oksidasi biologis akbid paramata kabupaten muna
TRANSCRIPT
OKSIDASI BIOLOGIS
Oleh :
Dr MUH MARLIN
REAKSI OKSIDASI Merupakan peristiwa kehilangan elektron
atau hidrogen
Disebut juga dehidrogensi
Sebuah senyawa akan mengalami oksidasi dan senyawa lain mengalami reduksi
Contoh sederhana : Fe 2+ Fe 3+
Reaksi oksidasi ini akan menghasilkan energi
MACAM REAKSI OKSIDASI1. Oksidasi non biologis
Reaksi berlangsung diluar sel hidup Secara sekaligus Tanpa kendali
2. Oksidasi biologis Reaksi berklangsung dalam sel hidup Secara bertahap dengan menggunakan sistem
enzim Umumnya diawali dengan proses dehidrogenasi Banyak menghasilkan peroksida yang
berbahaya bagi sel itu sendiri
SISTEM PENANGKAL SELPeroksida yang berbahaya bagi sel akan ditangkal oleh sel dengan cara :
1. Enzim pemecah peroksida yaitu katalase dan peroksidase
2. Vitamin yang berrperan sebagai antioksidant seperti viatmin C, vitamin E dan beta karoten
MACAM REAKSI OKSIDASI
1. Oksidasi anaerobReaksi oksidasi yang berlangsung tanpa
adanya oksigen sebagai penerima akhir elektron
2. Oksidasi aerobReaksi oksidasi yang berlangsung dengan
menggunakan oksigen sebagai penerima akhir elektron atau hidrogen
OKSIDASI ANAEROB Berlangsung dalam suasana kekurangan
oksigen Contoh : peragian pada karbohidrat
dalam sel ragi dimana karbohidrat tersebut oleh enzim terbentuk dalam sel ragi tersebut menjadi CO2 + etanol
Etanol yang tersebut masih dapat diuraikan lebih lanjut sehingga oksidasi anaerob dinamakan juga reaksi oksidasi tidak lengkap
Energi yang dihasilkan jauh lebih sedikit
OKSIDASI AEROB Berlangsung dalam suasana cukup
oksigen
Reaksi ini banyak ditemukan dalam sel hidup
Hasil akhir dari oksidasi aerob : CO2 + H2O
H2O (air) yang terbetuk tidak dapat dioksidasi lagi sehingga reaksi ini dinamakan juga oksidasi lengkap
Energi yang terbentuk jauh lebih banyak
BIOENERGITIKA Ilmu yang mempelajari tentang perubahan
energi ysang menyertai proses reaksi kimia
Reaksi ini diikuti oleh pelepasan energi yang bergerak dari tingkat tinggi ke tingkat yang lebih rendah
Paling sering energi yang dilepaskan dalam bentuk panas
Panas yang dihasilkan tidak dapat langsung dipakai karena sistem biologiis pada hakikatnya adalah isotermis
ATURAN – ATURAN TERMODINAMIKA DALAM SISTEM BIOLOGIKA
Aturan pertama termodinamika: Aturan pertama ini merupakan hukum
penyimpanan energi energi total sebuah sistem, termasuk
energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di
dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh.
Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain.
Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya
Aturan kedua termodinamika: Aturan kedua berbunyi: entropi total
sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan.
Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem.
Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati.
Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam persamaan:
ΔG = ΔH – TΔS
SUMBER UTAMA YANG BERPERAN DALAM KONSERVASI ATAU PENANGKAPAN ENERGI.
1. Fosforilasi oksidatifFosforilasi oksidatif adalah sumber terbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.
SIKLUS FOSFORILASI OKSIDATIF
2.GlikolisisDalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua yang terjadi akibat pembentukan laktat
3.Siklus asam sitratDalam siklus asam sitrat satu dihasilkan langsung pada tahap suksinil tiokinase.
