11

Dr. dr. Dr. dr. Sulistiana Prabowo, M.S.Sulistiana Prabowo, M.S.Fakultas KedokteranFakultas Kedokteran

Universitas Hang TuahUniversitas Hang Tuah

22

PENDAHULUANPENDAHULUANOksigen dibutuhkan dalam proses Oksigen dibutuhkan dalam proses respirasi untuk menghasilkan energi respirasi untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATPdalam bentuk ATP,, dari reaksi antara dari reaksi antara hidrogen dan oksigen membentuk air.hidrogen dan oksigen membentuk air.Molekul oksigen dapat disatukan Molekul oksigen dapat disatukan dengan sejumlah substrat oleh enzim dengan sejumlah substrat oleh enzim oksigenase.oksigenase.Obat, polutan, karsinObat, polutan, karsinoogen kimia gen kimia dimetabolisme oleh enzimdimetabolisme oleh enzim,, yang yang disebut disebut sitokrom P450sitokrom P450..

33

ENZIM OKSIDOREDUKTASEENZIM OKSIDOREDUKTASEEnzim yang terlibat dalam proses Enzim yang terlibat dalam proses oksidasi dan reduksi dinamakan oksidasi dan reduksi dinamakan enzim enzim oksidoreduktase.oksidoreduktase.Terdiri dari 4 kelompok :Terdiri dari 4 kelompok :Enzim oksidaseEnzim oksidaseEnzim dehidrogenaseEnzim dehidrogenaseEnzim hidroperoksidaseEnzim hidroperoksidaseEnzim oksigenaseEnzim oksigenase

44

ENZIM OKSIDASEENZIM OKSIDASE

Mengkatalisis pengeluaran hidrogen Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan oksigen sebagai dari substrat dengan oksigen sebagai akseptor hidrogen.akseptor hidrogen.Membentuk air atau hidrogen peroksida Membentuk air atau hidrogen peroksida sebagai produk reaksi.sebagai produk reaksi.

55

OKSIDASE MENGANDUNG OKSIDASE MENGANDUNG TEMBAGATEMBAGA

Sitokrom oksidaseSitokrom oksidase merupakan merupakan hemoprotein dengan gugus prostetik hemoprotein dengan gugus prostetik heme.heme.Merupakan Merupakan carrier carrier respiratorik yang respiratorik yang ditemukan dalam mitokondria.ditemukan dalam mitokondria.Bertanggung jawab atas reaksi Bertanggung jawab atas reaksi pemindahan elektron dari oksidasi pemindahan elektron dari oksidasi molekul substrat oleh dehidrogenase molekul substrat oleh dehidrogenase kepada akseptor terakhir, yaitu kepada akseptor terakhir, yaitu oksigen.oksigen.

66

SITOKROM OKSIDASESITOKROM OKSIDASE

Disebut Disebut sitokrom aasitokrom aa33..Mengandung dua molekul heme.Mengandung dua molekul heme.Masing-masing heme memiliki satu Masing-masing heme memiliki satu atom Fe yang berosilasi antara Featom Fe yang berosilasi antara Fe3+3+ dan dan FeFe2+2+ selama oksidasi reduksi. selama oksidasi reduksi.Memiliki dua atom Cu, masing-masing Memiliki dua atom Cu, masing-masing berikatan dengan satu unit heme.berikatan dengan satu unit heme.

77

OKSIDASE FLAVOPROTEINOKSIDASE FLAVOPROTEINEnzim flavoprotein memiliki FMN dan Enzim flavoprotein memiliki FMN dan FAD sebagai gugus prostetik.FAD sebagai gugus prostetik.FMN dan FAD dibentuk dari riboflavin.FMN dan FAD dibentuk dari riboflavin.Banyak FMN dan FAD mengandung Banyak FMN dan FAD mengandung satu atau lebih logam sebagai kofaktor, satu atau lebih logam sebagai kofaktor, disebut metaloflavoprotein.disebut metaloflavoprotein.Mencakup oksidase asam L-amino, Mencakup oksidase asam L-amino, xantin oksidase, aldehida xantin oksidase, aldehida dehidrogenase, glukosa oksidasedehidrogenase, glukosa oksidase..

88

ENZIM DEHIDROGENASEENZIM DEHIDROGENASETidak dapat menggunakan oksigen sebagai Tidak dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen.akseptor hidrogen.Memiliki 2 fungsi utama:Memiliki 2 fungsi utama:1. Pemindahan hidrogen dari satu substrat 1. Pemindahan hidrogen dari satu substrat kepada substrat lain dalam reaksi oksidasi kepada substrat lain dalam reaksi oksidasi berpasangan.berpasangan. Sangat spesifik terhadap Sangat spesifik terhadap subssubsttrat dan memiliki koenzim/pembawa rat dan memiliki koenzim/pembawa hidrogenhidrogen, mis., mis. NAD NAD++..Cont:Cont: Glikolisis Glikolisis

anaerobikanaerobik

99

Lanjutan Fungsi Enzim DehidrogenaseLanjutan Fungsi Enzim Dehidrogenase

2. 2. Sebagai komponen rantai respirasi Sebagai komponen rantai respirasi transport elektron dari substrat ke transport elektron dari substrat ke oksigen.oksigen.

