Makalah Oksidasi Biologi Dan Senyawa Berenergi tinggi-WPS Office [PDF]

Citation preview

MAKALAH OKSIDASI BIOLOGI DAN SENYAWA BERENERGI TINGGI



Disusun oleh: Ningsih



PRODI S1 KEPERAWATAN STIKES PANRITA HUSADA BULUKUMBA 2020/2021 1



KATAPENGANTAR



Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah tentang Oksidasi Biologi dan Senyawa yang Berenergi Tinggi kepada semua pihak baik secara langsung maupun tidak langsung telah membantu demi kelancaran tugas ini. Saya menyadari bahwa terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan tugas ini,maka dari itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan untuk kesempurnaan penulisan dimasa yang akan datang. Demikianlah makalah ini saya buat,semoga dapat bermanfaat bagi pembaca.



Selayar, 14 Desember2020



2



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR..................................................................................................................... DAFTAR ISI................................................................................................................................. BAB I PENDAHULUAN A.Latar Belakang............................................................................................................................. B. Perumusan Masalah................................................................................................................... C.Tujuan......................................................................................................................................... BAB II TINJAU TEORI 1.A)PENGERTIAN ENZIM................................................................................................................. 1)EnzimOksidase............................................................................................................................ 2)Enzim Dehidrogenase.................................................................................................................. 3)Enzim Hidroperoksidase.............................................................................................................. 2)A.PENGERTIAN FOSFORILASI OOKSIDATIF................................................................................... B.MOLEKUL PEMINDAHAN ELEKTRON DAN PROTON.................................................................... 3)A.PENGERTIAN SIKLUS KREBS...................................................................................................... B.SIKLUS KREBS............................................................................................................................... C.JUMLAH SIKLUS KREBS................................................................................................................ 4)A.PROSES OKSIDASI REDUKSI DI SEL DARAH MERAH.................................................................. B.PEMBENTUKAN SEL DARAH MERAH........................................................................................... BAB III PENUTUP KESIMPULAN.................................................................................................................................. DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................................................



3



BAB I PENDAHULUAN A.LATAR BELAKANG Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi kimia organik.Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Fosforilasioksidatif adalah suatu lintasan metabolism dengan penggunaan energy yang dilepaskan oleh oksidasi nutrient untuk menghasilkan ATP,dan mereduksi gas oksigen menjadi air. Siklus krebs merupakan serangkaian reaksi kimia yang terjadi pada sel hidup untuk menghasilkan energy dari Asetilko-A perubahan dari asam piruvat hasil glikolisis. Siklus krebs merupakan salah satu tahap respirasiaerob, yaitu proses menghasilkan energy dimana dalam prosesnya membutuhkan oksigen. Respirasi aerob terjadi melalui glikolisis,siklus krebs dan transferelekton. Pada sel darah merah, kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfide dari glutathione menjadi bentuk sulfhydryl, reduksi glutathioneini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+. Dalam proses oksidasi reduksi dalam sel. Sitokrom merupakan senyawa hemeoleh dalam sel darah merah serta karboksipeptidasedan dehidrogenase dalam hati.dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel.sitokrom merupakan senyawa heme yang diisolasi (kultur sel,sel darah merah,dll),penetapan viabilitas sel: uji inklusipe warna uji toksisitas berdasarkan pada reduksi. B.PERUMUSAN MASALAH 1. 2. 3. 4.



Apa peran enzim,koenzim dan logam dalam oksidasi biologi Bagaimanateorikemiosmotikdalammenjelaskanfosforilasioksidatifdalammitokondria BagaimanapenghasilanATPpadasikluskrebs Bagaimana proses reduksidalamseldarahmerah



C.TUJUAN 1. 2. 3. 4.



Mengetahui peran enzim,koenzim dan logam dalam oksidasi biologi Menegetahui teori kemiosmotik dalam menjelaskan fosforilasi oksidatif dalam mitokondria Mengetahui penghasilan ATP pada siklus krebs Mengetahui proses reduksi dalam sel darah merah



