Download - Makalah Koenzim Vitamin

Transcript
Page 1: Makalah Koenzim Vitamin

BAB I

PENDAHULUAN

Vitamin dibagi ke dalam dua golongan. Golongan pertama oleh Kodicek (1971)

disebut prakoenzim (procoenzyme), dan bersifat larut dalam air, tidak disimpan oleh

tubuh, tidak  beracun, diekskresi dalam urine. Yang termasuk golongan ini adalah:

tiamin, riboflavin, asamnikotinat, piridoksin, asam kolat, biotin, asam pantotenat,

vitamin B12 (disebut golongan vitamin B) dan vitamin C. Golongan kedua yang larut

dalam lemak disebutnya alosterin, dan dapat disimpan dalam tubuh. Apabila vitamin

ini terlalu banyak dimakan, akan tersimpan dalam tubuh,dan memberikan gejala

penyakit tertentu (hipervitaminosis), yang juga membahayakan. Kekurangan vitamin

mengakibatkan terjadinya penyakit defisiensi, tetapi bisanya gejala penyakitakan

hilang kembali apabila kecukupan vitamin tersebut terpenuhi.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Vitamin

Vitamin adalah zat organik yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah kecil

pada makanan manusia dan sebagian besar untuk membantu mempertahankan

kegiatan – kegiatan normal sesuatu jaringan. Vitamin berasal dari luar tubuh

(makanan) dan hormon dari dalam tubuh itu sendiri yang kemudian dialirkan

melalui satu saluran yang khusus keseluruh pembuluh darah. Vitamin berfungsi

untuk mendukung atau mendorong kerja enzim sehingga dapat bersifat sebagai

holoenzim.

B. Pembagian Vitamin

Berdasarkan kelarutan dan kepolarannya, vitamin dapat dibedakan

Page 2: Makalah Koenzim Vitamin

menjadi 2 golongan yaitu vitamin yang larut dalam air dan yang larut dalam

lemak. Vitamin yang larut dalam air tidak dapat disimpan dalam tubuh jadi harus

dipasok secara teratur, yang termasuk golongan ini adalah: tiamin, riboflavin,

asam nikotinamida, piridoksin, asam volat, biotin, asam pantotenat, vitamin B12

(kobalamin) dan vitamin C (askorbat). Vitamin yang larut dalam air memiliki

struktur yang mengandung gugus –OH sehingga bersifat polar dan dapat larut

dalam air. Seperti pada struktur ini :

Golongan kedua adalah vitamin yang larut dalam lemak, dan dapat disimpan

dalam tubuh. Vitamin yang larut dalam lemak memiliki struktur yang

mengandung gugus hidrokarbon (–CH). Yang termasuk dalam golongan ini

adalah vitamin A, D, E, dan K. Fungsi biokimiawi dan bentuk aktif vitamin yang

larut dalam lemak belum diketahui secara jelas. Contoh struktur vitamin yang

larut dalam lemak :

Vitamin E ( tokoferol )

1. Vitamin yang larut dalam air

a. Tiamin (Vitamin B1)

Page 3: Makalah Koenzim Vitamin

Struktur kimia tiamin, mengandung, sistem dua cincin yaitu pirimidin

dan tiazol. Koenzim dari vitamin B1 adalah Tiamin Pirofosfat (TPP).

Tiamin pirofosfat berfungsi sebagai koenzim pada beberapa reaksi

penting dalam metabolis karbohidrat, yang melibatkan pengangkatan atau

transfer, gugus aldehida dari molekul donor menjadi molekul penerima.

Sebagai contoh adalah reaksi yang dikatalisis oleh enzim piruvat

dekarboksilase :

Reaksi dalam tahapan :

Piruvat + H2O + TPP – E -hidroksietil-TPP-E + HCO3-

-hidroksietil-TPP-E Asetaldehida + TPP-E

b. Riboflavin (Vitamin B2)

Riboflavin adalah komponen dari dua koenzim yang berhubungan erat

yaitu Flavin Mononukleotida (FMN) dan Flavin Adenin Dinukleotida

(FAD). Strukturnya adalah sebagai berikut :

Page 4: Makalah Koenzim Vitamin

FMN dan FAD adalah koenzim dari kelas enzim dehidrogenase yang

mengkatalisis reaksi oksidasi reduksi. Pada reaksi-reaksi yang dikatalisis

Page 5: Makalah Koenzim Vitamin

oleh enzim.enzim ini, cincin isoaloksazin plavin nulektida berfungsi

sebagai pembawa sementara sepasang atom hidrogen yang dipindahkan

dari molekul substrat. Sebagai contoh adalah reaksi pengubahan suksinat

menjadi fumarat.

