OKSIDASI BIOLOGI

Bioenergitika/termodinamika biokimia : Ilmu Pengetahuan yang mempelajari perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia

Proses mekanisme energi diperoleh

Substrat/penyerapan cahaya oleh tumbuh-tumbuhan (Eksergonik)

reaksi memerlukan tenaga

(Endergonik) ex. Pembentukan ATP

Coupling Eksergonik dan Endergonik

Energi tidak diciptakan

Serah terima

“Energy-transducing membranes”

mitokondria

Definisi Oksidasi Biologi

Transduksi energi melalui rangkaian reaksi enzimatik yang berlangsung di membran mitokondria lapis dalam

Catatan : dalam tubuh proses oksidasi biologi tidak hanya di mitokondria

Enzim & Koenzim yang berperan dalam proses Redoks

Oksidoreduktase

1. Oksidase

2. Aerobik Dehidrogenase

3. Anaerobik Dehidrogenase

4. Hidroperoksida

5. Oksigenase

1. Oksidase

Katalisis pembebasan hidrogen dari substrat Hanya O2 sebagai aseptor Memerlukan Cu Menghasilkan H2O (kecuali urikase dan

monoamin oksidase H2O2 )

Contoh Enzim oksidase

Sitokron Oksidase enzim pernafasan Fenolase (tirosinase) Dopa dan melanin

(met. tirosin) Urikase Oksidase asam urat (allantoin) Monoamin oksidase oksidasi epinefrin dan

tiamin

Sitokrom OksidaseHemoprotein mpy gugus prostetik heme

mioglobin, Hb dan sitokrom Mgd 2 molekul heme, masing-masing heme

memiliki satu atam Fe Ex, respiratorik terakhir dalam mitokondria Racun bagi sitrokom oksidase karbon

monoksida, sianida dan hidrogen sulfida

2. Aerobik Dehidrogenase/ Oksidase yang terikat flavoprotein

Katalisis pembebasan Hidrogen dari substrat Aseptor O2 dan metilen Blue Flavoprotein (FMN/FAD) Metaloflavoprotein Fe dan Mo Menghasilkan H2O2

Flavoprotein

FMN (flavin mononukleotida) FAD (flavin adenin dinukleotida dari riboflavin

Contoh Aerobik dhD-amino acid dh/D-amino acid oksidase

FAD L-amino acid dh/L-amino acid oksidase

FMN Xantin dh (Xantin oksidase) FAD, Mo (basa

purin asam urat) Aldehid dh FAD, Mo, Fe Glukosa oksidase FAD dari jamur

3. Anaerobik Dehidrogenase

Membebaskan/memindahkan Hidrogen dari substrat yang satu ke substrat yang lain

Tidak mengandung O2 sebagai aseptor Hidrogen/ Komponen dari rantai respirasi pengangkut elektron dari substrat ke oksigen

Fungsi Anaerobik dh 1. Di luar rantai pernafasan (anaerobik)

2. Sebagai komponen rantai pernafasan (Proses pemindahan elektron secara bertahap dari substrat ke oksigen)

NikotinamidaNiasinNAD (Nikotinamid adenin dinukleotida)

Nikotinamid adenin dinukleotida fosfat (NADP)

Koenzim direduksi oleh substrat enzim dehidrogenase yang spesifik dan dioksidasi kembali oleh akseptor elektron yang sama

Contoh Anaerobik dhDehidrogenase NAD & NADP (Vit. Asam

nikotinat), Zn (ex. Malat dh menarik H dari malat)

Dehidrogenase riboflavin, FMN, FAD, Rantai pernafasan (ex. Suksinat dh, Asil KoA dh, -gliserofosfat dh, NADH dh)

Sitokrom anaerobik dh mengangkut elektron dari falvoprotein ke sitokrom oksidase

NADH pembawa elektron(NADH dh)

Flavoprotein pemindah elektron(Suksinat dh, Asil.- KoA, gliserol 3-P dh)

4. Hidroperoksida Menggunakan peroksida (H2O2) sebagai substrat Contoh :a. Peroksidase susu, leukosit (memerlukan aseptor

elektron ex. Askorbat, kinon dan sit. C, memerlukan Fe)Glutation peroksidase eritrosit,mgd Selenium

b. Katalase darah, sumsum tulang, mukosa, ginjal dan hepar, merupakan hemoprotein (4 gugus hem)

5. Oksigenase

Mengkatalisis pemindahan Oksigen serta inkorporasi oksigen ini ke dalam molekul substrat

Contoh Oksigenasea. Dioksigenase (Oxygen transferase) mengkatalisis

penggabungan kedua atom dari molekul O2 dengan molekul substrat

A + O2 AO2

Ex. Homogentisat Dioksigenase Hepar

L-triptofan dioksigenase

b. Mono-oksigenase (hidroksilase) mengkatalisis inkorporasi satu atom saja dari molekul O2 ke dalam substrat. Satu atom lagi direduksi menjadi air

AH + O2 + ZH2 A-OH + H2O + Z

Peranan MonooksigenaseSintesis kolesterolTransformasi kolesterol ex. Menjadi

hormon steroidHidroksilasi obat-obatan (detoksikasi)

Detoksi Obat : morfin, alkohol, anilin

Mixed function Oxidase (MEOS : Microsomal ethanol oxidizing system) yaitu katalisis etanol di hepar dengan bantuan NADPH, O2 dan Sit. P450

Alkohol bersaing dengan obat-obatan untuk berikatan dengan monooksigenase kadar alkohol meningkat toksik obat-obatan

Alkohol dh (NAD+) oksidasi alkohol

Katalase ( dalam peroksisom) memecah H2O2 mengoksidasi alkohol

Sianida yang menghambat transpor elektron

Karbon monoksida yang menghambat sistem monooksigenase

Metabolisme SuperoksidaOksigen dapat berubah menjadi zat

yang toksik melelui pembentukan radikal dan molekul yang sangat reaktif

Anion superoksida (O2-.)

H2O2

Radikal hidroksil (HO-.)

Pembentukan radikal bebasAnion superoksida (O2-.) akibat radiasi,

oksidasi xantin mbt asam urat oleh xantin oksidase

H2O2 aerobik dh dan superoksida dismutase (SOD)

Efek toksik : diserang lipid tak jenuh, protein dan DNA

DNA modifikasi basa aromatikProtein oksidasi-SH menjadi –S-S-Lipid lipid hidroperoksida

Akibat radikal bebas terhadap sel Perubahan struktur membran sel darah merah, paru-

paru dan otak

Fe dalam Hb teroksidasi Met Hb tidak dapat mengangkut O2

Lipid hidroperoksida inhibitor enzim tertentu dalam membran dan selex. - Membran SDM kerusakan oleh lipid - Hidroperoksida SDM cepat terdegredasi

anemia

Mekanisme Perlindungan Sel Superoksida dismutase (SOD) memusnahkan

radikal bebas Anion superoksida (O2-.)

- Sitosol SOD mgd Cu2+ & Zn2+

- Mitokondria SOD mgd Mn2+

Katalase memecah H2O2

Glutation proksidase mereduksi peroksida

Peran Antioksidan Antioksidan ex. Tokoferol (vit.E) dapat

memusnahkan radikal bebas dan mengurangi keracunan yang diakibatkan oleh Anion superoksida (O2-.)

2 O2-. + 2H+ H2O2 + O2

H2O2 2H2O + O2 (oleh katalase)

H2O2 + 2 GSH GSSG + 2H2O