METABOLISME KARBOHIDRAT I. PENDAHULUAN

Karbohidrat merupakan sumber. Energi utama bagi organisme hidup. Manusia

menggunakan pati sebagai nutrien utama. Pati yang dapat berasal dari beras, jagung, gandum,

singkong, ubi sagu dan lain-lain merupakan polimer dari glukosa yang disintesis oleh

tumbuh- tumbuhan bagi cadangan energi/makan bagi tumbuh-tumbuhan tersebut.

Pada hewan dan manusia, karbohidrat disimpan dalam bentuk glikogen, terutama

dihati (2-8%) dan otot (0.5-1%). Glikogen hati terutama berguna bagi untuk mempertahankan

agar kadar glukosa darah normal (70-90 mg/ml darah), sedangkan glikogen otot bertindak

sebagai penyedia energi untuk keperluan interaksi.

Glukosa digunakan baik oleh organisme anaerob maupun aerob. Pada tahap-tahap

awal jalur katabolisme untuk kedua tipe organisme itu mirip satu sama lain. Organisme

anaerob memecahkan glukosa menjadi senyawa yang lebih sederhana yang tidak dapat

dimetabolisme lebih lanjut, tanpa bantuan oksigen. Sedangkan organisme anaerob selain

memiliki perangkat enzim yang dimiliki oleh organisme dan aerob, juga memiliki

kemampuan lebih yang dapat memecahkannya lebih sempurna, maka energi yang dihasilkan

lebih banyak daripada yang dihasilkan oleh organisme anaerob.

II. RUMUSAN MASALAH

Dalam makalh ini, masalah yang akan dibahas meliputi sebagai berikut.

A. Apa saja jenis karbohidrat?

B. Bagaimana proses metabolisme glukosa?

1. Glikolisis 2. Siklus asam sitrat (TCA) 3. Glikogenesis 4. Metabolisme melalui jalur HMP C. Bgaiman metabolisme saat puasa?

III. PEMBAHASAN

A. JenisK arbohidrat

Karbohidrat merupakan salah satu dari tiga bahan makanan pokok manusia dan

hewan disamping lemak dan protein. Dalam tubuh manusia dan hewan, senyawa ini

merupakan cadangan energi dan tersimpan didalam sel sebagai glikogen. Karbohidrat

terdapat dalam jumlah cukup besar didalam tumbuh-tumbuhan, terutama pada bagian- bagian

yang keras seperti biji, ubi dan kulit.

Karbohidrat sebenarnya bukan nama umum senyawaan kimia yang secara kimiawi

berupa bentuk hidrat dari karbon dan secara empiris mempunyai rumus: (Cn(H2O)n).

Termasuk dalam kelompok senyawa ini misalnya glukosa (C6H12O6) dan sakarosa

(C11H22O11). Terdapat pula senyawa yang tidak mematuhhi rumus umum tersebut seperti

ramnosa dengan rumus molekul (C6H12O5) dan dimasukkan dalam kelompok karbohidrat

karena senyawa ini memiliki sifat-sifat yang sama dengan karbohidrat.

Disamping itu, ternyata dikenal pula banyak senyawa yang memenuhi rumus umum

diatas tetapi tidak masuk dalam kelompok karbohidrat, seperti asam cuka (C2H4O2) dan

asam laktat (C3H6O3).

Berdasarkan sifat hidrolisisnya karbohidatdapat dibagi menjad empat golongan, yaitu: 1. Monosakarida

Monosakarida dikenal sebagai bentuk paling sederhana dari karbohidrat dan karena

monosakarida umumnya memiliki rasa manis, maka senyawa ini disebut juga sebagai “gula

sederhana”. Contohnya: glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

Monosakarida merupakan karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis dan tidak

kehilangan sifat gulanya. Golongan monosakarida ini biasanya dikelompokkan dalam triosa,

tetrafosfat, pentosaheksosa, dan heptosa. Disakarida merupakan karbohidrat yang bila

dihidrolisis menghasilkan dua monosakarida yang sama atau berbeda. Contohnya adalah

sukrosa yang jika dihidrolisis akan menghasilkan glukosa dan fruktosa.