Suksinat + suksinat dehidrogenase - FAD Fumarat + E-FADH2

c. Asam Nikotinat dan Nikotinamida (Niasin)

Nikotinamida adalah komponen yang merupakan bagian aktif dari dua

koenzim, yaitu nikotinamida adenin dinakleotida (NAD+) dan nikotinamida

adenine dinukleotida fosfat (NADP+).

Page 6: Makalah Koenzim Vitamin

Koenzim - koenzim ini terdapat dalam bentuk teroksidasi (ditentukan

sebagai NAD+ dan NADP+) dan bentuk tereduksi (NADH dan NADPH).

Bagian mikotenamida koenzim ini berperan sebagai pembawa sementara ion

hidrogen. Sebagai contoh pada reaksi dekarboksilasi oksidatif.

d. Asam Pantotenat (vitamin B5)

Asam pantotenat merupakan precursor dari koenzim A (disingkat KOA

atau KOA-SH). Koenzim A mengandung gugus tiol (-SH) yang merupakan

tempat gugus asil berikatan secara kovalen membentuk tioester selama reaksi

pemindahan gugus asil.

Page 7: Makalah Koenzim Vitamin

Koenzim A penting dalam proses dekarboksilatif oksidatif oleh

kompleks dehidrogenase piruvat.

e. Piridoksin ( vitamin B6)

Pirioiksin atau vitamin B6 terdiri dari tiga senyawa yang berhubungan

erat, yaitu peridoksin, piridoksal dan piridoksamin.

Bentuk aktif vitamin B6 adalah piridoksal fosfat, yang selalu terdapat dalam

bentuk amino piridoksanin fosfat. Piridoksin fosfat berfungsi sebagai gugus

prostetik yang berikatan kuat pada sejumlah enzim yang mengkatalis reaksi

asam amino.

Page 8: Makalah Koenzim Vitamin

Sebagai contoh reaksi pada pemindahan gugus amino pada glutamate.

f. Biotin

Biotin adalah pembawa sementara gugus karboksi(-COO-) pada

sejumlah reaksi karboksilasi enzimatik yang memerlukan ATP. Gugus

karboksil sementara terikat pada atom nitrogen dari system cincin ganda

biotin.

Page 9: Makalah Koenzim Vitamin

Contoh dari reaksi karboksilasi yang bergantung kepada biotin adalah

reaksi yang dikatalisis oleh karboksidase perivat yang melangsungkan

karboksidasi perivat menjadi aksaloasetat.

g. Asam folat

Molekul ini terdiri dari tiga komponen yaitu asam glutamat, asam p-

aminobanzoat, dan pteridin. Inilah struktur komponen asam folat :

Derivat asam folat yang berperan sebagai koenzim adalah asam

dihidrofolat ( FH2) dan asam tetrahidrofolat (FH4). Zat pereduksinya adalah

NADPH dan reaksinya adalah sebagai berikut :

Asam folat + NADPH + H+ FH2 + NADP+

FH2 + NADPH + H+ FH4 + NADP+

h. Asam Sianokobalamin

Vitamin B12 atau sianokobalamin merupakan suatu koenzim. Hanya

ada dua kobalamin yang aktif sebagai koenzim, yaitu adenosilkobalamin dan

Folat reduktase

Dihidrofolat reduktase

Page 10: Makalah Koenzim Vitamin

metilkobalamin. Metilkobalamin adalah kofaktor enzim methyonine synthase

yang berfungsi dalam reaksi transfer metil untuk regenerasi metionin dari

homosistein. Menurut H.A Baker, vitamin B12 merupakan bagian dari

koenzim B12, dengan struktur sebagai berikut :

i. Asam lipoat

Ketika pertama kali diisolasi asam lipoat diduga merupakan vitamin B,

namun bukti mutakhir menunjukkan bahwa hewan mensintesis sejumlah

kecil asam lipoat yang diperlukan, dan dengan demikian tidak mempunyai

kebutuhan diet terhadap homolekul ini.Ada dua bentuk asam lipoat, yang

pertama adalah asam lipoat dalam bentuk teroksidasi, yang merupakan suatu

disulfida siklik dan yang kedua adalah asam dihirdokpoat, bentuk tereduksi

dengan dua gugusan sulfhidril pada C-6 dan – 8.

Page 11: Makalah Koenzim Vitamin

j. Asam askorbat

Vitamin C atau asam askorbat merupakan suatu lakton derivat gula

dari glukosa. Vitamin C sebagai pereduksi yang kuat mudah kehilangan dua

atom hidrogen, menjadi asam L-dehidroaskorbat, yang masih memiliki

aktivitas vitamin C. Tetapi bila cincin lakton dihidrolisis untuk

menghasulkan asam L-diketogulonat, maka aktivitas vitamin C hilang.

