2

NAD+

NADH + H+

Oksaloasetat

Malat

Fumarat Suksinat

NAD+

NADH + H+

FAD

FADH2

Siklus TCASIKLUS KREB