1010

DEHIDROGENASE BERGANTUNG PADA DEHIDROGENASE BERGANTUNG PADA KOENZIM NIKOTINAMIDKOENZIM NIKOTINAMID

Enzim dehidrogenase spesifik terhadap Enzim dehidrogenase spesifik terhadap NADNAD++ atau NADP atau NADP++ sebagai koenzim. sebagai koenzim. Sebagian enzim dehidrogenase dapat Sebagian enzim dehidrogenase dapat menggunakan salah satu dari NADmenggunakan salah satu dari NAD++ atau NADPatau NADP++..Koenzim tersebut direduksi oleh Koenzim tersebut direduksi oleh substrat enzim dehidrogenase spesifik substrat enzim dehidrogenase spesifik dan dioksidasi kembali oleh akseptor dan dioksidasi kembali oleh akseptor elektron yang sesuai.elektron yang sesuai.

1111

MEKANISME OKSIDASI NIKOTINAMIDMEKANISME OKSIDASI NIKOTINAMID

1212

Lanjutan DEHIDROGENASE BERGANTUNG Lanjutan DEHIDROGENASE BERGANTUNG PADA KOENZIM NIKOTINAMIDPADA KOENZIM NIKOTINAMID

Enzim dehidrogenase terikat NAD Enzim dehidrogenase terikat NAD mengkatalisis reaksi oksidoreduksi dalam mengkatalisis reaksi oksidoreduksi dalam metabolisme oksidatif, khususnya pada metabolisme oksidatif, khususnya pada glikolisis, siklus asam sitrat dan rantai glikolisis, siklus asam sitrat dan rantai respirarespirasi padasi pada mitokondria. mitokondria. Enzim dehidrogenase terikat NADP Enzim dehidrogenase terikat NADP ditemukan dalam sintesis reduktif, misalnya ditemukan dalam sintesis reduktif, misalnya sintesis asam lemak dan steroid pada sintesis asam lemak dan steroid pada ekstramitokondria. ekstramitokondria. Sebagian mengandung Zn, terutama alkohol Sebagian mengandung Zn, terutama alkohol dehidrogenase dari hati serta gliseraldehida dehidrogenase dari hati serta gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase dari otot. Ion Zn tidak 3-fosfat dehidrogenase dari otot. Ion Zn tidak berperan dalam oksidasi reduksi. berperan dalam oksidasi reduksi.

1313

DEHIDROGENASE BERGANTUNG DEHIDROGENASE BERGANTUNG PADA RIBOFLAVINPADA RIBOFLAVIN

Gugus flavin berikatan dengan enzim Gugus flavin berikatan dengan enzim dehidrogenasedehidrogenase,, serupa dengan FMN dan serupa dengan FMN dan FAD pada enzim oksidase. FAD pada enzim oksidase. Enzim dehidrogenase terikat riboflavin Enzim dehidrogenase terikat riboflavin berhubungan dengan pengangkutan berhubungan dengan pengangkutan elektron di dalam atau ke rantai respirasi.elektron di dalam atau ke rantai respirasi.Enzim NADH dehidrogenase merupakan Enzim NADH dehidrogenase merupakan anggota rantai respirasi yang bekerja anggota rantai respirasi yang bekerja sebagai pembawa elektron antara NADH sebagai pembawa elektron antara NADH dengan komponen yang memiliki dengan komponen yang memiliki potensial redpotensial reduksiuksi tinggi. tinggi.

1414

Lanjutan DEHIDROGENASE BERGANTUNG Lanjutan DEHIDROGENASE BERGANTUNG PADA RIBOFLAVINPADA RIBOFLAVIN

Suksinat dehidrogenase, asil-KoA Suksinat dehidrogenase, asil-KoA dehidrogenase, gliserol-3-fosfat dehidrogenase, gliserol-3-fosfat dehidrogenase dalam mitokondria dehidrogenase dalam mitokondria memindahkan molekul ekivalen pereduksi memindahkan molekul ekivalen pereduksi secara langsung dari substrat ke rantai secara langsung dari substrat ke rantai respirasi. respirasi. Dehidrogenase bergantung flavin berperan Dehidrogenase bergantung flavin berperan pada dehidrogenasi lipoat tereduksi oleh pada dehidrogenasi lipoat tereduksi oleh enzim dehidrolipoil dehidrogenaseenzim dehidrolipoil dehidrogenase. Lipoat . Lipoat adalah suatu senyawa antara pada adalah suatu senyawa antara pada dekarboksilasi oksidatif dari piruvat dan dekarboksilasi oksidatif dari piruvat dan --ketoglutarat.ketoglutarat.