2. Oligosakarida

Senyawa ini terdiri atas dua buah atau lebih monosakarida yang dengan pengaruh

asam senyawa ini dapat mengalami hidrolisa menjadi bentuk-bentuk monosakarida

penyusunnya. Oligosakarida merupakan karbohidrat yang bila dihidrolisis menghasilkan tiga

hingga sepuluh monosakarida. Bila senyawa ini terdiri dari dua monosakarida penyusun,

disebut disakarida, dan apabila terdiri dari tiga penyusun disebut trisakarida dan seterusnya.

Contohnya: sakarosa, maltosa, dan laktosa.

3. Glukosida

Senyawa ini merupakan turunan karbohidrat, tersusun atas molekul-molekul gula dan

molekul-molekul non gula yang tergabung satu sama lain dengan ikatan glukosida.

Contohnya: metilglukosida.

4. Polisakarida

Senyawa polisakarida merupakan gabungan dari banyak molekul monosakarida

dengan ikatan glukosakarida. Sebenarnya oligosakarida merupakan polisakarida sederhana,

tetapi tidak terdapat batas yang jelas antara oligosakarida dan polisakarida.Polisakarida

merupakan polimer monosakarida yang memiliki bobot molekul yang tinggi. Bila dihidrolisis

akan menghasilkan lebih dari sepuluh monosakarida, senyawa yang termasuk dalam

golongan ini adalah pati, dekstrin, dan sellulosa.1

Tabel tpe dan komponen karbohidrat Tipe komponen sumber Polisakarida, pati, dekstrin D-glukosa

Biji-bijian, umbi-umbian, kacang-kacangan, tebu, bit

Selulosa D-glukosa Dinding sel dan serat tanaman Glikogen D-glukosa Hati, jaringan hewan,

jagung Hemiselulosa L-arabinosa, D-xylosa, L-rhamnosa, D-galaktosa, Dinding sel dan serat tanaman, biji-bijian, 1ht t p:/ / www.bl ogpri badi .com / 2009/ 07/ karbohi drat .ht m Metabolisme Karbohidrat 1. Glikolisis

Baik dalam keadaan anaerob maupun aerob, glukosa diubah menjadi privat melalaui

serangkaian reaki glikolisis. Dalam keadaan anaerob piuvat dikonversi menjadi asam lakta

atau alkohol sedangkan dalam keadaan aerob piravat dikonversi menjadi asetil KoA yang

kemudian masuk dalam jalur asam trikarboksilat.

Sedangkan serangkaian reaksi yang terjadi berurutan dalam jalur EMP untuk

mengkonversi glukosa menjadi asam privat yang secara garis besar dapat dikelompokkan

dalam dua tahap, yaitu tahap perubahan glukosa menjadi triosa fosfat (yang memerlukan

energi kemia) dan tahap perubahan triofo fosfat menjadi asam privat sambil melepaskan

energi kimia ke lingkungannya.

a. Isomerasi Glukosa 6-Fosfat

Reaksi berikutnya adalah reaksi isomerasasi glukosa menjadi frutkosa 6-faosfat.

Reaksi ini dan sebaliknya dikatalisis enzim fosfo glukoisomerase (∆G = + 1400 kalori, pH 7)

Kkstb = 0,5.

b. Fosforealasi Frutkosa -6-Fosfat Menjadi Frutkosa 1,6 Difosfat Pada reaksi tahap ketiga ini dikatalisis oleh fosfo-fruktosakinase.

Tahap ini merupakan tahap reaksi penting untuk pengendalian metabolisme karena

enzim ini adalah enzim allosterik yang dapat dipengaruhi oleh beberapa metabolit umum.

Kelebihan ATP ataupun asam sitrat dapat menghambat enzim fosfofruktokinase ini.

