Oksidasi Biologi

Pendahuluan

• Oksidasi adalah pengeluaran elektron dan reduksi adalah pemerolehan elektron. Sebagai contoh adalah oksidasi ion fero menjadi feri yang dilukiskan pada Gambar dibawah.

• Dengan demikian oksidasi akan selalu disertai reduksi akseptor elektron.e- (elektron)

e- (elektron)

Fe2+ Fe3+

Enzim-enzim penting dalam oksidasi biologi

• Terdapat 4 kelompok enzim oksidoreduktase yaitu: – Oksidase– Dehidrogenase– Hidroperoksidase– Oksigenase.

Oksidase

• Enzim oksidase mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen – Sitokrom oksidase– Oksidase asam l-amino– Xantin oksidase– Glukosa oksidase

Dehidrogenase

Dehidrogenase tidak dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Enzim-enzim ini memiliki 2 fungsi utama yaitu

1. Berperan dalam pemindahan hidrogen dari substrat yang satu ke substrat yang lain dalam reaksi reduksi-oksidasi berpasangan.

2. Sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

Contoh dari enzim dehidrogenase adalah suksinat dehidrogenase, asil-KoA dehidrogenase, gliserol-3-fosfat dehidrogenase, semua sitokrom kecuali sitokrom oksidase

Hidroperoksidase

• Enzim hidroperoksidase menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat, ada 2 tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini yaitu peroksidase dan katalase.

• Enzim hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya.

• Penumpukan peroksida menghasilkan radikal bebas yang dapat merusak membran sel dan menimbulkan kanker serta aterosklerosis

Oksigenase

• Oksigenase mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi oksigen ke dalam molekul substrat.

• Enzim ini dikelompokkan menjadi 2 yaitu monooksigenase dan dioksigenase

Rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif• Rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria

sebagai pusat tenaga. • Peristiwa penangkapan energi yang berasal dari

oksidasi respiratorik berlangsung. • Fosforilasi oksidatif: Sistem respirasi dengan

proses pembentukan intermediat berenergi tinggi (ATP).

• Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob menangkap energi bebas dari substrat respiratorik dalam proporsi jauh lebih besar daripada organisme anaerob

Proses fosforilasi oksidatifNama Penyusun kDa Polypeptides

Kompleks I NADH dehydrogenase (or)NADH-coenzyme Q reductase 800 25

Kompleks IISuccinate dehydrogenase (or)Succinate-coenzyme Q reductase

140 4

Kompleks III Cytochrome C - coenzyme Q oxidoreductase 250 9-10

Kompleks IV Cytochrome oxidase 170 13

Kompleks V ATP synthase 380 12-14

Rreaksi oksidasi-reduksi yang terjadi pada masing-masing kompleks enzim. FMN: flavin mononukleotida, Fe2+S: besi tereduksi-sulfur, Fe3+S: besi teroksidasi-sulfur, cyt: sitokrom, CoQ: koenzim Q

Kompleks IPada tahap ini, masing-masing molekul NADH memindahkan 2 elektron berenergi tinggi ke FMN, kemudian ke protein besi-sulfur dan terakhir ke koenzim Q (ubiquinon)

Kompleks II

• FADH2 dihasilkan oleh suksinat dehidrogenase dalam siklus asam sitrat, memindahkan elektron ke CoQ melalui kompleks II. FADH2 dihasilkan oleh asil KoA dehidrogenase dalam oksidasi beta asam lemak, memindahkan elektron ke CoQ melalui kompleks yang sama.

Kompleks III

• CoQ memindahkan elektron ke serangkaian sitokrom dan protein besi-sulfur. Sitokrom terdiri atas kelompok heme seperti hemoglobin dan besi dengan heme menerima elektron.

Kompleks IV

Penerima terakhir dari rantai transport elektron adalah kompleks besar terdiri atas 2 heme dan 2 atom tembaga.

Kompleks V

1. Pada tahap ini, protein kompleks yang mengkatalisis konversi ADP menjadi ATP, diisikan oleh gradien kemiosmotik. Proton mengalir kembali ke matriks mitokondria melalui kompleks ATP sintase dan energi berasal dari penurunan gradien pH digunakan untuk membentuk ATP

2. Pada fosforilasi oksidatif, pelibatan NADH menghasilkan pembentukan 3 molekul ATP, sedangkan pelibatan FADH2 menghasilkan pembentukan 2 molekul ATP