OKSIDASI BIOLOGIS

BAB 1

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG MASALAH

Seperti yang telah diketahui bahwa makhluk hidup memerlukan energy yang digunakan untuk pergerakan, pertumbuhan, sintesis biomolekul serta transport ion melintasi membrane sel. Organisme akan menggunakan energy tersebut secara efisien untuk proses hidup. Dalam rangka untuk menghasilkan energy, karbohidrat, lipid, asam amino dengan melalui jalur metabolism yang berbeda akan dipecah dan menghasilkan sejumlah molekul pembawa energy yang selanjutnya melalui proses oksidasi biologi.

Senyawa pembawa energy digolongkan menjadi 2, yaitu 1) low energy phosphates-ADP, AMP, glukosa-1 phosphate- yang bertugas menangkap energy bebas dan high energy phosphates (HEP)–kreatin fosfat, ATP, karbamoil fosfat, GTP, fosfoenol piruvat dan CTP- yang membawa energy tinggi untuk diberikan kepada reaksi biokimia. Terdapat tiga sumber utama senyawa HEP dalam konsevasi energy yaitu dari 1) proses glikolisis, 2) siklus asam sitrat, dan 3) fosforilasi oksidatif.

NADH yang merupakan hasil dari siklus Krebs yang terjadi dalam mitokondria akan digunakan dalam reaksi reduksi untuk menghasilkan ATP yang merupakan molekul pembawa energy melalui proses fosforilasi oksidatif. Banyak manifestasi berkaitan dengan adanya radikal bebas yang merupakan hasil dari proses oksidasi biologi seperti penuaan dini, keganasan, namun mekanisme perjalanan penyakit tersebut masih sulit untuk dijelaskan.

Dari pembelajaran kita mengenai Oksidasi Biologi ini, maka penulis mengharapkan agar kita semua mengetahui bagaimanakah oksidasi biologi dan hal-hal yang berkaitan dengan oksidasi biologi tersebut. Dan dengan mempelajari hal ini, maka penulis mengharapkan agar kita bisa menggunakan oksidasi biologi ini dalam kehidupan sehari-hari.

B.     TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui apakah itu aksidasi biologis dalam biokimia, mengetahui kepentingan aksidasi dalam biomedik dan membahas enzim apa saja yg terlibat di dalamnya.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN

Secara kimiawi, oksidasi di definisikan sebagai pengeluaran electron dan reduksi sebagai penangkapan electron, sebagaimana di lukiskan oleh oksidasi ion fero menjadi feri e (elektron) Fe 2+ ¬ Fe3+ Dengan demikian, oksidasi selalu disertai reduksi aseptor electron. Prinsip ini osidasi – reduksi ini berlaku pada berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi pemahaman sifat oksidasi biologi. kita ketahui bahwa banyak oksidasi biologi dapat berlangsung tanpa peran serta molekul oksigen, misalnya : dehidrogenasi.

Hukum termodinamika I dan II Kaidah pertama termodinamika:

Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya.
Kaidah kedua termodinamika: Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati.

Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi (ΔS), diungkapkan dalam persamaan: ΔG = ΔH – TΔS

Keterangan:

ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut.
Di dalam kondisi reaksi biokimia, mengingat ΔH kurang lebih sama dengan ΔE, perubahan total energi internal di dalam reaksi, hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan:

ΔG = ΔE – TΔS

Jika ΔG bertanda negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi bebas (reaksi eksergonik). Jika ΔG sangat besar, reaksi benar-benar berlangsung sampai selesai dan tidak bisa membalik (irreversibel).

Jika ΔG bertanda positif, reaksi berlangsung hanya jika memperoleh energi bebas (reaksi endergonik). Bila ΔG sangat besar, sistem akan stabil tanpa kecenderungan untuk terjadi reaksi. Peran senyawa fosfat berenergi tinggi dalam penangkapan dan pengalihan energi Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya  Fe3+. matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe2+  organismeàSebaliknya heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks. Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat.

Ada 3 sumber utama yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi.

a.       Fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah sumberterbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.

b.      Glikolisis Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua yang terjadi akibat pembentukan laktat.

c.       Siklus asam sitrat Dalam siklus asam sitrat satu.