4



BAB II TINJAUAN TEORI 1.Jelaskan peran enzim,koenzim dan logam dalam proses oksidasi biologi!Jawaban: A.PENGERTIAN ENZIM Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. 1.Enzim Oksidase Oksidase merupakan enzim yang berperan mengkatalisis Hidrogen yang ada dalam substrat dengan hasil berupa H2O dan H2O2.Enzim ini berfungsi sebagai akseptor ion hidrogen.Enzim ini banyak terdapat pada mioglobin,hemoglobin,dan sitokrom lain. Enzim ini merupakan zat terakhir dari rangkaian proses respirasi yang berperan memindahkan elektron yang dihasilkan dari proses oksidasi sebelumnya yaitu oleh enzim dehidrogenase. Bentuk bentuk lain yang perannya sama dengan enzim oksidase yaitu Flavoprotein Mononukleutida(FMN) dab Flavin Adenin Dinukleotida(FAD)yang berasal dari vitamin riboflavin.Flavin mononukleutida(FMN)banyak terdapat dalam ginjal,usus halus dan hati.FAD banyak terdapat dalam hati. Enzim oksidase memanfaatkan oksigen sebagai akseptor hidrogen.FMN dan FAD biasanya terikat erat tetapi tidak secara kovalen dengan masing-masing protein apoenzimnya.Banyak enzim flavoprotein mengandung satu atau lebih logam sebagai kofaktoresensial dan dikenal dengan nama metaloflavoprotein.Enzim yang termasuk kedalam kelompok enzim oksidasi ini mencakup oksidasi asam L-amino,suatu enzim terikat FMN yang ditemukan dalam ginjal dengan spesifisitas umum untuk deaminasi oksidatif asam l-amino yang terdapat dialam.Enzim Xiantin oksidase,enzim ini mengandung molybdenum dan mempunyai peranan penting dalam konversi basa purin menjadi asam urat sebagai produk nitrogenosa akhir utama,bukan saja dari metabolisme purin,tetapi juga dari katabolisme protein dan asam amino.Aldehid dehidrogenase merupakan enzim terikat FAD yang terdapat didalam hati mamalia.Enzim ini merupakan metaloflavoprotein yang mengandung molibdenum serta besi monger dan bekerja pada senyawa aldehid serta substrat N-heterosiklik.Mekanisme oksidasi dan reduksi semua enzim ini bersifat sangat kompleks.Meskipun demikian bukti-bukti menunjukkan bahwa reduksi cincin isoaloksazin berlangsung dalam 2 tahap lewat intermediat. Oksidasi mengandung tembaga sitokrom oksidase merupakan hemoprotein yang tersebar luas dalam banyak jaringan,dengan gugus prostetik seme yang secara khas.Enzim ini merupakan komponen terakhir pada rantai pembawa(Carrier)respioratik tayang ditemukan dalam mitokondria dan dengan demikian bertanggung jawab atas reaksi pemindahan elektron yang dihasilkan dari oksidasi molekul substrate oleh dehidrogenase oleh kepada akseptornya yang terakhir yaitu oksigen.Gas karbon monoksida,sianida dan hidrogen sulfida merupakan racun bagi enzim sitokrom oksidase.Sifat yang berlainan sehubungan dengan efek karbon monoksida serta sianida.Penelitian yang lebih mutakhir menunjukkan bahwa kedua sitokrom tersebut bergabung dengan dengan sebuah protein tunggal dan kompleks yang dikenal sebagai sitokrom. 5



2.Enzim Dehidrogenase Enzim ini berperan sebagai pemindah ion Hidrogen dari substrat satu ke substrat berikutnya dalam reaksi redoks coupel.Contohnya ialah penggunaan enzim dehidrogenase dalam pemindahan elektron di membran dalam mitokondria,siklus krebs,dan glikolisis fase anaerob.Enzim ini tidak menggunakan oksigen sebagai akseptor ion hidrogen.Aktivitas enzim dehidrogenase juga punya ketergantungan pada koenzim Nikotinamida ---NAD(Vitamin Niasin) dan vitamin Riboflavin. 3.Enzim Hidroperoksidase Ada dua jenis hidroperoksidase; Peroksidase dan Katalase •Peroksidase:Banyak terdapat dalam air susu, leukosit,trombosit,dan jaringan tubuh lainnya yang berperan dalam metabolisme Eikosanoid(berkaitan dengan asam lemak tak jenuh).Enzim peroksidase berperan penting menjaga lipid membran sel dan hemoglobindari senyawa peroksidase(H2O2)yang bersifat toksik. •Katalase:Banyak terdapat dalam jaringan hati,sel mukosa,darah,sumsung tulang,dan ginjal.Bagian organel sel dalan jaringan tersebut yang memiliki dua fungsi sekaligus yaitu untuk menghasilkan dan untuk menghancurkan hidrogen peroksida adalah enzim peroksisom. D.Enzim Oksigenase Enzim ini berperan dalam sintesis atau penguraian berbagai senyawa.Enzim ini banyak ditemukan dalam hati.Ada dua macam enzim oksigenase yaitu:Dioksigenase dan Monooksigenase. •Dioksigenase,enzim ini menyatukan kedua atom oksigen kedalam substrate A+O2 AO2.Berfungsi mengakatalisis penyatuan oksigen kedalam molekul substrat. •Monooksigenase adalah enzim yang menggabungkan satu gugus hidroksil kedalam substrat melalui berbagai jalur metabolisme.Pada reaksi ini,dua atom dioksigenase direduksi menjadi satu gugus hidroksil dan satu molekul H2O oleh oksidasi bersamaan NAD(P)H. 2.Jelaskan bagaimana teori kemiosmotik dalam menjelaskan fosforilasi oksidatif dalam mitokondria! Jawaban: A.PENGERTIAN FOSFORILASI OKSIDATIF Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme dengan penggunaan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP, dan mereduksi gas oksigen menjadi air. Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis nutrien, hampir semua organisme menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP, oleh karena efisiensi proses mendapatkan energi, dibandingkan dengan proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik. Menurut teori kemiosmotik yang dicetuskan oleh Peter Mitchell, energi yang dilepaskan dari reaksi oksidasi pada substrat pendonor elektron, baik pada respirasi aerobik maupun anaerobik, perlahan akan disimpan 6



