Sabtu, 23 Juli 2011
Proses oksidasi reduksi di sel darah merah.
dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel. sitokrom merupakan senyawa heme oleh z arifin - 2008 - artikel terkaitdalam sel darah merah serta karboksi peptidase dan 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 inklusi pewarna uji toksisitas berdasarkan pada reduksioleh d juwita - 2009 - artikel terkaitakseptor elektron pada suatu reaksi oksidasi-reduksi.24. 2.2.2. sumber meningkatkan rasio sel darah merah terhadap volumenya sehingga �paru-paru � aliran darah. �pembakaran (diperlukan o pembakaran glukosa dalam sel hidup reduksi. oksidasi. cuo = pengoksidasi (oksidator) reduksi enzim dlm sel ( misal flavo protein ) akan terbentuk. hidrogen peroksida ( h2o2) , juga radikal . hemolisin : mmenghemolisiskan sel darah merah. nadh � nad terjadi melalui reduksi piruvat � laktat ketidaksempurnaan jalur pentosa fosfat � hemolisis sel darah merah oleh i bab - dinyatakan dengan 2 - artikel terkaitsel darah merah normal, berbentuk lempeng bikonkaf dengan diameter kira- . pada reduksi methemoglobin dan peroksida, gugus tiol tersebut darah merah.
Proses transfer electron dimikrosom
Transfer mentransfer electronElectron (ET) adalah proses yang bergerak elektron dari atom atau spesies kimia (misalnya molekul) untuk atom lain atau spesies kimia. ET adalah deskripsi mekanistik dari konsep termodinamika redoks, dimana oksidasi dari kedua mengubah reaksi pasangan.
Proses biologi banyak melibatkan reaksi ET, termasuk mengikat oksigen, fotosintesis, respirasi, dan rute detoksifikasi. Selain itu, proses transfer energi dapat diformalkan sebagai dua pertukaran elektron (dua bersamaan ET peristiwa dalam arah yang berlawanan) dalam kasus jarak kecil antara molekul mentransfer. ET umumnya melibatkan reaksi kompleks logam transisi, [1] [2] tapi sekarang ada banyak contoh ET dalam kimia organik.Dalam batin-bola ET, dua pusat redoks adalah kovalen terkait selama ET. Jembatan ini dapat permanen, dalam hal transfer elektron acara disebut transfer elektron intramolekular. Lebih umum, bagaimanapun, ikatan kovalen ini adalah fana, membentuk hanya sebelum ET dan kemudian melepaskan mengikuti acara ET. Dalam kasus seperti itu, transfer elektron disebut transfer elektron antarmolekul. Sebuah contoh yang terkenal dari bola bagian dalam proses yang hasil ET melalui perantara dijembatani sementara adalah pengurangan [COCl (NH3) 5] 2 + oleh [Cr (H2O) 6] 2 +. Dalam hal ini ligan klorida adalah ligan menjembatani bahwa kovalen menghubungkan mitra redoks.
[Sunting] Outer-bola transfer elektron
Artikel utama: Outer-bola transfer elektron
Di luar lingkup ET-reaksi, pusat redoks berpartisipasi tidak dihubungkan melalui jembatan apapun selama acara ET. Sebaliknya, elektron "hop" melalui ruang dari pusat mengurangi ke akseptor. Outer-sphere ET adalah dengan antarmolekul definisi. Lingkup transfer elektron terluar dapat terjadi antara spesies kimia yang berbeda atau antara spesies kimia identik yang hanya berbeda di negara oksidasi. Proses kemudian disebut self-tukar. Sebagai contoh, diri pertukaran menggambarkan merosot reaksi antara permanganat dan satu-elektron manganat relatif berkurang:
[MnO4] - + [Mn * O4] 2 - → [MnO4] 2 - + [Mn * O4] -
Secara umum, jika transfer elektron lebih cepat daripada substitusi ligan, reaksi akan mengikuti transfer-bola elektron terluar.
