Rantai Respirasi dan Rantai Respirasi dan Fosforilasi Oksidatif Fosforilasi Oksidatif Dr. Hairrudin, MKes Dr. Hairrudin, MKes
Rantai Respirasi dan Fosforilasi Rantai Respirasi dan Fosforilasi OksidatifOksidatif
Dr. Hairrudin, MKesDr. Hairrudin, MKes
Rantai Respirasi dan Rantai Respirasi dan Fosforilasi OksidatifFosforilasi Oksidatif
Lokasi : mitokondriaLokasi : mitokondria Tujuan : sintesis energiTujuan : sintesis energi
MitokondriaMitokondria
Mempunyai dua lapis membranMempunyai dua lapis membran– EksternaEksterna : permeabel: permeabel– Interna Interna : selektif permeabel: selektif permeabel
Pabrik energi energiPabrik energi energi– Oksidasi asam lemakOksidasi asam lemak– Oksidasi piruvatOksidasi piruvat– Siklus Kreb’sSiklus Kreb’s– Rantai respirasi & fosforilasi oksidatifRantai respirasi & fosforilasi oksidatif
Mitokondria mempunyai rangkaian mesin yang Mitokondria mempunyai rangkaian mesin yang menangkap energi bebas dan dilepas sebagai menangkap energi bebas dan dilepas sebagai fosfat berenergi tinggifosfat berenergi tinggi
Rantai RespirasiRantai Respirasi
Energi yang dibebaskan selama oksidasi Energi yang dibebaskan selama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein terdapat dalam karbohidrat, lipid dan protein terdapat dalam mitokondria sebagai unsur ekuivalen mitokondria sebagai unsur ekuivalen pereduksi (-H atau elektron)pereduksi (-H atau elektron)
Seri katalisator yang mengumpulkan, Seri katalisator yang mengumpulkan, mengangkut unsur ekuivalen pereduksi dan mengangkut unsur ekuivalen pereduksi dan mengarahkannya pada reaksi akhir dg mengarahkannya pada reaksi akhir dg oksigen untuk membentuk air = Rantai oksigen untuk membentuk air = Rantai respirasi respirasi
Rantai Respirasi 2Rantai Respirasi 2
Dari potensial redoks yang lebih negatif ke Dari potensial redoks yang lebih negatif ke positifpositif
Dari sistem dehidrogenase terikat-NAD Dari sistem dehidrogenase terikat-NAD lewat flavoprotein dan sitokrom menuju lewat flavoprotein dan sitokrom menuju molekul molekul OO22
Substrat yang potensial redoksnya lebih Substrat yang potensial redoksnya lebih positif (misal : fumarat, suksinat) positif (misal : fumarat, suksinat) berhubungan langsung dengan enzim berhubungan langsung dengan enzim flavoprotein dehidrogenaseflavoprotein dehidrogenase
Komponen Utama Rantai RespirasiKomponen Utama Rantai Respirasi
Komponen TambahanKomponen Tambahan
Koenzim QKoenzim Q Protein besi-sulfur (FeS)Protein besi-sulfur (FeS)
– Berikatan dg flavoprotein dan sitokrom bBerikatan dg flavoprotein dan sitokrom b– Berperan pada oksidoreduksi antara flavin dan Berperan pada oksidoreduksi antara flavin dan
koenzim Qkoenzim Q
Koenzim QKoenzim Q
= ubikuinon= ubikuinon Merangkaikan flavoprotein dg sitokrom bMerangkaikan flavoprotein dg sitokrom b Komponen mobil rantai respirasiKomponen mobil rantai respirasi Bentuk: Bentuk:
– Aerob: kuinon teroksidasiAerob: kuinon teroksidasi– Anaerob: kuinon tereduksiAnaerob: kuinon tereduksi
Komponen Rantai Respirasi Komponen Rantai Respirasi (terbaru) (terbaru)
Sitorom oksidase (aa3)Sitorom oksidase (aa3)
Gugus terminalGugus terminal Mengabungkan ekuivalen pereduksi dengan Mengabungkan ekuivalen pereduksi dengan
oksigen untuk membentuk Hoksigen untuk membentuk H2200
Mengkatalisis reaksi yang irreversibel (satu-Mengkatalisis reaksi yang irreversibel (satu-satunya reaksi irreversibel pada rantai satunya reaksi irreversibel pada rantai respirasi)respirasi)
Affinitas terhadap oksigen tinggiAffinitas terhadap oksigen tinggi
Fosforilasi OksidatifFosforilasi Oksidatif
Di dalam mitokondria juga terdapat mesin Di dalam mitokondria juga terdapat mesin untuk menangkap energi bebas yang untuk menangkap energi bebas yang dilepas sebagai fosfat berenergi tinggidilepas sebagai fosfat berenergi tinggi