dalam bentuk potensial elektrokemis sepanjang garis tepi membran tempat terjadinya reaksi tersebut, yang kemudian dapat digunakan oleh ATP sintase untuk menginduksi reaksi fosforilasi terhadap molekul adenosina difosfat dengan molekul Pi. Elektron yang melekat pada molekul sisi dalam kompleks IV rantai transpor elektron akan digunakan oleh kompleks V untuk menarik ion H dari sitoplasma menuju membran mitokondria sisi luar, disebut kopling kemiosmotik, yang menyebabkan kemiosmosis, yaitu difusi ion H melalui ATP sintase ke dalam mitokondria yang berlawanan dengan arah gradien pH, dari area dengan energi potensial elektrokimiawi lebih rendah menuju matriks dengan energi potensial lebih tinggi. Proses kopling kemiosmotik juga berpengaruh pada kombinasi gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran yang disebut gaya gerak proton. Dari teori ini, keseluruhan reaksi kemudian disebut fosforilasi oksidatif. Awal lintasan dimulai dari elektron yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat yang ditransfer ke senyawa: NAD yang berada di dalam matriks mitokondria. Setelah menerima elektron, NAD akan bereaksi menjadi NADH dan ion H, kemudian mendonorkan elektronnya ke rantai transpor elektron kompleks I. dan FAD yang berada di dalam rantai transpor elektron kompleks II. FAD akan menerima dua elektron, kemudian bereaksi menjadi FADH2 melalui reaksi redoks. Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian vital metabolisme, ia menghasilkan spesi oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen peroksida pada kompleks I. Hal ini dapat mengakibatkan pembentukan radikal bebas, merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga menyebabkan penuaan. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas enzim.



Rantai transpor elektron dalam mitokondria merupakan tempat terjadinya fosforilasi oksidatif pada eukariota. NADH dan suksinat yang dihasilkan pada siklus asam sitrat dioksidasi,melepaskan energi untuk digunakan oleh ATP sintase. Menurut teori kemiosmotik yang dicetuskan oleh Peter Mitchell,energi yang dilepaskan dari reaksioksidasi pada substrat pembibit elektron,baik pada respirasi aerobik maupun anaerobik,perlahan akan disimpan dalam bentuk potensial elektrokemis sepanjang garis membran tempat terjadinya reaksi tersebut,yang kemudian dapat digunakan oleh ATP sintase untuk menginduksi reaksi fosforilasi terhadap molekuladenosina difosfat dengan molekul. Elektron yang melekat pada molekul sisi dalam kompleks IV rantai transpor elektron akan digunakan oleh kompleks V untuk menarik ion H+ dari sitoplasma menuju membran mitokondria sisi luar,disebut kopling kemiosmotik,yang menyebabkan kemiosmosis,yaitu difusi ion H+ melalui ATP sintase kedalam mitokondria yang berlawanan dengan arah gradien pH,dari area dengan energi potensial elektrokimiawi lebih rendah menuju matriks dengan energi potensial lebih 7