B.     KEPENTINGAN OKSIDASI DALAM BIOMEDIS

Pada kepentingan biomedis, fosforilasi oksidatif berguna untuk mempelajari proses obat/racun yg dpt menghambat fosfolirasi oksidatif dan mempelajari kelainan bawaan (miopati,encepalopati, dll).

Pemanfaatan Enzim Sebagai Alat Diagnosis

Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

1.      Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.

Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstrasel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstrasel. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar-besaran. Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:

a.       Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah

b.      Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

c.       Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

2.      Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

a.       Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.

b.      Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.

c.       Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.

3.      Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

a.       Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

b.      Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

Pemanfaatan Enzim Di Bidang Pengobatan

Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan.

1.      Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu. Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. [6] Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida.[7] Adapun defisiensi enzim yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu keadaan di mana penderita mengalami kesulitan penggumpalan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX.[8] Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim-enzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah.

2.      Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian efek yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran pengobatan, dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi di mana enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran.

Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat bersaing. Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah:

a.       Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa (acarbose), di mana akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan.

b.      Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah. Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penumpukan cairan bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan tubuh.

c.       Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II, sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor).

d.      Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II). Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit.

e.       Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan sildenafil. Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma, pentoksifilin digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki relung kapiler, sedangkan sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat.

f.       Penyakit kanker merupakan penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebarannya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6-aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksinase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA).

g.      Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim monoamina oksidase yang mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupakan enzim yang mengalami peningkatan jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.

Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekaligus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme sebagai sasaran kerja antara lain:

a.       Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat.

b.      Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang pecah.

c.       Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat menghambat sintesis protein pada mikroorganisme.

3.      Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor, di mana apabila mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor, sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:

a.       Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menimbulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai β-blocker.

b.      Penggunaan antihistamin untuk tujuan tertentu. Histamin merupakan turunan asam amino histidin yang berperan sangat luas, mulai dari neuromediator, mediator radang pada kapiler, meningkatkan pembentukan dan pengeluaran asam lambung HCl, kontraksi otot polos di bronkus, dan lain-lain. Tidak jarang ketika misalnya terjadi peradangan yang memicu pengeluaran histamin, terjadi efek-efek lain seperti sakit perut dan lain-lain. Untuk itu dikembangkan senyawa spesifik yang mampu bekerja sebagai pesaing histamin, yaitu antihistamin. Dengan adanya antihistamin ini, maka respon yang ditimbulkan akibat kerja histamin dapat ditekan.

C.     ENZIM YANG TERLIBAT DALAM OKSIDASI BIOLOGIS

Enzim yang terlibat dalam proses oksidasi dan reduksi dinamakan oksidoreduktase
dalam uraian berikut, enzim oksidoreduktase dipilah menjadi 4 kelompok, yaitu:

1.      Enzim Okidase

Enzim Oksidase Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen
Enzim oksidase mengatalisis pengeluaran hydrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya. Enzim-enzim tersebut membetuk air atau hydrogen peroksida sebagai produk reaksi.

Sebagi 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.

2.      Dehidrogenase

Dehidrogenase Tidak Dapat Menggunakan Oksigen Sebagai Akseptor Hidrogen
Ada sejumlah besar enzim didalam kelompok ini. Enzim-enzim tersebut melaksanakan 2 fungsi utama:

a.       pemindahan hidrogen dari substrat yang satu kepada substrat yang lain dalam reksi oksidasi-reduksi berpasangan . enzi dehidrogenase ini bersifat sangat spesifik untuk substratnya, tetapi sering memakai koenzim atau pembawa hidrogen yang sama seperti enzim dehidrogenase lain, misal, NAD. Karena reaksi berlangsung reversibel, sifat-sifat ini memudahkan senyawa ekuivalen preduksi dipindahkan secara bebas didalam sel.

b.      sebagai komponem dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

3.      Hidroperoksidase

Enzim Hidroperoksidase Menggunakan Hidrogen Peroksida Atau Peroksida Organik Sebagai Substrat. Ada dua tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini : peroksidase dan katalase. Kedua tipe enzim ini ditemukan baik pada hewan maupun tumbuhan. Enzim hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya. Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkanradikal bebas yang selanjutnya akan merusak membran sel dan keungkinan menimbulkan penyakit kanker serta aterosklerosis.