Asam askorbat nampaknya berfungsi sebagai kofaktor di dalam

hidroksilasi enzimatik residu prolin pada kolagen dari jaringan pengikat

vertebrata dan sebagai antioksidan. Berikut hidrolisis cincin lakton yang

menghasilkan asam L-diketoglukonat yang telah kehilangan aktivitas

vitamin C.

Page 12: Makalah Koenzim Vitamin

2. Vitamin yang larut dalam lemak

Empat vitamin yang larut dalam lemak adalah vitamin A, D,

E, K. Vitamin ini dibentuk secara biologic dari unit – unit hidrokarbon 5

karbon, isoprene yang juga disebut 2-metilbutadiena, yang merupakan

unit pembangun sejumlah senyawa alamiah minyak / lemak, atau karet

tanaman.. seperti yang kita ketahui bahwa ikatan hidrokarbon sangat

kuat, karena ukuran atom C sangat kecil sehingga ikatan kovalen yang

terbentuk dekat dengan inti. Hal ini mengakibatkan daya tarik inti

memperbesar daya tarik ikatan. Semakin besar daya tarik ikatan, maka

semakin besar energy untuk memutus ikatan ini. Karena susunannya

vitamin A, D, E, K yang terbentuk dari unit – unit hidrokarbon inilah

yang menyebabkan tidak bisa larut dalam air (tidak terhidrolisis).

Satu sifat penting dari vitamin yang larut dalam lemak adalah

bahwa golongan ini dapat disimpan di dalam tubuh dengan jumlah besar,

sehingga kekurangan totalnya di dalam diet mungkin tidak terlihat

secara fisiologik selama berbulan – bulan.

Page 13: Makalah Koenzim Vitamin

Gambar 1. Isoprene

1. Vitamin A

Vitamin A pertama kali dikenal sebagai faktor nutrisi essensial oleh

Elmer McCollum dan kemudian diisolasi dari minyak hati ikan. Terdapat

dua bentuk alamiah, yaitu vitamin A1 dan vitamin A2. Kedua vitamin ini

terdirid dari alcohol yang mengandung cincin 6 alisiklik dengan 20 karbon

yang terbentuk dari unit – unit isoprene. Beda kedua vitamin ini adalah

pada jumlah ikatan rangkapnya. Vitamin A2 memiliki ikatan rangkap yang

jumlahnya satulebih banyak daripada vitamin A1. Vitamin A sendiri tidak

terdapat didalam tumbuhan tetapi banyak tanaman yang mengandung

senyawa isoprenoid , dikenal sebagai karotenoid yang dapat diubah secara

enzimatis menjadi vitamin A dengan penguraian β-karoten, yang

memberikan wortel, ubi jalar, dan sayuran kuning berwanra khas.

Vitamin A1

Β-karoten, precursor vitamin A

Page 14: Makalah Koenzim Vitamin

2. Vitamin D (kolakalsiferol)

Vitamin D merupakan derivate steroid. Kebanyakan vitamin D ini

dalam jaringan hewan terdapat sebagai vitamin D2 atau ergokalsiferol dan

vitamin D3 atau kolekalsiferol. Vitamin D2 berasal dari ergosterol yang

telah mengalami penyinaran cahaya ultraviolet. Vitamin D3 berasal dari 7

–dehidrokolesterol yang banyak didapat pada hati ikan.

Gambar 4. Pembentukan vitamin D3 pada

hewan

Gambar 5. Pembentukan vitamin D2 pada

tumbuhan

Vitamin D3 tidak aktif secara biologi, tetapi molekul ini merupakan

precursor 1,25-dihidroksikolekalsiferol. Vitamin D3 dihidroksilasi dalam

dua tahap, pertama di dalam hati dan kemudian di dalam ginjal, sebab

1,25-dihidroksikolekalsiferol dibuat oleh ginjal dan dipidindahkan ke sisi

lain di dalam tubuh, terutama usus kecil dan tulang, tempat mengatur

Page 15: Makalah Koenzim Vitamin

metabolism Ca2+. 1,25-dihidroksikolekalsiferol dalam usus menyebabkan

absorbsi Ca2+ dan penarikan Ca2+ dari tulang.

3. Vitamin E (tokoferol)

Golongan vitamin E sedikitnya terdiri dari jenis molekul α, β, dan γ-

tokoferol, diantaranya α-tokoferol adalah jenis yang paling penting.