tinggi.Proses kopling kemiosmotik juga berpengaruh pada kombinasi gradien pH dan potensial listrik disepanjang membran yang disebut gaya gerak proton. Dari teori ini,keseluruhan reaksi kemudian disebut fosforilasi oksidatif. Awal lintasan dimulai dari elektron yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat yang ditransfer ke senyawa: •NAD+ yang berada didalam matriks mitokondria.Setelah menerima elektron,NAD+ akan bereaksi menjadi NADH dan ion H+,kemudian mendonorkan elektronnya ke rantai transpor elektron kompleks 1. •FAD yang berada didalam rantai transpor elektron kompleks 2.FAD akan menerima dua elektron,kemudian bereaksi menjadi FADH+ melalui reaksi redoks. Walaupunfosforilasioksidatifadalahbagianvitalmetabolisme,iamenghasilkanspesioksigenreaktifsepertisu peroksidadanhidrogenperoksidapadakompleks1.Halinidapatmengakibatkanpembentukanradikalbebasm erusakseltubuhdankemungkinanjugamenyebabkanpenuaan.Enzimenzimyangterlibatdalamlintasanmetabolismeinijugamerupakantargetdaribanyakobatdanracunyangdapa tmenghambataktivitasenzim.Fosforilasi oksidatif bekerja dengan cara menggunakan reaksi kimia yang menghasilkan energi untuk mendorong reaksi yang memerlukan energi. Kedua set reaksi ini dikatakan bergandengan. Hal ini berarti bahwa salah satu reaksi tidak dapat berjalan tanpa reaksi lainnya. Alur elektron melalui rantai transpor elektron adalah proses eksergonik, yakni melepaskan energi, manakala sintesis ATP adalah proses endergonik, yakni memerlukan energi. Baik rantai transpor elektron dan ATP sintase terdapat pada membran, dan energi ditransfer dari rantai transpor elektron ke ATP sintase melalui pergerakan proton melewati membran ini. Proses ini disebut sebagai kemiosmosis.Dalam praktiknya, ini mirip dengan sebuah sirkuit listrik, dengan arus proton didorong dari sisi negatif membran ke sisi positif oleh enzim pemompa proton yang ada pada rantai transpor elektron. Enzim ini seperti baterai. Pergerakan proton menciptakan gradien elektrokimiawi di sepanjang membran, yang sering disebut gaya gerak proton. Gradien ini mempunyai dua komponen:perbedaan pada konsentrasi proton (gradien pH) dan perbedaan pada potensi listrik. Energi tersimpan dalam bentuk perbedaan potensi listrik dalam mitokondria, dan juga sebagai gradien pH dalam kloroplas.ATP sintase juga dapat memompa ion H+ keluar dari dalam matriks, apabila terjadi hidrolisis ATP pada kutub kompleksnya.Pada kasus hipertiroidisme pada hepatosit model tikus, juga ditemukan pemompaan ion H+ dari dalam matriks di luar mekanisme rantai transpor elektron, hal ini ditengarai terjadi oleh sebab peran hormon T3 yang dapat menyisip pada membran mitokondria sebelah dalam sebagai pompa ion.Enzim ini seperti motor listrik, yang menggunakan gaya gerak proton untuk mendorong rotasi strukturnya dan menggunakan pergerakan ini untuk mensintesis ATP.Energi yang dilepaskan oleh fosforilasi oksidatif ini cukup tinggi dibandingkan dengan energi yang dilepaskan oleh fermentasi anaerobik. Glikolisis hanya menghasilkan 2 molekul ATP, sedangkan pada fosforilasi oksidatif 10 molekul NADH dengan 2 molekul suksinat yang dibentuk dari konversi satu molekul glukosa menjadi karbon dioksida dan air, dihasilkan 30 sampai dengan 36 molekul ATP. Rendemen ATP ini sebenarnya merupakan nilai teoretis maksimum; pada praktiknya, ATP yang dihasilkan lebih rendah dari nilai tersebut.



8



B. MOLEKUL PEMINDAHAN ELEKTRON DAN PROTON



Reduksi koenzim Q dari bentuk ubikuinon (Q) menjadi ubikuinol yang tereduksi (QH2). Rantai transpor elektron membawa baik proton maupun elektron, mengangkut proton dari donor ke akseptor, dan mengangkut proton melawati membran. Proses ini menggunakan molekul yang larut dan terikat pada molekul transfer. Pada mitokondria, elektron ditransfer dalam ruang antarmembran menggunakan protein transfer elektron sitokrom c yang larut dalam air.Ia hanya mengangkut elektron, dan elektron ini ditransfer menggunakan reduksi dan oksidasi atom besi yang terikat pada protein pada gugus heme strukturnya. Sitokrom c juga ditemukan pada beberapa bakteri, di mana ia berlokasi di dalam ruang periplasma. Dalam membran dalam mitokondria, koenzim Q10 pembawa elektron yang larut dalam lipid membawa baik elektron maupun proton menggunakan siklus redoks. Molekul benzokuinon yang kecil ini sangat hidrofobik, sehingga ia akan berdifusi dengan bebas ke dalam membran. Ketika Q menerima dua elektron dan dua proton, ia menjadi bentuk tereduksi ubikuinol (QH2); ketika QH2 melepaskan dua elektron dan dua proton, ia teroksidasi kembali menjadi bentuk ubikuinon (Q). Akibatnya, jika dua enzim disusun sedemikiannya Q direduksi pada satu sisi membran dan QH2 dioksidasi pada sisi lainnya, ubikuinon akan menggandengkan reaksi ini dan mengulang alik proton melewati membran.Beberapa rantai transpor elektron bakteri menggunakan kuinon yang berbeda, seperti menakuinon, selain ubikuinon. Dalam protein, elektron ditransfer antar kofaktor flavin, gugus besi-sulfur, dan sitokrom. Terdapat beberapa jenis gugus besi-sulfur. Jenis paling sederhana yang ditemukan pada rantai transfer elektron terdiri dari dua atom besi yang dihubungkan oleh dua atom sulfur; ini disebut sebagai gugus [2Fe–2S]. Jenis kedua, disebut [4Fe–4S], mengandung sebua kubus empat atom besi dan empat atom sulfur. Tiaptiap atom pada gugus ini berkoordinasi dengan asam amino, biasanya koordinasi antara atom sulfur dengan sisteina. Kofaktor ion logam menjalani reaksi redoks tanpa mengikat ataupun melepaskan proton, sehingga pada rantai transpor elektron ia hanya berfungsi sebagai pengangkut elektron. Elektron bergerak cukup jauh melalui protein-protein ini dengan cara meloncat disekitar rantai kofaktor ini. Hal ini terjadi melalui penerowongan kuantum, yang terjadi dengan cepat pada jarak yang lebih kecil daripada 1,4×10−9 m.