4.      Oksigenase

Enzim Oksigenase Mengatalisis Pemindahan Langsung Dan Inkorporasi Oksigen Ke Dalam Molekul Substrat. Enzim oksigenase lebih berhubungan dengan sintesis atau penguraian berbagai tipe metabolit dibandingkan mengambil bagian dalam reaksi yang bertujuan memberikan enegi pada sel. Enzim-enzim dlam kelompok ini mengatalisis inkorporasi (penyatuan) oksigen kedalam molekul substrat.peristiwa ini berlangsung melalui 2 tahap :

a.       pengikatan oksigen dengan enzim pada tapak aktif.

b.      reaksi saat oksigen yang terikat direduksi atau dipindahkan kepada substrat.

Rantai Respirasi Dan Fosforilasi Oksidatif

Mitokondria telah mendapatkan nama yang tepat sebagai “pusat tenaga”sel karena di dalam organel inilah berlangsung seagaian besar peristiwa penangkapan energy yang berasal dari oksidasi respiratorik, system daam mitokondria yang memasangkan respirasi dengan proses pembentukan intermediate berenergi tinggi, ATP di sebut Fosforilasi Oksidatif.

1.      Sejumlah Enzim Spesifik bertindak sebagai penanda bagi kompartemen yang dipisahkan oleh membran Mitokondria Mitokondra mempunyai membran eksterna yang bersifat permeabel terhadap sebagian besar Metabolit, membran eksterna yang permeabilitas nya selektif serta tersusun dalam bentuk lipatan atau Krista, serta matriks di dalam membran interna tersebut. Membran eksterna dapat di hilangkan melalui reaksi dengan digitonin dan dikarakterisasi oleh keberadaan monoamine oksidase, asil – koA sintetase, gliserofosfat asiltransferase, serta fosfolipase A 2. Adenilkinase dan keratin kinase ditemukan dalam ruang antar membran. Fosfolipid kardiolipid teronsentrasi di dalam merman interna.