Sering terjadi ketika salah satu / kedua reaktan inert atau jika tidak ada ligan menjembatani cocok.
Sebuah konsep kunci dari Marcus teori adalah bahwa tingkat self-reaksi pertukaran secara matematis berhubungan dengan tingkat "reaksi silang". Reaksi silang memerlukan mitra yang berbeda lebih dari oksidasi mereka. Salah satu contoh (ribuan) adalah pengurangan permanganat dengan iodida untuk membentuk yodium dan, sekali lagi, manganat.
[Sunting] Lima langkah dari reaksi lingkup terluar
* 1. reaktan berdifusi bersama-sama keluar dari cangkang pelarut mereka => prekursor kompleks (membutuhkan kerja = wr)
* 2. perubahan panjang ikatan, merombak pelarut => diaktifkan kompleks
* 3. Transfer elektron
* 4. Relaksasi panjang ikatan, molekul pelarut => penggantinya yang kompleks
* 5. Difusi produk (membutuhkan kerja = wp)
[Sunting] mentransfer elektron Heterogen
Artikel utama: transfer elektron Heterogen
Dalam transfer elektron heterogen, sebuah elektron bergerak antara spesies kimia dan elektroda solid-state. Teori menangani transfer elektron heterogen memiliki aplikasi dalam elektrokimia dan desain sel surya.
[Sunting] Teori
Teori yang berlaku umum pertama ET dikembangkan oleh Rudolph A. Marcus ke alamat luar-bola transfer elektron dan didasarkan pada pendekatan teori transisi-negara. Teori Marcus transfer elektron kemudian diperluas untuk mencakup inner-sphere transfer elektron oleh Hus Noel dan Marcus. Teori yang dihasilkan, disebut Marcus-Hush teori, telah memandu diskusi sebagian besar transfer elektron sejak itu. Kedua teori, bagaimanapun, semiklasik di alam, meskipun mereka telah diperluas untuk perawatan mekanik kuantum sepenuhnya oleh Joshua Jortner, Alexender M. Kuznetsov, dan lain-lain melanjutkan dari Golden Rule Fermi dan setelah bekerja sebelumnya di non-radiasi transisi. Selanjutnya, teori telah diajukan untuk memperhitungkan efek kopling vibronic pada transfer elektron. Secara khusus teori PKS transfer elektron [3].
[Sunting] Referensi
Proses biologi banyak melibatkan reaksi ET, termasuk mengikat oksigen, fotosintesis, respirasi, dan rute detoksifikasi. Selain itu, proses transfer energi dapat diformalkan sebagai dua pertukaran elektron (dua bersamaan ET peristiwa dalam arah yang berlawanan) dalam kasus jarak kecil antara molekul mentransfer. ET umumnya melibatkan reaksi kompleks logam transisi, [1] [2] tapi sekarang ada banyak contoh ET dalam kimia organik.Dalam batin-bola ET, dua pusat redoks adalah kovalen terkait selama ET. Jembatan ini dapat permanen, dalam hal transfer elektron acara disebut transfer elektron intramolekular. Lebih umum, bagaimanapun, ikatan kovalen ini adalah fana, membentuk hanya sebelum ET dan kemudian melepaskan mengikuti acara ET. Dalam kasus seperti itu, transfer elektron disebut transfer elektron antarmolekul. Sebuah contoh yang terkenal dari bola bagian dalam proses yang hasil ET melalui perantara dijembatani sementara adalah pengurangan [COCl (NH3) 5] 2 + oleh [Cr (H2O) 6] 2 +. Dalam hal ini ligan klorida adalah ligan menjembatani bahwa kovalen menghubungkan mitra redoks.