SIKLUS RESPIRASI AEROBIK
SISTEM KOPPELING ENERGI Konversi metabolit A menjadi metabolit B terjadi
dengan pelepasan energi
Reaksi ini dikaitkan dengan reaksi yang memerlukan energi untuk mengubah metabolit C menjadi metabolit D
Sejumlah energi yang dilepaskan pada reaksi degradasi (eksergonik) dipindahkan ke reaksi sintesis (endergonik ) dalam bentuk energi bukan panas
Hanya sedikti energi yang dihasilkan menjadi energi panas untuk mempertahankan suhu tubuh tetap berkisar 36-37 ºC
PROSES METABOLISME Anabolisme
Proses pembentukan senyawa yang vital untuk mempertahankan kehidupan sel
Proses ini membutuhkan energiReaksi yang terjadi dinamakan reaksi
endorgenik Katabolisme
Proses pengadaan energi untuk memenuhi kebutuhan dalam melakukan aktivitas sehari- hari serta mempertahankan suhu tubuh agar tetap berkisar 36-37 C
Proses ini akan menghasilkan energiReaksi yang terjadi dinamakan reaksi
eksorgenik
SENYAWA BERENERGI TINGGISenyawa berenergi tinggi ditemukan
dalam bentuk : Ikatan anhidra, misalnya ATP, ADP dan
senyawa 1,3 bifosfogliserat Ikatan enolfosfat misalnya
fosfoenolpiruvat Ikatan fosfoguanidin misalnya kreatin
fosfat dan arginin fosfat Senyawa berenergi tinggi lainnya
misalnya KoA-SH, ACP (Acyl Carier Protein) , S-Adenosil methionin, UDPG (uridin Di Phospho glucose)
ENZIM PADA PROSES OKSIDASI- REDUKSI
Oksidase Enzim yang mengkatalis pelepasan hidrogen dari
suatu substrat AH2 dan diterimakan hanya kepada Oksigen ( ½ O2) sebagai akseptor hidrogen
AH2 + ½ O2 = A + H2O
Dehidrogenase aerob Enzim yang mengkatalis pelepasan hidrogen daro
substrat tetapi berbeda dengan oksidase, dapat memakai oksigen maupun zat buatan seperti metilen biru sebagai akseptor hidrogen
Hasil akhirnya bukan H2O tetapi H2O2 AH2 + O2 = A + H2O2 AH2 + BM = A + BMH2 ..... BMH2 + O2 = BM +
H2O2
Dehidrogenase anaerobEnzim yang mengkatalis pelepasan
hidrogen dari substrat AH2 tetapi tidak menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen melainkan : Mentransfer hidrogen dengan tidak
menggunakan reaksi rantai pernapasn Mentransfer hidrogen dengan menggunakan
reaksi rantai pernapasan
HidroperoksidaseEnzim yang mengkatalisis H2O2 sebagai
substratAda 2 macam :
Katalase : 2H2O2 = 2H2O + O2 (pada hewan dan tumbuhan)
Peroksidase : H2O2 + AH2 = 2H2O + A (pada susu dan tanaman)
OksigenaseEnzim yang megkatalis penggambungan
oksigen secara langsung kepada substratAda 2 macam :
Dioksigenase (oksigen transferase / true oksigenase) : A + O2 = AO2
Monooksigenase (mixed function oxydase-hydroxylase) AH + O2 + H2 = AOH + H2O
Superoksida dismutaseEnzim yang mengkatalis reaksi reduksi
oksigen dalam jaringan menjadi superoksida
O2 + O2 + H2 = H2O2 + O2
RANTAI PERNAPASAN Proses pengaliran elektron secara bertahap
dari senyawa dengan elektron yang lebih negatif ke elektron yang lebih positif
Pada tahap akhir akan diterimakan kepada oksigen yang memilki elektropositif yang tertinggi
Tidak semua substrat mentransfer elektron kepada NAD (Niasin Amida Dinukleotida), tetapi dapat juga diberikan kepada FAD (Flavin Adenin Dinukleotida) untuk selanjutnya mengikuti urutan reaksi yang terdapat dalam rantai pernapasan
AH2
NAD
Fp
Sit Q
Sit b
Sit c1
Sit c
Sit a
Sit a3
O2
Urutan reaksi rantai pernapasan
Site ISite
IISite III
Site I, II dan III merupakan tempat tempat dihasilkannya ATP
RANTAI RESPIRASI
RANTAI TRANSPOR ELETKRON DALAM MITOKONDRIA