2.      Rantai Respirasi Mengumpul Dan mengoksidasi Sejumlah Zat Ekvalen Pereduksi. Semua energy bermanfaat yang di bebaskan selama oksidasi asam lemak serta asam amino, dan hampir seluruh energy yang di lepaskan dari oksidasi karbohidratterdapat di dalam mitokondria sebagai unsure ekivalen pereduksi (-H atau electron). Mitokondria mengandung seri katalisator yang dikenal sebagai rantai respirasi. Yang mengumpulkan, Mengangkut unsure ekivalen pereduksi dan mengarahkan kepada reaksi dengan oksigen untuk membentuk air. Yang juga terdapat dalam mitokondria adalah rangkaian mesin untuk menangkap energy bebas yang di lepas sebagai fosfat berenergi tinggi. Mitokondria juga mengandung berbagai system enzim yang memang pada dasarnya bertanggaung jawab memproduksi sebagian besar unsure ekuivalen pereduksi , yaitu enzim – enzim β – oksidasi dan siklus asam sitrat. Siklus asam sitrat merupakan metabolism umum terakhir untuk oksidasi semua bahan mekanan utama. Rantai respirasi dalam mitokondria terdiri atas sejumlah pembawa (carier) redoks yang berjalan dari system dehidrogenase spesifik NAD, lewat semua substrat berhubungan dengan rantai respirasi melalui dehidrogenase spesifik NAD; sebagian substrat karena potensial redoksnya lebih positif (missal, fumarat/suksinat) berhubungan langsungdengan protein flavoprotein dehidrogenase, yang pada giliranya akan berhubungan dengan enzim sitikrom pada rantai respirasi. Telah jelas bahwa terdapat sesuatu pembawa tambahan dalam rantai respirasi yang merangkaikan flavoprotein ke sitokrom b, anggota rantai sitokrom yang memiliki potensial redoks paling rendah. Zat ini yang di namakan ubikuinon atau Q (koenzim Q) terdapat di dalam mitokondria dalam bentuk kuinon teroksidasi pada keadaan aerob dan dalam bentuk kuinon tereduksi pada keadaan anaerob. Q merupakan konstituen lipid mitokondria: lipit lipit iterutama terdapat dalam bentuk fosfolipit yang menjadi bagian mitokondria. Di dalam kloroplas. Semua zat ini dicirikan oleh rantai sampai piliisoprenoid. Didalam mitokondria, Q terdapat dalam jumlah sitoikimetrik berlebihan jauh lebih besar disbanding anggota lain respirasi, hal ini sesuai dengan fungsi Q yang bekerja sebagai komponen mobil rantai respirasi yang mengumpulkan unsure ekivalen pereduksi kompleks flavoprotein yang lebih terfiksasi dan mengantarkan kepada sitokrom. Komponen tambahan yang ditemukan dalam sediaan rantai respirasi adalah protein besi – sulfur (FeS ; besi nonhem) Unsur ini berikatan dengan flavonprotein (metaloplavoprotein) dan dengan sitokrom b. sulfur dan za besi dianggap berperan dalam mekanisme oksidoreduksi antara flavin dengan Q yang melibatkan perubahan pada hanya satu e’ tunggal dengan atom besi menjalani oksidoreduksi antara Fe2+ dan Fe3+.enzim dehidrogenase menganalisis proses perpindahan electron dari substrat kepada NAD rantai tersebut. Terdapat beberapa perbedaan dalam menyelenggarakan proses ini asam α – ketopiruvat keteloglutara ,mempunyai system dehidrogenase kompleks yang melibatkan lipoat dan FAD, sebelum electron dipindah kepada NAD rantai respirasi. Pemindahan electron dari enzim dehidrogenase lain seperti L(+)-3-hidroksiasil-KoA. D(-)-3-hidrosibutirat, prolin, glutamat, malat dan isositrat dehidrogenase berPasangan langsung dengan NAD ‘pada rantai respirasi. NADH (reduksi) pada rantai respirasi selanjutnya diksidasidasikan oleh enzim metaloflavoprotein – NADH dehidrogenase. Enzim ini mengandung FeS dan FMN, terikat erat pada rantai respirasi dan menghantarkan unsure ekivalen pereduksi kepada Q. Q juga merupakan titik pengumpulan dalam rantai respirasi bagi unsur – unsur ekivalen pereduksi yang berasal dari substrat lain yang berikatan langsung dengan rantai respirasi lewat enzim flavoprotein dehodrogenase. Substrat ini mencangkup suksinat, kolin, gliserol 3-fosfat, sarkosin, dimetiglisi, dan asil – KoA. Moietas (moiety) flavin semua enzim dehidrogenase ini adalah FAD. Elektron mengalir dari Q, melalui rangkaian sitokrom yang terlihat dalam ke molekul oksigen. Sitokrom tersusun dalam urutan poensial redoks yang meningkat. Gugus terminal sitokrom aa3 (sitokrom oksidase) bertanggung jawab atas penggabungan terakhir sejumlah unsu ekivalen pereduksi dengan molekul oksigen. System enzim ini ternyata mengandung tembaga, suatu komponen yang ditemukan dalam beberapa enzim oksidase.