Sistem dalam mitokondria yang Sistem dalam mitokondria yang memasangkan rantai respirasi dengan memasangkan rantai respirasi dengan pembentukan intermediet berenergi tinggi pembentukan intermediet berenergi tinggi (ATP) disebut fosforilasi oksidatif(ATP) disebut fosforilasi oksidatif
Kepentingan BiomedisKepentingan Biomedis
Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob menangkap energi bebas dari substrat aerob menangkap energi bebas dari substrat respiratorik dalam proporsi yang lebih besar dari respiratorik dalam proporsi yang lebih besar dari organisme anaeroborganisme anaerob
Sejumlah obat (seperti amobarbital) dan racun Sejumlah obat (seperti amobarbital) dan racun (seperti sianida dan CO) menghambat fosforilasi (seperti sianida dan CO) menghambat fosforilasi oksidatifoksidatif
Defek turunan yang mengalami gangguan pada Defek turunan yang mengalami gangguan pada rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif menyebabkan miopati dan encepalopatimenyebabkan miopati dan encepalopati
Rantai Respirasi - Fosforilasi Rantai Respirasi - Fosforilasi Oksidatif Menghasilkan EnergiOksidatif Menghasilkan Energi
Energi bebas yang dilepas ditangkap ADP Energi bebas yang dilepas ditangkap ADP membentuk ATPmembentuk ATP
Oksidasi NADH menghasilkan 3 ATPOksidasi NADH menghasilkan 3 ATP Oksidasi FADHOksidasi FADH22 menghasilkan 2 ATP menghasilkan 2 ATP
Oksidasi NADH Ekstra MitokondriaOksidasi NADH Ekstra Mitokondria
NADH tidak dapat menembus membran NADH tidak dapat menembus membran dalam mitokondriadalam mitokondria
Masuk ke dalam mitokondria melalui :Masuk ke dalam mitokondria melalui :– Gliserophospat shuttleGliserophospat shuttle : menghasilkan 2 ATP: menghasilkan 2 ATP– Malat shuttleMalat shuttle : menghasilkan 3 ATP : menghasilkan 3 ATP
Gliserophospat ShuttleGliserophospat Shuttle
Malat ShuttleMalat Shuttle
Pengendalian Rantai Respirasi Pengendalian Rantai Respirasi
Inhibitor Rantai RespirasiInhibitor Rantai Respirasi
Antara FeS dg Q: amobarbital, pierisidin A, Antara FeS dg Q: amobarbital, pierisidin A, insektisida, rotenon.insektisida, rotenon.
Antara sit b dan c : dimerkaprol, antimisin AAntara sit b dan c : dimerkaprol, antimisin A Sitokrom okisdase: HSitokrom okisdase: H22S, CO, CNS, CO, CN--
Antara FAD ke Q : KarboksinAntara FAD ke Q : Karboksin OLigomisin : blokade proses fosforilasi oksidatifOLigomisin : blokade proses fosforilasi oksidatif Atraktilosid : menghambat transport ADP dan ATP Atraktilosid : menghambat transport ADP dan ATP
melalui membran mitokondriamelalui membran mitokondria Senyawa uncoupler (dinitropenol, dinitrokresol, Senyawa uncoupler (dinitropenol, dinitrokresol,
pentakloropenol, CCCP) : memisahkan proses pentakloropenol, CCCP) : memisahkan proses oksidasi pada rantai respirasi dan fosforilasi.oksidasi pada rantai respirasi dan fosforilasi.
Inhibitor Rantai RespirasiInhibitor Rantai Respirasi
Teori kemiosmotik (Mitchel)Teori kemiosmotik (Mitchel)
Energi hasil oksidasi pada rantai respirasi Energi hasil oksidasi pada rantai respirasi dipasangkan dengan translokasi Hdipasangkan dengan translokasi H++ dari bagian dari bagian dalam ke bagian luar membran interna dalam ke bagian luar membran interna mitokondriamitokondria
Selisih potensial elektrokimia yang terjadi, Selisih potensial elektrokimia yang terjadi, digunakan untuk menggerakkan mekanisme yang digunakan untuk menggerakkan mekanisme yang bertanggung jawab atas pembentukan ATP (ATP bertanggung jawab atas pembentukan ATP (ATP sintase)sintase)
Setiap komplek rantai respirasi (I, III, IV) bekerja Setiap komplek rantai respirasi (I, III, IV) bekerja sebagai pompa sebagai pompa protonproton