Tokoferol mengandung cincin aromatic tersubstitusi bergugus hidroksil,

dan rantai panjang isoprenoid sebagai rantai samping. Aktivitas

biokimiawi vitamin E beum teridentifikasi, tetapi vitamin E mungkin ikut

serta dalam mencegah pengaruh meusak oksigen (oksidasi nonenzimatis)

terhadap lemak pada membrane sel. Karena itu vitamin E dikenal sebagai

antioksidan.

Gambar 6. Α-tokoferol. Unit isoprene dipisahkan oleh garis – garis.

4. Vitamin K

Vitamin K memiliki 2 bentuk berupa vitamin K1 dan vitamin K2.

Vitamin K1 (filokuinon) ditemukan pada tanaman dan memiliki 4 unit

isoprene pada rantai sampingnya. Sedangkan vitamin K2 (menakuinon)

ditemukan pada hewan dan rantai samping molekul memiliki 6 unit

isoprene masing – masing dengan ikatan ganda.

Page 16: Makalah Koenzim Vitamin

Gambar 7. (atas) filokuinon dan (bawah) menakuinon

Vitamin K diperlukan untuk pembentukkan protein plasma darah

protrombin, suatu perkursor inkatif thrombin, yaitu enzim yang mengubah

protein fibrinogen plasma darah menjadi fibrin yang merupakan protein

serat yang menggumpalkan darah bersama – sama. Protrombin itu harus

berikatan dengan ion Ca+ sebelum diaktifkan menjadi trombin.

Pada hewan yang kekurangan vitamin K, molekul protrombin

mengalami kelainan dan tidak dapat berikatan dengan Ca2+. Secara normal.

Protrombn normal mengandung beberapa residu amino khusus yaitu asam

γ-karboksiglukamat yang berfungsi dalam pengikatan Ca2+. Pada hewan

yang kekurangan vitamin K, protrombin mengandung asam glukamat.

John Suttie menemukan sistem enzim yang mengubah residu asam

glukamat protrombin pada hewan yang kekurangan vitamin K menjadi

asam γ-karboksiglukamat. Enzim ini memerlukan vitamin K untuk

aktivasinya.

Page 17: Makalah Koenzim Vitamin

Gambar 8. Fungsi vitamin K sebagai kofaktor di dalam pembentukan residu asam γ-

karboksiglukamat pada protrombindan protein lain.

Pengertian Koenzim

Koenzim adalah suatu kofaktor organik yang berfungsi untuk mengaktifkan enzim

dengan cara mentranspor gugus kimia atau elektron dari satu enzim ke enzim lainnya .

Contoh koenzim mencakup NADH, NADPH dan adenosina trifosfat. Gugus kimiawi

yang dibawa mencakup ion hidrida (H–) yang dibawa oleh NAD atau NADP+, gugus

asetil yang dibawa oleh koenzim A, formil, metenil, ataupun gugus metil yang dibawa

oleh asam folat, dan gugus metil yang dibawa oleh S-adenosilmetionina. Beberapa

koenzim seperti riboflavin, tiamina, asam folat, vitamin B adalah jenis koenzim yang

berupa vitamin. Koenzim identik dengan vitamin. Sebagai ko – faktor ada unsur yang

dapat di peroleh / disusun dari dalam tubuh , tetapi tidak sedikit yang tidak dapat

disusun tubuh hewan / manusia sehingga perlu memasukkan dari luar berupa vitamin.

Jenis-jenis koenzim

Vitamin mempunyai peran utama bekerja sebagai koenzim pada organism,

meskipun vitamin melakukan fungsi lain di dalam tubuh. Koenzim juga umumnya

Page 18: Makalah Koenzim Vitamin

terbuat dari nukleotida, misalnya adenosine trifosfat, yang merupakan gugus fosfat;

atau koenzim A, yang merupakan koenzim pembawa gugus asil. Kebanyakan

koenzim ditemukan sangat banyak jenisnya pada spesies dan beberapa ditemukan

sangat umum pada semua jenis kehidupan

Table koenzim dari vitamin dan derivatnya

Koenzim Vitamin Komponen

tambahan

Pemindah gugus

kimia

FAD+ Riboflavin (B2) ADP Elektron dalam

reaksi oksidasi-

reduksi

NAD+ dan NADP+ Niasin (B3) ADP Elektron

Koenzim A Asam

Panthothenat (B5)