9



Selama fosforilasi oksidatif, elektron ditransfer dari donor elektron ke akseptor elektron seperti oksigen dalam reaksi redoks . Reaksi redoks ini melepaskan energi yang tersimpan dalam ikatan rangkap O 2 yang relatif lemah, yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada eukariota , reaksi redoks ini dikatalisasi oleh serangkaian kompleks protein di dalam membran dalam mitokondria sel, sedangkan pada prokariota , protein ini terletak di ruang antar membran sel. Kumpulan protein yang terkait ini disebut rantai transpor elektron . Pada eukariota, lima kompleks protein utama terlibat, sedangkan pada prokariota terdapat banyak enzim berbeda, menggunakan berbagai donor dan akseptor elektron. Energi yang ditransfer oleh elektron yang mengalir melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melintasi membran mitokondria bagian dalam , dalam proses yang disebut transpor elektron . Ini menghasilkan energi potensial dalam bentuk gradien pH dan potensial listrik melintasi membran ini. Penyimpanan energi ini disadap ketika proton mengalir kembali melintasi membran dan menuruni gradien energi potensial, melalui enzim besar yang disebut ATP sintase ; proses ini dikenal sebagai kemiosmosis . Sintase ATP menggunakan energi untuk mengubah adenosin difosfat (ADP) menjadi adenosin trifosfat, dalam reaksi fosforilasi . Reaksi tersebut didorong oleh aliran proton, yang memaksa rotasi bagian enzim; sintase ATP adalah motor mekanik berputar. Meskipun fosforilasi oksidatif adalah bagian penting dari metabolisme, ia menghasilkan spesies oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen peroksida , yang menyebabkan penyebaran radikal bebas , merusak sel dan berkontribusi pada penyakit dan, mungkin, penuaan ( penuaan ). Enzim yang menjalankan jalur metabolisme ini juga menjadi sasaran banyak obat dan racun yang menghambat aktivitasnya. Ini adalah proses terminal respirasi seluler pada eukariota dan menyumbang hasil ATP yang tinggi. Fosforilasi atau pembentukan ATP yang melibatkan peristiwa kemiosmotik terjadi pada mitokondria.Didalam sel,peristiwa kemiosmotik melibatkan proton motive force(PMV) .Bagaimana PMV dapat terjadi?PMV diawali oleh proses terjadinya pergerakan elektron pada rantai transpor elektron.Elektron pada rantai transpor elektron digerakkan dengan adanya pelepasan elektron.Elektron tersebut dapat berasal dari NADH atau FADH yang tereduksi apabila fosforilasi terjadi pada mitokondria.Pergerakan elektron tersebut menimbulkan energi dan energi tersebut digunakan sebagai pemompa proton.Proton bergerak dari dalam membran ke membran antara disalam sel mitokondria atau kloroplas.Pergerakan proton bergerak ke luar membran menyebabkan perbedaan konsentrasiantara didalam dan diluar membran.Perbedaan ini menghasilkan gradien elektrokimia.Gradien tersebut menghasilkan perbedaan tingkat pH dan juga perbedaan tingkat muatan listrik.Kedua perbedaan inilah yang disebut PMV.Maka setelah terjadi PMV bergeraklah proton dari konsentrasi ion H+ yang tinggi ke ion H+ yang rendah atau bisa disebut dengan difusi ion.Maka terjadilah aliran proton.Aliran proton ini hanya dapat masuk kedalam membran melalui enzim ATP synthase yang membawa cukup energi untuk menggabungkan ADP dan Fosfat anorganik maka terbentuklah ATP