3.      Rantai respirasi menyediakan sebagian besar energy yang di tangkap di dalam metabolisme ADP merupakan molekul yang ditangkap sebagian energy bebas dalam bentuk fosfat berenergi tinggi, yang di lepas oleh proses katabolisme. ATP yang dihasilkan akan menghanarkan energi. Jadi, ATP dapat disebut sebagai “penukar” energy pada sel. Pada reaksi glikolisis , terjadi pengambilan netto langsung dan gugus fosfat berenergi tinggi , yang setara dengan kurang lebih 103,2 kj/mol glukosa. (secara invivo, ΔG untuk sintesis ATP dari ADP telah dihitung sebesar kurang lebih 51,6 kj/mol sehingga memungkinkan terdapatnya reaktan dalam konsentrasi aktualdi dalam sel. Nilai ini lebih besar dari pada nilai ΔG0 untuk hidrolisis ATP yang diperoleh dibawah konsentrasi standart 1,0 mol/L). karena 1 mol glukosa menghasilkan kurang lebih 2870 kj pada pembakaran sempurna, energy kyang ditangkap fosforilasi dalam proses glikolisis hana sedikit. Berbagai reaksi pada asam simsus asam sitrat pada lintasan terakhir untuk oksidasi lengkap glukosa mencangkup satu tahap fosforilasi, yaitu perubahan suksionil Ko-A menjadi suksinat kyang memungkinkan penangkapan tambahan hanya dua fosfat berenergi tinggi permol glukosa. Semua reaksi fosforilasi yang di uraikan terjadi pada tngkat substrat. Pemeriksaan terhadap mitokondria utuh yang melakukan respirasi mengungkap bahwa kalau substrat teroksidasi lewat enzim dehidrogenase yang terikat NAD dan rantai respirasi, kurang lebih 3 mol fosfat anorganik dan akan diinkorporasikan ke dalam 3 mol ADP untuk membentuk 3 mol ATP per mol O₂ yang di komsusi, yaitu rasio P : Oksidasi = 3.  Sebaliknya kalau substrat dioksidasi melalui dehidrogenase yang terikat flavoprotein , hanya 2 mol ATP yang terbentuk , yaitu P : Oksidasi = 2. Kontrol Respiratorik Menjamn Pasokan ATP Yang Konstan Laju respiratorik mitokondria dapat dikontrol oleh konsentrasi ADP. Hal ini terjadi karena terjadi oksidasi dan fosforilasi berpasangan secara erat dengan kata lain, oksidasi tidak dapat berlangsung lewat ranotai respirasi bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi berlangsung lewat rantai respirasi bila pada saat yang bersamaan tidak terjadi fosorilasi ADP. Chance dan wiliams menyebutkan 5 keadaan yang dapat mengontrol laju respirasi dalam mitokondria. Umumnya, kebanyakan sel dalam kondisi istirahat berada dalam status 4 dan respirasi di control oleh ketersediaan ADP. Jika kita menyelenggarakan kerja, ATP di ubah menjadi ADP. Jika kita menylenggarakan kerja, ATP diubah menjadi ADP ehingga memungkinkan terjadinya lebih banyak resprasi yang pada gilirannya akan memperbaharui persimpanan ATP. Dalam kondisi terentu akan terlihat bahwa konsentrasi fsfat anorganik dapat pula mempengaruhi kecepatan kerja rantai respirasi. Dengan semakan meningkatnya respirasi (seperti terjadinya pada saat olahraga), sel akan mendekati status 3 atau 5 jika kapasitas antai respirasi menjadi jenuh atau jika PO₂ turun dibawah nilai Km untuk sitokrom a₃. terdapatpula kemungkinan bahwa pengangkut ADP/ATP yangmemudahkan pemasukan ADP sitosol ke dalam dan ATP ke luar mitokondria, menjadi suatu penentu kecepatan respirasi mitokondria.

4.      Banyak racun menghambat rantai respirasi Sebagian besar informasi tantang rantai respirasi diperoleh dari penggunaan inhibitor, dan sebaliknya, hal ini telah memberi pengetahan mengenai mekanisme kerja beberapa jenis racun . untuk tujuan deskriptif, inhibitor dapat dibagi menjadi inhibitor untuk rantai respirasi sendiri, inhibitor fosforilasi oksidatif, pemutus pasangan fosforilasi oksidatif. Inhibitor yang menghentikan respirasi dengan menyekat rantai respirasi berkerja pada tiga tempat. Tempat pertaa dihamba oleh olongan barbiturat seperti amobarbitual, anti biotic pirisidin A, dan intektisida serta racun ikan rotenon. Semua inhibitor ini mencegah oksidasi substrat yang berhubungan langsung dengan rantai respirasi lewat enzim dehidrogenaseterikat NAD, dengan menyekat pemindahan dari FeS ke Q. dalam takaran yang cukup, pemberian inhibitor ini secara in vivo akan berakibat fatal. Dimerkaprol dan antimisi A menghambat rantai respirasi antara stokrom b dan sitokrom c. racun klasik seperti H₂S, karbon monoksida serta sianida menghambat sitokrom oksidase dengan demikian dapat menghentikan respirasi secara total. Karboksin dan TCA secara spesifik menghambat dehidrogenase ke Q, sedangkan manolat merupakan inhibitor kompentitif enzim suksinat dehidrogenase. Anti biotic oligomisin menyebabkan penyekatan (blockade) seluruhproses oksidasi dan fosforilasi dalam mitokondria utuh. Pemutusan pasangan (uncoupler) bekerja memisahkan proses oksidasi dalam rantai respirasi dari proses fosforilasi, dan hal ini dapat menjelaskan kerja toksik senyawa – senyawa in vivo. Pemisah kedua proses tersebut akan membuat respirasi tidak terkontrol karena konsentrasi ADP atau P₁ tidak lagi membatasi laju respirasi. Preparat pemutus pasangan yang paling sering di gunakan adalah 2,4 dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa, yaitu dinitrofenol, tetapi juga ada beberapa senyawa lain yang bekerja dengan cara serupa, yaitu dinitrokresol, petakklofenol dan CCCP (in – klorokarbonil sianida fenilhidrazon). Senyawa terakhir ini dimiliki keaktifan sekitar 100 kali lebih besar dari pada keaktifan dinitrofenol.

