Fosforilasi Oksidatif (Hb)

*

BIOENERGETIKA

Hendri Busman, M.Biomed

BIOENERGETIKA* ILMU YANG YANG MEMPELAJARI PERUBAHAN ENERGI YANG TERJADI PADA SUATU REAKSI BIOKIMIA

* PADA SISTIM BIOLOGIS, ENERGI ADALAH DALAM BEN- TUK ENERGI KIMIA : ATP, GTP, ASETIL-KoA DSB. EMERGI INI DIGUNAKAN UNTUK MELAKSANAKAN PROSES BIOKIMIA : KONTRAKSI OTOT, BIOSINTESIS, PENGHANTARAN IMPULS, TRANSPORT AKTIF DSB.

* ENERGI KIMIA JUGA MENGIKUTI HUKUM KEKEKALAN ENERGI

*

ENERGI BEBASENERGI PANASENERGI KIMIAATP, GTP, DSBDEKSERGONIK (- G)ENDERGONIK (+ G)REAKSI : A + C B + DACB

*PEMBENTUKAN DAN PERANAN ATPPEMBENTUKAN ATP

TERJADI TERUTAMA DALAM MITOKHONDRIA MELALUI PROSES POSFORILASI ADP (ADP + Pi ATP) PROSES INI BERKAITAN ERAT DENGAN PROSES OKSIDASI (TRANSFER e- / H+) OLEH KARENA ITU DISEBUT POSFORILASI OKSIDATIF.

*2. POSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT

* DALAM GLIKOLISIS : (2 ATP) P.G. KINASE 1,3 BI-P.GLISERAT P. GLISERAT ADP ATP

PIRUVAT-KINASE POSFO-ENOL- ENOL PIRUVAT PIRUVAT (PEP) ADP ATP

** DALAM TCC : ( 1ATP ) SUKSINIL-TIOKINASE SUKSINIL-KoA SUKSINAT

ADP + Pi ATP KoA-SH

*PERANAN ATP* DALAM SEL, REAKSI EKSERGONIK DAN ENDERGONIK SELALU BERKAITAN

123456ATPBiosintesis

Kontraksi Otot

Transport Aktif

Perangsangan Saraf

Dan sebagainyaREAKSIEKSERGONIKREAKSIEENDERGONIK

** POSFAT ENERGI TINGGI LAINNYA (POSFOGEN)

- KREATIN POSFAT * DALAM : OTOT RANGKA, JANTUNG, SPERMATOZOA, OTAK * MEMPERTAHANKAN KONSENTRASI ATP DLM OTOT

CREATIN KINASE KREATIN POSFAT KREATIN ADP ATP

* PENENTUAN AKTIVITAS ENZIM KREATIN KINASE ( CK ) DIGUNAKAN DALAM DIAGNOSIS PENYAKIT MIOKARD INFARK (MI) (SERANGAN JANTUNG)

*

** POSFAT ENERGI TINGGI ( P ) DALAM BENTUK ATP, (YANG BERASAL DARI POSFORILASI OKSIDATIF, POSFO- RILASI TK. SUBSTRAT), DAN CREATIN POSFAT, AKAN MELEPASKAN P YANG KEMUDIAN DIGUNA KAN OLEH TUBUH SEBAGAI PERANAN ATP, YAITU : 1. POSFORILASI; MIS. : GLUK GLUK-6-P 2. AKTIVASI, MIS : FFA ASIL-KoA 3. REAKSI ENDERGONIK * BIOSINTESIS * TRANSPORT AKTIF * KONTRAKSI OTOT * PENGHANTARAN IMPULS SARAF * DAN SEBAGAINYA

*OKSIDASI BIOLOGIS OKSIDASI : REAKSI PENGELUARAN e- ATAU : REAKSI PENAMBAHAN O2OKSFe ++ Fe +++ + e-REDOKSAH2 A

O2 H2O

** REDUKSI : REAKSI PENANGKAPAN e- ATAU : REAKSI PENANGKAPAN H+ INGAT : H2 2H+ + 2e-* OKSIDASI BIOLOGIS DAPAT BERLANGSUNG TANPA PERAN O2, MISALNYA PROSES DEHIDROGENASI* PROSES OKSIDASI DIIKUTI OLEH REDUKSI DARI AKSEPTOR H+ ( AKSEPTOR e- ), JADI SATU PROSES REDUKSI- OKSIDASI ( REDOKS )* ENZIM YANG BERPERAN PADA REAKSI REDOKS : ENZIM OKSIDO REDUKTASE