10



3.Jelaskan bagaimana penghasilan ATP pada siklus krebs! Jawaban: A.PENGERTIAN SIKLUS KREBS Siklus krebs merupakan serangkaian reaksi kimia yang terjadi pada sel hidup untuk menghasilkan energi dari Asetil ko-A perubahan dari asam piruvat hasil glikolisis. Siklus krebs merupakan salah satu tahap respirasi aerob, yaitu proses menghasilkan energi dimana dalam prosesnya membutuhkan oksigen. Respirasi aerob terjadi melalui glikolisis, siklus krebs dan transfer elekton. Siklus krebs terjadi di dalam mitokondria sedangkan glikolisis terjadi pada sitoplasma, oleh karena itu asam piruvat hasil glikolisis harus masuk mitokondria terlebih dahulu agar dapat menjalani siklus krebs. Sebagian besar energi untuk berbagai aktivitas dihasilkan dari katabolisme (bahasa gampang: pemecahan) glukosa yang terjadi di dalam sel. Awalnya glukosa akan menjalani proses glikolisis untuk diubah menjadi asam piruvat. Apabila tidak terdapat oksigen, asam piruvat akan menjalani proses respirasi anaerob untuk diubah menjadi asam laktat atau alkohol, tergantung dari organismenya. Namun dalam keadaan tersedia oksigen, asam piruvat akan memasuki proses respirasi aerob untuk diolah menjadi energi dengan hasil akhir air dan karbondioksida. Siklus krebs akan menghasilkan ATP, NADH, FADH2 dan CO2. Karbondioksida akan dilepaskan dari sel dan dikeluarkan dari tubuh sebagai sisa respirasi. Sedangkan ATP, NADH, FADH2 merupakan sumber energi penting bagi tubuh. Terdapat dua bagian penting dalam siklus krebs  



Pertama adalah tahap persiapan dimana piruvat akan diubah menjadi asetik ko-A melalui proses yang disebut dekarboksilasi oksidatif. Kedua adalah berlangsungnya siklus krebs yang terjadi di matriks mimimitokondria



11



B.SIKLUS KREBS



Dalam siklus krebs terdapat delapan tahap yang reaksinya terjadi terus menerus dari awal hingga akhir dan terjadi secara berulang, Secara lengkap proses siklus ini terjadi sebagai berikut: 1. Pembentukan sitrat adalah proses awal yang terjadi dalam siklus krebss. Dimana terjadi proses kondensasi asetil-KoA dengan oksaloasetat yang akan membentuk sitrat dengan enzim sitrat sintase. 2. Sitrat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim akonitase. 3. Enzim dehidrogenasi isositrat mampu mengubah isositrat menjadi α-ketoglutarat dengan bantuan NADH. Dalam proses reaksi ini juga terjadi pelepasan satu molekul karbon dioksida. 4. Alfa-ketoglutarat mengalami proses oksidasi sehingga akan menghasilkan suksinil-KoA . Selama oksidasi ini, NAD+ menerima elektron (reduksi) menjadi NADH + H+. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah alpha-ketoglutarat dehidrogenase. 5. Suksinil-KoA diubah menjadi suksinat. Energi yang dilepaskan digunakan untuk mengubah guanosin difosfat (GDP) dan fosforilasi (Pi) menjadi guanosin trifosfat (GTP). GTP ini kemudian dapat digunakan untuk membuat ATP 6. Suksinat yang dihasilkan dari proses sebelumnya akan dioksidasi menjadi fumarat. Ketika oksidasi inilah, FAD akan menerima elektron (reduksi) dan menjadi FADH2. Enzim suksinat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan dua hidrogen dari suksinat. 7. Selanjutnya adalah proses hidrasi, proses ini menyebabkan terjadinya penambahan atom hidrogen pada ikatan karbon (C=C) sehingga akan menghasilkan produk berupa malat



12



8. Malat kemudian dioksidasi untuk menghasilkan oksaloasetat dengan bantuan enzim malat dehidrogenase. Oksaloasetat inilah yang akan menangkap asetil-KoA sehingga siklus krebs dapat terus menerus terjadi. Hasil akhir dari tahap ini juga berupa NADH. C.JUMLAH SIKLUS KREBS Jumlah Energi (ATP) yang dihasilkan dalam slklus krebs adalah 12 ATP 3 NAD+ = 9 ATP 1 FAD = 2 ATP 1 ATP = 1 ATP Secara garis besar, dapat kita simpulkan bahwa dari seluruh proses di atas, siklus krebs bertujuan untuk mengubah Asetil-KoA dan H2O menjadi CO2 dan menghasilkan energi tinggi berupa ATP, NADH dan FADH.   



Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A. Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) à hasilnya sitrat Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin C itu rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan vitamin C karena ada suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak mempunyai enzim L-glunoluase oksidase yang mengoksidasi glukosa menjadi vitamin C.  Dari isositrat ke alfa-ketoglutarat membebaskan CO2 dan NADH (koenzim).  Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.  NAD à dalam bentuk teroksidasi  NADH à dalam bentuk tereduksi  NAD merupakan derivat vitamin B3. 1. B1 à thiamin 2. B2 à riboflavin 3. B3 à niasin  Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B2 dan B3.  Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.  NADH à enzimnya isositrat dehidrogenase.  NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3 ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP  Dekarboksilasi oksidasi à melepaskan CO2.  Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.  Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi oksidatif, dan rantai respirasi.  Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara langsung. Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.