5.      Enzim ATP Sintase Yang Terletak Pada Membran Membentuk ATP Selisih potensial elektro kimia digunakan untuk menggerakkan enzim ATP sintase dimembran yang akan membentuk ATP pada adanya P1 + ADP dengan demikian tidak ada intermediate berenergi tinggi yang digunakan bersama, baik oleh proses oksidasi maupun fosforilasi seperti di syaratkan dalam hipotesis kimiawi. Tersebar pada permukaan membran interna adalah kompleks yang melaksanakan fosforilasi dan bertanggung jawab atas produksi ATP.

BAB III

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

1.      Reaksi berlangsung spontan bila terjadi pelepasan energi bebas (tG negatif) yaitu reaksi tersebut bersifat eksergonik, dan jika tG positif, reaksi hanya berlangsung bila diperoleh energi bebas, reaksi ini bersifat endergonik.

2.      ATP adalah zat perantara penukar energi bebas, yang merangkaikan proses-proses yang bersifat eksergonik dengan proses-proses yang bersifat endergonik.

3.      Enzym oksidase dan dehidrogenase memiliki peran utama dalam proses rantai pernapasan.

4.      Komplek-komplek enzym dalam rantai pernapasan menggunakan potensial energi dari gradien proton untuk mensintesa ATP dari ADP dan Pi. Dengan demikian jelas terlihat bahwa rangkaian reaksi oksidasi terangkai erat dengan fosforilasi.

5.      Terdapat sejumlah senyawa kimia yang dapat menghambat rangkaian reaksi oksidasi dan peristiwa fosforilasi atau memutus rangkaian oksidasi dan fosforilasi.

6.      Terdapat protein pengangkut khusus untuk perlintasan beberapa ion dan metabolit pada membran mitokondria.

B.     SARAN

Kami yakin dalam penyusunan makalah ini belum begitu sempurna karena kami dalam tahap belajar, maka dari itu kami berharap bagi kawan-kawan semua bisa memberi saran dan usul serta kritikan yang baik dan membangun sehingga makalah ini menjadi sederhana dan bermanfaat dan apabila ada kesalahan dan kejanggalan kami mohon maaf karena kami hanyalah hamba yang memiliki ilmu dan kemampuan yang terbatas.

DAFTAR RUJUKAN

Murray R K, et al. Harper’s Biochemistry 25th ed. Appleton & Lange. America 2000.
Davis S.P., 1985, prinsip-prinsip biokimia, Jakarta (BU II)
Gernida, 1996, Biokimia, Gramedia, jakarta (BA II) 
Lehninger A, Nelson D, Cox M M. Principles of Biochemistry 2nd 1993

http://id.wikipedia.org//w/index.Enzim.25 Maret 2009. Anonim. 2009.

http://openid.claimid.com/fionaangelina. 25 Maret 2009.Anonim. 2009. 

http://id.wikipedia.org//w/index.Nanas.25Maret 2009.Anonim. 2009.

http://id.wikipedia.com//w/index.Pisang. 25 Maret 2009.Anonim. 2009.

Pengaruh Konsentrasi enzim α -amilaseterhadap Sifat fisik dan Organoleptik Filtrat Bubur .             http://lemlit.unila.ac.id//file.25 Maret 2009.Anonim. 2009.

http://kungfichem.blogspot.com/feeds/spots/default. 25 Maret2009. Anonim. 2009.