reaksi reduksi
DESCRIPTION
asTRANSCRIPT
Reaksi Reduksi
By: dr Marisa
dr Febrika
Introduction Dalam setiap reaksi biokimia selalu
dikeluarkan panas Panas suatu bentuk energi Energi yang dapat dipakai oleh
tubuh energi kimia (ATP) Panas dapat digunakan tubuh untuk
mempertahankan suhu badan
Introduction Dalam sistem biologis, reaksi yang
menghasilkan panas eksotermik Panas dapat digunakan langsung
seperti sebuah kapal uap
Introduction Reaksi yang memerlukan panas
endotermik Pada sistem biologi:
EksotermikexergonikEndotermikendergonik
Introduction Reaksi dalam tubuh umumnya merupakan
gabungan dari proses katabolisme (exergonik) anabolisme (endergonik)
Karena reaksi exergonik terangkai dengan reaksi endergonik maka harus ada molekul perantara yang dapat mengemban/ menangkap energi kimia agar tidak hilang/ dapat dimanfaatkan
Introduction Berbagai reaksi exergonik yang
merupakan sumber utama penghasil/penangkapan energi dalam tubuh antara lain:GlikolisisFosforilasi oksidatifSiklus asam sitrat/siklus krebs
Introduction Reaksi endergonik antara lain adalah:
BiosintesisKontraksi ototEksitasi syarafTransport antar membran
Molekul perantara sebagai pembawa fosfat energi tinggi ada bermacam-macam yaituFosfoenol piruvat, Karbamoil fosfat,1,3 bifosfogliserat,Kreatin fosfatAdenosin Trifosfat
Senyawa berenergi tinggi yang lain:Tiolester (seperti Ko-A)Protein pembawa asilS-adenosil metioninUridin difosfoglukosa5-Fosforibosil 1 pirofosfat (PRPP)
Senyawa fosfat energi rendah adalah:Adenosin difosfatPirofosfatGlukosa 1 fosfatFruktosa 6 fosfatAdenosin MonofosfatGlukosa 6 fosfatGliserol 3 fosfat
Oksidasi Biologis Teori lama:
Oksidasi adalah reaksi suatu senyawa dengan oksigen
Teori BaruOksidasi adalah reaksi pelepasan
elektron, danReduksi adalah penerimaan elektron
Oksidasi
Ion fero yang melepas satu elektron berubah menjadi ion feri
Fe 2+ Fe 3+ + elektron Reduksi
Ion feri bila menerima satu elektron menjadi ion fero
Fe 3+ + elektron Fe 2+
Dalam reaksi sistem biologis umumnya bila suatu senyawa teroksidasi maka ada senyawa yang tereduksi
Dalam proses penerimaan/pelepasan elektron ini diikuti oleh pertukaran energi bebas tinggi
Besarnya energi bebas ini dapat diukur melalui potensiometer
Pada sistem biologik energi bebas diwujudkan dalam potensial redoks yang diukur pada pH 7,0 besarnya adalah –0,42
Beberapa potensial redoks yang telah terukur yaitu:Ion H -0,42NAD/NADPH -0,32Lipoat -0,29Asetoasetat -0,27Piruvat/laktat -0,19Oxaloasetat/malat -0,17Fumarat/suksinat +0,03
Sitokrom B +0,08Ubiquinon +0,10Sitokrom C +0,22Sitokrom a1 +0,29Oksigen/air +0,82
Pada suatu reaksi oksidasi-reduksi yang berantai maka elektron akan mengalir dari sistem yang elektronegatif (ion H) ke arah sistem yang lebih elektropositif yaitu oksigen/air.
Elektronegatif elektropositif
Dalam setiap loncatan elektron terjadi pelepasan energi bebas.
Pada rantai respirasi, energi ini akan ditangkap utuk proses fosforilasi ADP menjadi ATP
Oksidase Oksidase adalah
kelompok enzim yang memerlukan oksigen sebagai akseptor hidrogen (elektron)
AH2 H2O2 Oksidase
A H2O
Enzim oksidase yang banyak terdapat di jaringan adalah sitokrom oksidase.Enzim ini mengandung besi sehingga
disebut hemoprotein, juga mengandung Cu.