[Sunting] Outer-bola transfer elektron
Artikel utama: Outer-bola transfer elektron
Di luar lingkup ET-reaksi, pusat redoks berpartisipasi tidak dihubungkan melalui jembatan apapun selama acara ET. Sebaliknya, elektron "hop" melalui ruang dari pusat mengurangi ke akseptor. Outer-sphere ET adalah dengan antarmolekul definisi. Lingkup transfer elektron terluar dapat terjadi antara spesies kimia yang berbeda atau antara spesies kimia identik yang hanya berbeda di negara oksidasi. Proses kemudian disebut self-tukar. Sebagai contoh, diri pertukaran menggambarkan merosot reaksi antara permanganat dan satu-elektron manganat relatif berkurang:
[MnO4] - + [Mn * O4] 2 - → [MnO4] 2 - + [Mn * O4] -
Secara umum, jika transfer elektron lebih cepat daripada substitusi ligan, reaksi akan mengikuti transfer-bola elektron terluar.
Sering terjadi ketika salah satu / kedua reaktan inert atau jika tidak ada ligan menjembatani cocok.
Sebuah konsep kunci dari Marcus teori adalah bahwa tingkat self-reaksi pertukaran secara matematis berhubungan dengan tingkat "reaksi silang". Reaksi silang memerlukan mitra yang berbeda lebih dari oksidasi mereka. Salah satu contoh (ribuan) adalah pengurangan permanganat dengan iodida untuk membentuk yodium dan, sekali lagi, manganat.
[Sunting] Lima langkah dari reaksi lingkup terluar
* 1. reaktan berdifusi bersama-sama keluar dari cangkang pelarut mereka => prekursor kompleks (membutuhkan kerja = wr)
* 2. perubahan panjang ikatan, merombak pelarut => diaktifkan kompleks
* 3. Transfer elektron
* 4. Relaksasi panjang ikatan, molekul pelarut => penggantinya yang kompleks
* 5. Difusi produk (membutuhkan kerja = wp)
[Sunting] mentransfer elektron Heterogen
Artikel utama: transfer elektron Heterogen
Dalam transfer elektron heterogen, sebuah elektron bergerak antara spesies kimia dan elektroda solid-state. Teori menangani transfer elektron heterogen memiliki aplikasi dalam elektrokimia dan desain sel surya.
[Sunting] Teori
Teori yang berlaku umum pertama ET dikembangkan oleh Rudolph A. Marcus ke alamat luar-bola transfer elektron dan didasarkan pada pendekatan teori transisi-negara. Teori Marcus transfer elektron kemudian diperluas untuk mencakup inner-sphere transfer elektron oleh Hus Noel dan Marcus. Teori yang dihasilkan, disebut Marcus-Hush teori, telah memandu diskusi sebagian besar transfer elektron sejak itu. Kedua teori, bagaimanapun, semiklasik di alam, meskipun mereka telah diperluas untuk perawatan mekanik kuantum sepenuhnya oleh Joshua Jortner, Alexender M. Kuznetsov, dan lain-lain melanjutkan dari Golden Rule Fermi dan setelah bekerja sebelumnya di non-radiasi transisi. Selanjutnya, teori telah diajukan untuk memperhitungkan efek kopling vibronic pada transfer elektron. Secara khusus teori PKS transfer elektron [3].
[Sunting] Referensi
Struktur dan fungsi mitochondria
Mitokondria berbentuk bulat panjang atau seperti tongkat terdapat pada sel eukariotik aerob. Mitokondria dibatasi dua lapis membran yang kuat, fleksibel, dan stabil, serta tersusun atas lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolantonjolan yang disebut krista untuk memperluas permukaan agar penyerapan oksigen lebih efektif.
Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA, RNA, dan protein. Perhatikan Gambar di bawah:
mitokondria
Fungsi Mitokondria
Mitokondria memiliki DNA sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron.
Oksidasi zat makanan di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa. Secara sederhana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.
oksidasi mitokondria
Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA, RNA, dan protein. Perhatikan Gambar di bawah:
mitokondria
Fungsi Mitokondria
Mitokondria memiliki DNA sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron.