*CONTOH

COO- NADH + H+ NAD+ COO-

C = O HO C H LAKTAT DEHIDROGENASE CH2 CH2

AS. PIRUVAT ( KETO ) LAKTAT

OKSIDASI ( DEHIDROGENASI ) REDUKSI

*ENZIM OKSIDO-REDUKTASEENZIM OKSIDASEENZIM DEHIDROGENASEENZIM HIDRO PEROKSIDASEENZIM OKSIGENASE; * DIOKSIGENASE * MONO OKSIGENASE

*ENZIM OKSIDASE E* AH2 + O2 A + H2O

E AH2 + O2 A + H2O2

* MENGKATALISIS PENARIKAN H+ DARI SUBSTRAT* MENGGUNAKAN O2 SEBAGAI AKSEPTOR H+* HASIL AKHIR : H2O ATAU H2O2 URICASE : H2O2* MENGANDUNG : Cu++

** CONTOHSITOKHROM OKSIDASEFENOLASEASCORBIC ACID OXIDASEURICASEL-AMINO ACID OXIDASEGLUCOSA OXIDASEXANTHIN OXIDASE

*ENZIM DEHIDROGENASE* AH2 CARRIER BH2 E1 E2 A CARRIER-H2 B

* MENGKATALISIS PENARIKAN H+ DARI SUBSTRAT* TIDAK MENGGUNAKAN O2 SEBAGAI AKSEPTOR H+ TETAPI SUATU PROTEIN SPESIFIK ( CARRIER)* CONTOH : - LAKTAT DEHIDROGENASE - KG DEHIDROGENASE - SUKSINAT DEHIDROGENASE - MALAT DEHIDROGENASE - ASIL Ko-A DEHIDROGENASE

** FUNGSI UTAMA (DEHIDROGENASE): MENGHASILKAN NADH DAN FADH2 DALAM : TCC, GLIKOLISIS, -OKSIDASI* NADH DAN FADH2 DIOKSIDASI DALAM RANTAI PERNAFASAN, MENGHASILKAN :

- NADH 3 ATP - FADH2 2 ATP

*ENZIM PEROKSIDASE* MENGGUNAKAN H2O2 SEBAGAI SUBSTRAT / AKSEPTOR H+

PEROKSIDASE AH2 + H2O2 A + 2H2O

KATALASE H2O2 + H2O2 O2 + 2H2O

*ENZIM OKSIGENASE* MENGKATALISIS TRANSFER O2 SECARA LANGSUNG KEPADA MOL SUBSTRAT* DIOKSIGENASE

DO A + O2 AO2 CONTOH : - HOMOGENTISAT DIOKSIGENASE (HOMOGENTISAT OKSIDASE) - 3 HIDROKSI ANTRANILAT DIOKSIGENASE (H.A. OKSIDASE) - TRIPTOFAN DIOKSIGENASE ( PIROLASE ) * MONOOKSIGENASE MO AH + O2 + ZH2 AOH + H2O + Z

*

RANTAI PERNAFASANDANPOSFORILASI OKSIDATIF* RANTAI PERNAFASAN SISTIM TRANSFER ELEKTRON / PROTON H+ YANG MERUPAKAN RANGKAIAN / RANTAI DARI ELEKTRON / PROTON CARRIER* SUSUNAN RANTAI PERNAFASAN TERSEBUT DITENTUKAN OLEH POTENSIAL REDOKS (Eo) MASING-MASING ANGGO- TANYA YAITU DIMULAI DARI YANG MEMPUNYAI POTENSIAL REDOKS YANG LEBIH NEGATIF KEPADA YANG KURANG NEGATIF SAMPAI KEPADA YANG LEBIH POSITIF

*MISAL : Eo SIST NAD/DADH : - 0.32 VEo SIST SITOKHROM: + 0,25 V Eo O2 / H2O : + 0,82 V

MAKA NAD / NADH ADA PADA PERMULAAN RANTAI, SEDANGKAN O2 PADA UJUNG RANTAI PERNAFASANAKIBAT PENGHANTARAN e- SEPANJANG RANTAI PERNAFASAN, AKAN TERBENTUK ENERGI YANG AKAN DI SIMPAN DAN DIGUNAKAN UNTUK MEMBENTUK ATP DARI ADP +Pi (POSFORILASI TINGKAT MITOKHONDRIA = POSFORILASI OKSIDATIF)