1515

RANTAI RESPIRASIRANTAI RESPIRASI

1616

SITOKROM SEBAGAI ENZIM SITOKROM SEBAGAI ENZIM DEHIDROGENASEDEHIDROGENASE

Sitokrom oksidase pada rantai respirasi Sitokrom oksidase pada rantai respirasi dapat dapat juga juga diklasifikasikan sebagai enzim diklasifikasikan sebagai enzim dehidrogenase. dehidrogenase. Sitokrom oksidase terdiri dari sitokrom b, cSitokrom oksidase terdiri dari sitokrom b, c11, , c, a, dan ac, a, dan a33..Enzim ini berperan sebagai pembawa elektron Enzim ini berperan sebagai pembawa elektron dari flavoprotein ke sitokrom oksidase yang dari flavoprotein ke sitokrom oksidase yang lain. lain. Sitokrom merupakan hemoprotein yang Sitokrom merupakan hemoprotein yang mengandung Fe yang berosilasi antara Femengandung Fe yang berosilasi antara Fe3+3+ dan Fedan Fe2+2+ selama oksidasi reduksi. selama oksidasi reduksi.

1717

TRANSPORT ELEKTRONTRANSPORT ELEKTRONRANTAI RESPIRASIRANTAI RESPIRASI

1818

ENZIM HIDROPEROKSIDASEENZIM HIDROPEROKSIDASE

Menggunakan hidrogen peroksida atau Menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat. peroksida organik sebagai substrat. Ada 2 jenis : peroksidase dan katalase.Ada 2 jenis : peroksidase dan katalase.Melindungi tubuh terhadap peroksida Melindungi tubuh terhadap peroksida berbahaya. berbahaya.

1919

ENZIM PEROKSIDASEENZIM PEROKSIDASEMereduksi senyawa peroksida dengan Mereduksi senyawa peroksida dengan menggunakan berbagai akseptor elektron.menggunakan berbagai akseptor elektron.Gugus prostetik pada enzim ini adalah Gugus prostetik pada enzim ini adalah protoheme yang berikatan longgar dengan protoheme yang berikatan longgar dengan apoprotein. apoprotein. Dalam reaksi yang dikatalisis peroksidase, Dalam reaksi yang dikatalisis peroksidase, hidrogen peroksida direduksi dengan hidrogen peroksida direduksi dengan menggunakan berbagai senyawa sebagai menggunakan berbagai senyawa sebagai reduktor, mis. reduktor, mis. aaskorbat, kuinon, sitokrom c.skorbat, kuinon, sitokrom c.

2020

ENZIM KATALASEENZIM KATALASEMenggunakan hidrogen peroksida Menggunakan hidrogen peroksida sebagai donor dan akseptor elektron. sebagai donor dan akseptor elektron. Merupakan hemoprotein dengan 4 Merupakan hemoprotein dengan 4 gugus heme.gugus heme.Mempunyai aktifitas peroksidase yang Mempunyai aktifitas peroksidase yang mampu menggunakan satu molekul mampu menggunakan satu molekul HH22OO22 sebagai substrat atau donor sebagai substrat atau donor elektron, satu molekul Helektron, satu molekul H22OO22 sebagai sebagai oksidan atau akseptor elektron. oksidan atau akseptor elektron.

2121

LanjutanLanjutan ENZIM KATALASE ENZIM KATALASE

Berfungsi dalam penghancuran HBerfungsi dalam penghancuran H220022 yang terbentuk oleh enzim oksidase.yang terbentuk oleh enzim oksidase.Peroksisom kaya dengan enzim Peroksisom kaya dengan enzim oksidase dan katalase yang mungkin oksidase dan katalase yang mungkin memiliki keuntungan biologik bila memiliki keuntungan biologik bila enzim yang memproduksi Henzim yang memproduksi H22OO22 dikelompokkan menjadi satu dengan dikelompokkan menjadi satu dengan enzim yang menghancurkan Henzim yang menghancurkan H22OO22. .

2222

ENZIM OKSIGENASEENZIM OKSIGENASEMengkatalisis pemindahan langsung dan Mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi oksigen ke dalam substrat.inkorporasi oksigen ke dalam substrat. Berlangsung dalam 2 tahap : Berlangsung dalam 2 tahap : 1. Pengikatan 1. Pengikatan ooksigen dengan enzimksigen dengan enzim..2. Reaksi saat oksigen terikat, direduksi atau 2. Reaksi saat oksigen terikat, direduksi atau dipindahkan kepada substrat.dipindahkan kepada substrat.Enzim dioksigenase menginkorporasi 2 atom Enzim dioksigenase menginkorporasi 2 atom dari molekul oksigen ke dalam substrat.dari molekul oksigen ke dalam substrat.