ADP Gugus Asetil dan

gugus asil lain

Asam

Tetrahidrofolat

Asam folat (B9) Residu Glutamat Gugus Methyl,

formyl, methylene

dan formimino

Tiamin Pirofosfat Tiamin (B1) Aldehid dalam

proses

dekarboksilasi asam

α-ketoglutarat

Piridoksal fosfat Piridoksin (B6) Gugus amina

5’-deoksiadenosil

Kobalamin

Sianokobalin

(B12)

Atom H dan gugus

akil

Biositin Biotin (B10) CO2

Menaquinone Vitamin K Tidak ada Gugus karbonil dan

elektron

Asam Askorbat Vitamin C Tidak ada Elektron

Coenzyme F420 Riboflavin (B2) Asam amino Elektron

Koenzim seperti ATP dan NADH, berada dalam semua bentuk kehidupan dan

Page 19: Makalah Koenzim Vitamin

menyusun bagian inti dari metabolism. Molekul tersebut terlibat sangat awal dalam

perkembangan kehidupan. Nukleotida adenosine berada dalam koenzim yang

mengkatalis banyak jenis reaksi kimia dasar seperti pemindahan gugus metal, asil dan

fosforil seperti reaksi redoks.

Table Koenzim Non-vitamin

No Koenzim Pemindah gugus kimia

1 Adenosine triphosphate Gugus fosfat

2 S-Adenosyl methionine Gugus methyl

3 3’-Phosphoadenosine-5’-phosphosulfate Gugus sulfat

4 Koenzim Q Elektron

5 Tetrahydrobiopterin Oxygen atom and electron

6 Cytidine triphosphate Diacylglycerols and lipid head

groups

7 Gula Nukleotida Monosakarida

8 Glutathione Elektron

9 Koenzim M Gugus methyl

10 Koenzim B Elektron

11 Methanofuran Gugus formyl

12 Tetrahydromethanopterin Gugus methyl

Peran Koenzim

Peran fungsional koenzim adalah bekerja sebaga transporter gugus kimia dari satu

reaktan ke yang lainnya. Pembawa gugus kimia dapat berupa molekul sederhana

seperti ion hydrogen (H++2e-) yang dibawa oleh NAD atau molekul hydrogen yang

dibawa oleh FAD; atau bahkan dapat berupa molekul kompleks seperti amina (-NH2)

yang dibawa oleh peridoksal fosfat.

Karena koenzim secara kimia berubah akibat kerja enzim, hal ini sangat berguna

untuk mempertimbangkan koenzim menjadi kelas khusus substrat, atau substrat

kedua, yang umumnya menjadi beberapa holoenzim berbeda. Pada semua kasus,

koenzim mendonorkan gugus kimia yang dibawa pada molekul akseptor sehingga

Page 20: Makalah Koenzim Vitamin

akhirnya melakukan regenerasi menjadi bentuk aslinya. Regenerasi koenzim dan

holoenzim ini sesuai dengan definisi enzim sebagai katalisator kimiawi, karena

koenzim umumnya diregenerasi.

BAB III

KESIMPULAN

Vitamin adalah senyawa organik dalam jumlah mikro yang esensial di dalam

fungsi kebanyakan bentuk kehidupan. Kebanyakan vitamin yang larut dalam air

berfungsi sebagai komponen berbagai koenzim yang penting dalam metabolisme

tubuh. Vitamin adalah nutrisi yang sangat penting untuk pertumbuhan, energi, dan

fungsi saraf .

.Vitamin dibagi menjadi dua, yakni vitamin yang larut dalam air terdiri dari

vitamin B kompleks dan vitamin C yang fungsinya rata-rata sebagai prekusor

koemzim atau kebanyakan vitamin yang larut dalam air berfungsi sebagai komponen

berbagai koenzim yang penting dalam metabolisme tubuh, sedangkan vitamin yang

terlarut dari lemak terdiri dari Vitamin A, Vitamin D, Vitamin E dan Vitamin K.

Vitamin A merupakan prekusor pigmen peka cahaya dalam siklus visual sel batang

pada vertebrata. Vitamin D3 merupakan prekusor biologik utama. Vitamin K

merupakan kofaktor di dalam pembentukkan residu –karboksi-glutamil secara

enzimatik pada protombin. Lebih lanjut,sejumlah unsur lain termasuk vanadium,

Page 21: Makalah Koenzim Vitamin

timah, chromium, dan silicon bersifat esensial namun fungsinya belum diketahui

pasti.

Kebanyakan vitamin tidak dapat disintesis oleh tubuh sehingga harus

memperoleh dari makanan. Vitamin diperlukan dalam jumlah sedikit karena vitamin

bekerja sebagai katalisator yang memungkinkan transformasi kimia macron nutrient

yang secara bersama-sama kita sebut dengan metabolisme