1 MOL NADH DIOKSIDASI DALAM RANTAI PERNAFASAN, MENGHASILKAN 3 ATP1 MOL FADH2 2 ATPNAD / FAD MERUPAKAN CARRIER e- / H+

** LOKASI DIHASILKANNYA ATP PADA RANTAI PERNAPASAN

ATP

NAD Fp FeS CoQ

ATP ATP

O2 aa3 C SIT-C1 SIT-b

* OKSIDASI DENGAN NAD 3 ATP OKSIDASI DENGAN FAD 2 ATP

*BEBERAPA SUBSTRAT PENTING DALAM OKSIDASI, e-NYA MEMASUKI RANTAI PERNAFASAN

GLUMATAT PIRUVAT MALAT ALFA KETOGLUTARAT ISOSITRAT NAD PROLIN

FP

FeS

GLISEROL-3P ASIL Ko-A SUKSINAT Q SARCOSIN CHOLIN DIMETIL-GLISIN

SITOKHROM

O2

*RATIORATIO : JUMLAH MOL ATP YANG DIHASILKAN PADA SETIAP 0,5 MOL O2 PADA PROSES OKSIDASI REDUKSI DALAM RANTAI PERNAFASAN

CONTOH TAHAP REAKSI RATIO PIRUVATASETIL KoA3ISOSITRAT K. GLUTARAT3SUKSINATFUMARAT2

MALATOKSALO-ASETAT3

*KONVERSI ENERGI DARI MAKANAN MENJADI ATP ATP

-Oxidation O2 2H H2O

Extramitochondrial sources of reducing equivalents

*RANTAI PERNAFASAN MERUPAKAN POMPA PROTON

PROSES OKSIDASI DALAM RANTAI PERNAFASAN MENG HASILKAN PROTON ( H+ )H+ AKAN DIPOMPA KELUAR MELALUI MEMBRAN DALAM MITOKHONDRIAAKIBATNYA TERJADI PERBEDAAN KONSENTRASI ( H+ ) DIDALAM DAN DILUAR INNER MEMBRAN, YANG MENYEBABKAN PERBEDAAN POTENSIAL ELEKTROKIMIA ( pH DAN POTENSIAL LISTRIK )PERBEDAAN POTENSIAL ELEKTROKIMIA MENIMBULKAN ENERGI YANG MENGGERAKKAN ENZIM ATP SINTASE MENGUBAH ADP + Pi ATP (POSFORILASI OKSIDATIF)

*RACUN RANTAI PERNAFASAN

PENGHAMBATAN RANTAI PERNAFASAN * PIERICIDIN A, AMO BARBITAL, ROTENON, ANTI- MYCIN-A, BAL, H2S, CO, CN-, CARBOXIN, TTFA, MALONATPENGHAMBAT PROSES POSFORILASI * OLIGOMYCINPEMUTUS RANGKAIAN (UNCOUPLER) DARI PROSES OKSIDASI DENGAN PROSES POSFORILASI * RESPIRASI TAK TERKENDALI KARENA KONSEN- TRASI ADP TIDAK MEMBATASI LAJU RESPIRASI * 2,4 DINITRO-FENOL, DINITROCRESOL, PENTA- KLORO FENOL, CCCP (CHLORO-CARONYL- CIANIDA-PHENYL HIDRAZON)

*ASPEK KLINIS* BEBERAPA ENZIM YANG BERPERAN PADA PROSES POS- FORILASI OKSIDATIF SECARA GENETIK AKTIVITASNYA DAPAT MENURUN / HILANG, PADA ; 1. FATAL INFANTILE MITOCHONDRIAL MYOPATHY DAN RENAL DISFUNCTION - AKTIVITAS ENZIM OKSIDO-REDUKTASE MENURUN / HILANG 2. M.E.L.A.S (MITOCHONDRIAL MYOPATHY, ENCEPHALO- PATHY, LACTIC ACIDOSIS, AND STROKE) - DEFISIENSI : UBIQUINON, ENZIM OKSIDO REDUKTASE DAN CYTOCHROM OKSIDASE

*

TERIMAKASIH