2323

LanjutanLanjutan ENZIM OKSIGENASE ENZIM OKSIGENASE

Enzim monooksiEnzim monooksigengenase (oksidase ase (oksidase dengan fungsi campuran, hidroksilase) dengan fungsi campuran, hidroksilase) menginkorporasi 1 atom dari molekul menginkorporasi 1 atom dari molekul oksigen ke dalam substrat. oksigen ke dalam substrat. Atom oksigen lain direduksi menjadi Atom oksigen lain direduksi menjadi air, sehingga diperlukan donor elektron air, sehingga diperlukan donor elektron atau kosubstrat tambahan.atau kosubstrat tambahan.

2424

LanjutanLanjutan ENZIM OKSIGENASE ENZIM OKSIGENASE

Sistem monooksigenase sitokrom P450 Sistem monooksigenase sitokrom P450 mikrosom penting untuk hidroksilasi banyak mikrosom penting untuk hidroksilasi banyak obat. obat. Enzim monooksigenase ditemukan dalam Enzim monooksigenase ditemukan dalam mikrosom sel hatimikrosom sel hati, yaitu, yaitu enzim sitokrom P450 enzim sitokrom P450 yang terdapat bersama denganyang terdapat bersama dengan sitokrom sitokrom b b55..NADH dan NADPH mendonorkan sejumlah NADH dan NADPH mendonorkan sejumlah ekivalen pereduksi untuk proses reduksi ekivalen pereduksi untuk proses reduksi sitokrom ini. sitokrom ini. Selanjutnya dioksidasi oleh substrat dalam Selanjutnya dioksidasi oleh substrat dalam rangkaian reaksi enzimatik yang disebut rangkaian reaksi enzimatik yang disebut siklus hidroksilase.siklus hidroksilase.

2525

SIKLUS SITOKROM P450 HIDROKSILASE SIKLUS SITOKROM P450 HIDROKSILASE DALAM MIKROSOMDALAM MIKROSOM

2626

RADIKAL BEBAS SUPEROKSIDARADIKAL BEBAS SUPEROKSIDA

Dapat menyebabkan keracunan oksigen.Dapat menyebabkan keracunan oksigen.Toksisitas oksigen karena pembentukan Toksisitas oksigen karena pembentukan HH22OO22. . Oksigen tereduksi dalam jaringan menjadi Oksigen tereduksi dalam jaringan menjadi radikal bebas anion superoksida. radikal bebas anion superoksida. AdanyaAdanya e enzim superoksida dismutase pada nzim superoksida dismutase pada organisme aerobik mengesankan adanyaorganisme aerobik mengesankan adanya keracunan oksigen karena konversi oksigen keracunan oksigen karena konversi oksigen menjadi superoksida.menjadi superoksida.

2727

LanjutanLanjutan RADIKAL BEBAS RADIKAL BEBAS SUPEROKSIDASUPEROKSIDA

Superoksida terbentuk jika flavin Superoksida terbentuk jika flavin tereduksi dalam xantin oksidase tereduksi dalam xantin oksidase dioksidasi kembali oleh molekul oksigen.dioksidasi kembali oleh molekul oksigen.

Superoksida dapat mereduksi sitokrom c Superoksida dapat mereduksi sitokrom c teroksidasi. teroksidasi.

2828

LanjutanLanjutan RADIKAL BEBAS RADIKAL BEBAS SUPEROKSIDASUPEROKSIDA

Fungsi enzim superoksida dismutase adalah Fungsi enzim superoksida dismutase adalah melindungi organisme aerobik dari efek melindungi organisme aerobik dari efek merusak superoksida.merusak superoksida.Enzim ini terdiri dari sub unit serupa yang Enzim ini terdiri dari sub unit serupa yang masing-masing mengamasing-masing menganndung dung satusatu Cu Cu2+2+ dan dan ZnZn2+2+, sedangkan enzim mitokondrianya , sedangkan enzim mitokondrianya mengandung Mnmengandung Mn2+2+..

Enzim dismutasEnzim dismutasee ini terdapat dalam semua ini terdapat dalam semua jaringan aerobik.jaringan aerobik.Zat anti oksidan seperti Zat anti oksidan seperti -tokoferol bertindak -tokoferol bertindak sebagai pembunuh radikal bebas dan sebagai pembunuh radikal bebas dan mengurangi toksisitas oksigen.mengurangi toksisitas oksigen.

2929