Oksidasi zat makanan di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa. Secara sederhana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.
oksidasi mitokondria
Oksidasi hidrogen (H) dalam mitichondria
efinisi oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hidrogen ini sudah lama dan kini tidak banyak digunakan. Oksidasi berarti kehilangan hidrogen, reduksi berarti mendapat hidrogen. Perhatikan bahwa yang terjadi adalah kebalikan dari definisi pada transfer oksigen.
Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal:
Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV) yang diasamkan dengan asam sulfat encer.
Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
Zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor)
* Zat pengoksidasi (oksidator) memberi oksigen kepada zat lain, atau memindahkan hidrogen dari zat lain.
* Zat pereduksi (reduktor) memindahkan oksigen dari zat lain, atau memberi hidrogen kepada zat lain.
Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal:
Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV) yang diasamkan dengan asam sulfat encer.
Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
Zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor)
* Zat pengoksidasi (oksidator) memberi oksigen kepada zat lain, atau memindahkan hidrogen dari zat lain.
* Zat pereduksi (reduktor) memindahkan oksigen dari zat lain, atau memberi hidrogen kepada zat lain.
Hub. Rantai pernafasan dengan senyawa fosfat berenergi tinggi
* Proses perubahan asetil ko-A → H + CO2
* Proses ini terjadi didalam mitokondria
* Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis
* Oksaloasetat berasal dari asam piruvat
* Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat
KETOSIS
* Degradasi asam lemak → Asetil KoA terjadi di Hati, tetapi hati hanya mengunakan sedikit asetil KoA → akibatnya sisa asetil KoA berkondensasi membentuk Asam Asetoasetat
* Asam asetoasetat merupakan senyawa labil yang mudah pecah menjadi: Asam β hidroksibutirat dan Aseton.
* Ketiga senyawa diatas (asam asetoasetat, asam β hidroksibutirat dan aseton) disebut BADAN KETON.
* Adanya badan keton dalam sirkulasi darah disebut: ketosis
* Ketosis terjadi saat tubuh kekurangan karbohidrat dalam asupan makannya → kekurangan oksaloasetat
* Jika Oksaloasetat menurun → maka terjadi penumpukan Asetil KoA didalam aliran darah → jadi badan keton → keadaan ini disebut KETOSIS
* Badan keton merupakan racun bagi otak → mengakibatkan Coma, karena sering terjadi pada penderita DM → disebut Koma Diabetikum
* Ketosis terjadi pada keadaan :
* Kelaparan
* Diabetes Melitus
* Diet tinggi lemak, rendah karbohidrat
RANTAI RESPIRASI
* H adalah hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH
* H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c →sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + Energi
* Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi
* Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase
Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + Energi
* Proses ini terjadi didalam mitokondria
* Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis
* Oksaloasetat berasal dari asam piruvat
* Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat
KETOSIS
* Degradasi asam lemak → Asetil KoA terjadi di Hati, tetapi hati hanya mengunakan sedikit asetil KoA → akibatnya sisa asetil KoA berkondensasi membentuk Asam Asetoasetat
* Asam asetoasetat merupakan senyawa labil yang mudah pecah menjadi: Asam β hidroksibutirat dan Aseton.
* Ketiga senyawa diatas (asam asetoasetat, asam β hidroksibutirat dan aseton) disebut BADAN KETON.