Sitokrom oksidase disebut juga sitokrom a3 atau aaa 3, merupakan komponen terakhir rantai respirasi yang berperan melepaskan hidrogen (elektron) dan diberikan kepada oksigen sehingga terbentuk air
Aktivitas enzim ini dapat dihambat oleh sianida, hidrogen sulfida dan karbonmonoksida oksidasi terhenti mati
Yang termasuk oksidase Flavoprotein yang mengandung FAD dan FMN
Banyak flavin mengandung logam disebut metaloflavoprotein (metaloenzim)
Oksidase yang memerlukan FMN antara lain L amino Oksidase di ren untuk deaminasi oksidatif L amino dan xantin oksidase di usus, air susu, ren dan hepar yang dapat mengubah purin menjadi asam urat
Enzim xantin oksidase mengandung molibdenum dan penting pada hiperurisemia (Kadar asam urat dalam darah yang tinggi yang memberikan gejala artritis rheumatoid=GOUT)
Oksidase yang memerlukan FAD adalah aldehid dehidrogenase
Glukosa oksidase juga memerlukan FAD, penting dalam pemeriksaan lab (untuk penentuan kadar glukosa darah) dapat mengoksidasi glukosa
Dehidrogenase Enzim ini berperan dalam pemindahan
hidrogen (elektron) tetapi tidak menggunakan oksigen sebagai akseptornya
Ada 2 jenis:Dehidrogenase anggota rantai respirasiNon rantai respirasi
Sebagai enzim anggota rantai respirasi:
Berperan untuk transfer hidrogen dalam reaksi berantai dari suatu substrat ke substrat lain yang akhirnya sampai ke oksigen. Umumnya memerlukan koenzim NAD
atau NADP dan Zn. Reaksi bersifat reversibel
Karena tidak memerlukan oksigen maka dapat bekerja pada keadaan anaerob (Glikolisis anaerobik)Yang memerlukan NAD banyak terlibat
pada proses glikolisis, siklus as sitrat (siklus Krebs), dan rantai respirasi
Yang memerlukan NADP: berperan pada reaksi sintesis reduktif seperti sintesa asam lemak dan steroid
Dehidrogenase lain ada yang memerlukan riboflavin seperti FMN dan FAD dan umumnya berperan dalam transfer elektronContoh: Suksinat dehidrogenase, asil Ko-a
dehidrogenase, dehidrogenase gliserol 3 P dalam mitokondria
Peranan lain dehidrogenase ini adalah pada proses dehidrogenase lipoat tereduksi yang terlibat pada dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi alfa ketoglutarat
Pada umumnya enzim sitokrom kecuali sitokrom oksidase merupakan enzim yang bekerja pada proses dehidrogenasi (merupakan enzim dehidrogenase)
Enzim peroksidase terdapat dalam air susu, leukosit dan trombosit juga bekerja dalam proses reduksi peroksida dan memerlukan senyawa lain sebagai akseptor elektron yaitu vit C, sitokrom C dan Quinon
Di dalam eritrosit ada enzim khusus yaitu glutation peroksidase yang mengandung selenium (Se) sebagai gugus prostetik.
Enzim tsb dapat menghilangkan hidrogen peroksida dan senyawa peroksida lipid lain sehingga melindungi kerusakan oksidatif membran sel eritrosit
H2O + AH2 2 H2O + A Peroksidase
Termasuk peroksidase lain adalah katalase yang berperan memecah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen
Dalam reaksinya diperlukan 2 molekul hidrogen peroksida, dimana satu molekul untuk donor elektron dan molekul lain sebagai akseptor elektron.
Enzim ini terdapat dalam darah sumsum tulang, mukosa dan ren
H2O2 + H2O2 2H2O + O2 Katalase
Rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif
Rantai respirasi, merupakan kumpulan enzim dengan koenzimnya yang terangkai berurutan untuk reaksi transfer equivalen pereduksi (H-elektron) sampai terjadi pembentukan air (H2O).
Proses oksidasi dalam rantai respirasi terangkai (coupled) dengan proses fosforilasi oksidatif ADP menjadi ATP.
Proses ini berlangsung dalam mitokondria dan merupakan penghasil energi terbanyak dalam tubuh power house
Elektron/hidrogen yang dikeluarkan pada oksidasi mengalir dalam rantai respirasi dari komponen yang paling elektronegatif ke arah yang paling elektro positif dan diikuti kenaikan potensial redoksnya.
Rantai Respirasi & Fosforilasi Oksidatif
NADH FMN, FeS Q Sit b, FeS, Sit c1 Sit cSit a Sit a3
Cu Cu O2
SuksinatFADFeS
Kompleks I
Kompleks II
Kompleks III
ADP+Pi ATP ADP+Pi ADP+Pi ATPATP
Kompleks IV
Inhibitor rantai respirasi Ada beberapa senyawa yang dapat:
menghambat oksidasi dalam rantai respirasi
menghambat terangkainya dejngan fosforilasi
Secara total menghambat rantai respirasi dan fosforilasi, akibatnya fosforiloasi oksidatif tidak terjadi dan tidak ada energi yang terbentuk.
Senyawa tersebut punya titik kerja yang berbeda.
Mis: Obat tidur barbiturat, antibiotik pierisidin A dan racun ikan rotenon menghambat kerja dehidrogenase yang tergantung NAD yaitu menghambat transfer elektron dari FMN atau FeS ke koenzim Q
Senyawa lain: Dimerkaprol dan antimisin A menghambat transfer elektron antara sitokrom b ke
sitokrom c. Senyawa racun hidrogen
disulfida,sianida dan karbonmonoksida menghambat kerja sitokrom aa3
Oligomisin dapat menghambat total semua proses oksidasi dan fosforilasi, tetapi dinitrofenol bekerja memisahkan rangkaian oksidasi dan fosforilasi, disini oksidasi rantai respirasi tetap berlangsung tetapi tidak menghasilkan ATP
Rantai Respirasi & Fosforilasi Oksidatif
NADH FMN, FeS Q Sit b, FeS, Sit c1 Sit cSit a Sit a3
Cu Cu O2
SuksinatFADFeS
Kompleks I
Kompleks II
Kompleks III
ADP+Pi ATP ADP+Pi ADP+Pi ATPATP
Pterisidin AAmobarbital
Rotenon
KarboksinTTFA
Malonat
Oligomisin Oligomisin
Pemutus Rantai
Pemutus Rantai
BALAntimisin A Kompleks IV
H2SCOCN-