13







Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH2, membutuhkan koenzim FAD (derivat vitamin B2), dihasilkan 2 ATP.  Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.  Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs à 12 ATP.  Glikolisis à 2 asetyl Co-A  Lemak à 8 asetyl Co.A  1 mol glukosa à 2 kali putaran  1 mol lemak à 8 kali putaran  Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.  Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen à 0,5 gram  Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2  Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi à dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)  Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr (piruvat) dan OAA  Menghasilkan senyawa intermedier yg penting à asetil Co A, a KG & OAA  Asam amino yang dihasilkan dari alfa-ketoglutarat melalui proses transamnasi à glutamat. Kalau asam oksaloasetat à aspartat  Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul  Jalur akhir à katabolisme à mengubah KH à asetyl Co.A  Jalur awal à anabolisme  Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme à amfibolik  Katabolisme à memproduksi molekul berenergi tinggi  Anabolisme à memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul. Jadi Dalam setiap siklus: 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2     



Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat à setelah mengalami reaksi yang panjang à kembali diperoleh OAA Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi à dimana energi à digunakan utk mereduksi NAD dan FAD Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2 Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif à untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di u bah menjadi Asetil Co A



14



4.Proses Reduksi dalam sel darah merah Jawaban: A.PROSES OKSIDASI REDUKSI DI SEL DARAH MERAH Pada sel darah merah , kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfide dari glutathione menjadi bentuk sulfhydryl, reduksi glutathione ini adalahuntuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+.Dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel. sitokrom merupakan senyawa heme oleh dalam sel darah merah serta karboksi peptidase dandehidrogenase dalam hati. dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel. sitokrom merupakansenyawa heme yang diisolasi (kultur sel, sel darah merah,dll), penetapan viabilitas sel : ujiinklusi pewarna uji toksisitas berdasarkan pada reduksi. Sel darah merah atau eritrosit adalah sel yang tidak berinti yang berumur ± 120 haridengan proses pematangan sel darah merah 1 minggu dan tidak mempunyai organel. danribosom.Normal SDM : 5.000.000.000 sel/ml darah. Bentuk eritrosit adalah: 



 



Lempeng berkonkraf ,Fungsinya adalah menghasilkan luas permukaan yanglebih besar bagi difusi O2 menembus membrane dari pada yang dihasilkan oleh sel bulat denagn volume yang sama. Tebalnya 1 cm bagian tengah dan tepi luar 2 cm funsinya memeungkin O2 berdifusi lebih cepat antara bagian paling dalam sel dengan ekteriumnya. Garis depan nya 8cm. Fungsinya agar mampu mengalami deformasi saatmereka menyelinap satu persatu melalui kapiler.Hematokritnya 42% untuk untuk wanita dan 45% untuk pria.



-Mempunyai Hemoglobin Hemoglobin adalah suatu pigmeb(yaitu secara alamiah berwarna. Karena kandunagan besinya , hemoglobin tampak kemerahan apabila berikatan dengan O2 dan kebiruan apbilamengalami deoksigenasi.Dengan demikian ,darah arteri yang teroksigenasi sempurna tampak merah dan darah vena yang telah kehilangan sebagian O2 nya di jaringan memperlihatkanrona kebiruan.Selain mengangkut O2,hemoglobin juga dapat berikatan dengan zat-zat berikut:   



Karbondioksida,Dengan demikian , hemoglobin ikut berperan mengangkut zat inidari jaringan kembali ke paru. Bagian ion hydrogen asam (H+) dar5i asam karbonat yang terionisasi ,yangdibentuk dari CO2 pada tingkat jaringan. Karbon monoksida(CO).Gas ini dalam keadaan normal tidak terdapat dalam darah tetapi, jika terhirup ,menempati tempat pengikatan O2 di hemoglobim ,sehingga terjadikeracunan karbon monoksida.



Molekul hemoglobin terdiri dari 2 bagian :



15



1.



Bagian Globin,suatu protein yang terbentu dari empat rantai polipeptida yang sangat berlipatlipat 2. Gugus nitrogenosa nonprotein mengandung besi yang dikenal sebagai gugus hem (heme),yang masing-masing terikat ke satu poipeptida. 11 •Eritrotrosit matang mempunyai enzim: 1. Enzim glikolitik untuk menghasilkan yang dibutuhkan dalam menjalankan meknismetranformasi aktif yang terlibat dalam pemeliharaan. 2. .Enzim KarbonatHidrase, berperan untuk pengangkutan CO2.Enzim ini mengkatalis sebuahreaksi kunci yang akhirnya menyebabkan perubahab CO2 hasil metabolisme menjadi ionkarbonat yaitu bentuk utama tranportasi CO2 di dalam darah.