* Adanya badan keton dalam sirkulasi darah disebut: ketosis
* Ketosis terjadi saat tubuh kekurangan karbohidrat dalam asupan makannya → kekurangan oksaloasetat
* Jika Oksaloasetat menurun → maka terjadi penumpukan Asetil KoA didalam aliran darah → jadi badan keton → keadaan ini disebut KETOSIS
* Badan keton merupakan racun bagi otak → mengakibatkan Coma, karena sering terjadi pada penderita DM → disebut Koma Diabetikum
* Ketosis terjadi pada keadaan :
* Kelaparan
* Diabetes Melitus
* Diet tinggi lemak, rendah karbohidrat
RANTAI RESPIRASI
* H adalah hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH
* H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c →sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + Energi
* Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi
* Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase
Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + Energi
transfer elektron dalam sel
Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O. Tujuan respirasi adalah untuk mendapatkan energi melalui proses glikolisis. Senyawa gula diperoleh dari proses fotosintesis. Butiran amilum yang tersimpan dalam jaringan dan organ penyimpan cadangan makanan akan diubah kembali dalam bentuk glukoa fosfat di dalam sitoplasma sel. Kemudian glukosa fosfat akan dipecah menjadi piruvat dan masuk ke dalam siklus Krebs. Selama glikolisis berlangsung dan dalam siklus Krebs akan dihasilkan gas CO2 yang akan dikeluarkan dari dalam sel. Gas tersebut dengan berdifusi akan terkumpul dalam rongga-rongga antarsel dan bila tekanan telah cukup akan keluar dari jaringan.
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
glukosa oksigen karbon dioksida air
Respirasi seluler adalah proses perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan energi potensial menjadi produk limbah yang berenergi lebih rendah pada tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron.
Rantai transpor elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan glikolisis dan siklus Krebs dan mentransfer elektron dari satu molekul ke molekul lain. Energi yang dilepaskan dari setiap pelepasan elektron tersebut digunakan untuk membuat ATP.
1. SISTEM TRANSPOR ELEKTRON
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
Sistem Transpor Elektron
Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+.
Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektro negatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
10 NADH + 5 O2 10 NAD+ + 10 H2O
2 FADH2 + O2 2 FAD + 2H2O
Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
glukosa oksigen karbon dioksida air
Respirasi seluler adalah proses perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan energi potensial menjadi produk limbah yang berenergi lebih rendah pada tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron.
Rantai transpor elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan glikolisis dan siklus Krebs dan mentransfer elektron dari satu molekul ke molekul lain. Energi yang dilepaskan dari setiap pelepasan elektron tersebut digunakan untuk membuat ATP.
1. SISTEM TRANSPOR ELEKTRON
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
Sistem Transpor Elektron
Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+.
Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektro negatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
10 NADH + 5 O2 10 NAD+ + 10 H2O
2 FADH2 + O2 2 FAD + 2H2O
Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.
peranan enzim koenzym dan logam dalam oksidasi biologi
Oksidase Mengandung Tembaga Sitokrom oksidase merupakan hemoprotein yang tersebar luas dalam banyak jaringan, dengan gugus prostetik heme yang secara khas ditemukan dalam mioglobin, hemoglobin, serta sitrokom lain. Enzim ini merupakan komponem terakhir pada rantai pembawa (carrier) respiratorik yang ditemukan dalam mitokondria dan dengan demikian bertanggung jawab atas reaksi pemindahan elektron yang dihasilkan dari oksidasi molekul substrat oleh dehidrogenase kepada akseptornya yang terakhir, yaitu oksigen. Gas karbon monoksida, sianida, dan hydrogen sulfide 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 sebuah protein tunggal, dan kompleks tersebut dikenal sebagai sitokrom. Oksidase Lain Merupakan Flavoprotein Enzim flavoprotein memiliki flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai gugus prostetiknya. 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 oksidase ini mencakup oksidase asam L-amino, suatu enzim terikat –FMN yang ditemukan dalam ginjal dengan spesifisitas umum untuk deaminasi oksidatif asam L-amino yang terdapat dialam.Enzim xantin oksidase tersebar luas dan terdapat didalam susu,usus halus, ginjal, serta hati. Enzim ini mengandung molibdenum 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 nonheme dan bekerja pada senyawa aldehid serta substret N-heterosiklik.Mekanisme oksidase dan reduksi semua enzim ini bersifat sangat kompleks.meskipun demikian, bukti-bukti menunjukkan bahwa reduksi cincin isoaloksazin berlangsung dalam 2 yahap lewat intermediat.
Langganan:
Postingan (Atom)