B.PEMBENTUKAN SEL DARAH MERAH Proses pembentukan sel darah merah disebut dengan eritropoesis melalui sumsum tulamg belakang --jaringan lunak yang seluler yang mengisi rongga internal tulang .sumsum tulang belakang dapat memproduksi sel darah merah dengan kecepatan 2-3 juta kali/detik. Pemebetukan eritrosit pada usia prenatal yaitu selama masa perkembangan janin,eritrosit diproduksi dikantong kunir(yolk suc) usia janin 3-10 minggu,kemudian akan dilanjutkan di hati pada usia janin 6 minggu sampai janin berusia 3-4 bulan dan masih berlangsung beberapa minggu sebelum janin lahir.Setelah itu limfa dimulai pada usia janin 10 minggu mencapai puncaknya usia 4 bulan dan menurun sesudah usia 6 bulan,kemudian akan diambil alih oleh sumsum tulang belakang sampai seumur hidup. Eritropoesis dikontrol oleh eritropoetin dari ginjal,terjadinya penurunan oksigen ke ginjal akan merangsang pengeluaran hormon eritropetein yang masuk kedalam darah dan kemudian akan merangsang sumsum tulang belakang untuk menghasilkan sel darah merah. Sel darah merah mengakhiri hidupnya di limfa(terletak dibagian kiri abdomen,jaringan kapiler yang sempit dan berbelit-belit).Fungsinya karena bentuk jaringan kapilernya yang sempit dan berbelit-belit akan membuat sel-sel menjadi rapuh,terjepit dan hancur,fungsi lainnya yaitu dapat menyimpan trombosit dan limfosit.



16



BAB III PENUTUP KESIMPULAN Enzim adalah biomoleku lberupa protein yang berfungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi kimia organik.Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Fosforilasioksidatif adalah suatu lintasan metabolism dengan penggunaan energy yang dilepaskan oleh oksidasi nutrient untuk menghasilkan ATP,dan mereduksi gas oksigen menjadi air. Siklus krebs merupakan serangkaian reaksi kimia yang terjadi pada sel hidup untuk menghasilkan energy dari Asetilko-A perubahan dari asam piruvat hasil glikolisis. Siklus krebs merupakan salah satu tahap respirasiaerob, yaitu proses menghasilkan energy dimana dalam prosesnya membutuhkan oksigen. Respirasi aerob terjadi melalui glikolisis,siklus krebs dan transferelekton. Pada sel darah merah, kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfide dari glutathione menjadi bentuk sulfhydryl, reduksi glutathioneini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+. Dalam proses oksidasi reduksi dalam sel. Sitokrom merupakan senyawa hemeoleh dalam sel darah merah serta karboksipeptidasedan dehidrogenase dalam hati.dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel.sitokrom merupakan senyawa heme yang diisolasi (kultur sel,sel darah merah,dll),penetapan viabilitas sel: uji inklusipe warna uji toksisitas berdasarkan pada reduksi.



17



DAFTAR PUSTAKA



1.Sumber:ikraldinda.blogspot.com/2013/04/peran-enzim-koenzim-dan-logam-dalam.html?m=1 Sumber:luthfyazza.blogspot.com/2011/07/peranan-enzim-koenzim-dalam.html?m=1 Sumber:https://googleweblight.com/sp?u:https://dokumen.tips/documents/peranan-enzim-koenzimdan-logam-dalam-oksidasi-biologi.html&grqid=6BJeULkM&h Sumber:https://googleblight.com/sp?u=http://biokimaizcute.blogspot.com/p/peranan-enzim-koenzimdan-logam-dalam.html?m%3D1&grqid=6BJeULkM&hl=id-ID Sumber:id.m.wikipedia.org>Macam_Enzim 2.Sumber:ikraldinda.blogspot.com/2013/04/peran-enzim-koenzim-dan-logam-dalam.html?m=1 Sumber:http://id.dbpedia.org/page/Fosforilasi_oksidatif Sumber:https://id.m.wikipedia.org/wiki/Fosforilasi_oksidatif#:~:text=Fosforilasi%20oksidatif%20adalah %20suatu%20lintasan,mereduksi%20gas%20oksigen%20menjadi%20air. Sumber:https://translate.googleusercontent.com/translate_c? client=srp&depth=1&hl=id&nv=1&prev=search&rurl=translate.google.com&sl=en&sp=nmt4&tl=id&u=h ttps://en.m.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation&usg=ALkJrhgKb03bQamkhbI6MeP9lFktYYzIK w 3.Sumber:ikraldinda.blogspot.com/2013/04/peran-enzim-koenzim-dan-logam-dalam.html?m=1 Sumber:https://www.edubio.info/2015/08/proses-dan-tahapan-siklus-krebs.html?m=1 Sumber:https://saintif.com/siklus-krebs/ 4.Sumber:https://id.scribd.com/doc/131776756/Proses-Oksidasi-Reduksi-Di-Sel-Darah-Merah Sumber:http://sitiyuliantiblogspotcom.blogspot.com/p/proses-oksidasi-reduksi-di-sel-darah.html?m=1 Sumber:http://eprints.poltekkesjogja.ac.id/1060/4/4.%20Chapter%202.pdf



18