Sebaliknya AMP, ADP, dan Fruktosa 6-P dapat menstimulasi enzim. Enzim ini memerlukan

ion Mg2+ sebagai kfaktor dan memiliki berat molekul yang sangat tinggi (± 360.000) dan

terdiri dari 4 sub unit).

c. Pembentukan Trio Fosfat

Reaksi berikutnya menyangkut pemotongan glukosa 1,6 – difosfat dengan

membentuk dua triosa fosfat: dihidroksi aseton fasfat dan D-gliseraldehida -3- fosfat. Enzim

yang mengkatalisis reaksi ini adalah aldolase, yang diisolasi pertama kali oleh “Warburg”

kini diketahui banyak ditemukan di alam.

Garapan yang didapat dari oksidasi aldehida menjadi asam karboksilat disimpan dalam bentuk gugus asil fosfat:1-3 difosfogliserat. Enzim yang berperan adalah 2.Siklus krebs

Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah

reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat.

Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama

dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk

asam sitrat.

Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentukasam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri

dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan

penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat

mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi

NADH, dan melepaskan satu molekul (CO2) dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca:

asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul

(CO2), dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+

menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan

membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A

1. PROSES GLIKOLISIS

Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :

1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.2. Produksi piruvat

3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.

Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat. Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.

Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen.

Regenerasi NAD+ oleh piruvat.Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6–fosfat.

Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6–fosfat diubah menjadi fruktosa 6–fosfat :

Fruktosa 6–fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6–difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6–fosfat menjadi fruktosa 1, 6–difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6–fosfat menjadi 1,6–difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis.Fruktosa 1,6–difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3–fosfat. Hanya gliseraldehid 3–fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3–fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3–fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan.Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3–fosfat menjadi 1,3–difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron

dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3–difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis.Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3–Fosfogliserat :

Produk reaksi ini, yaitu 2–Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat.Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP.Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis.Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :1. Terbentuk dua molekul piruvat.2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan).

Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :

1. Glukosa Glukosa 6-fosfat

2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat

3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat

4. Fruktosa 1,6–difosfat

Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat

5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat

6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat

7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat

8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat

9. Fosfoenolpiruvat piruvat

Contoh proses glikolisis itu sendiri terjadi pada Glikolisis pada sel ragi dan glikolisis pada sel darah merah.

A. Glikolisis pada Sel RagiPada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa.

Reaksi Glukosa + Benedict

2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O(endapan)

b. Glikolisis pada Sel Darah Merah

Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2).Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat

dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2

Reaksi Peragian

Reaksi Fermentasi Asam Laktat

Prosesnya :1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis)

2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat

Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat8 ATP – 2 NADH2 = 8 – 2 (3 ATP) = 2 ATP

2. GlikolisisPosted: 10 Maret 2010 by DELTA FORCE in Anatomi

8

Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa +-lisis degradasi) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6, menjadi piruvat, CH3COCOO-+ H +. Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida).

Glikolisis adalah urutan tertentu yang melibatkan sepuluh sepuluh reaksi antara senyawa (salah satu langkah yang melibatkan dua zat antara). The intermediet memberikan entry point untuk glikolisis. Sebagai contoh, sebagian besar monosakarida, seperti fruktosa, glukosa, dan galaktosa, dapat dikonversi ke salah satu peralihan ini. The intermediet mungkin juga akan langsung berguna. Sebagai contoh, antara dihydroxyacetone fosfat adalah sumber yang mengkombinasikan gliserol dengan asam lemak untuk membentuk lemak. (Pathmanaban)

Glikolisis adalah dianggap sebagai pola dasar yang universal jalur metabolisme. Terjadi, dengan variasi, di hampir semua organisme, baik aerobik dan anaerobik. Lebar terjadinya glikolisis mengindikasikan bahwa ini merupakan salah satu yang dikenal paling kuno metabolisme.

Jenis yang paling umum glikolisis adalah Embden-Meyerhof-Parnus jalur, yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof dan Parnus. Glikolisis juga mengacu pada jalur-jalur lainnya, seperti jalur Entner-Doudoroff. Namun, diskusi di sini akan dibatasi pada jalur Embden-Meyerhof.

GlikolisisPosted: 10 Maret 2010 by DELTA FORCE in Anatomi

8

Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa +-lisis degradasi) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6, menjadi piruvat, CH3COCOO-+ H +.

Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida).

Glikolisis adalah urutan tertentu yang melibatkan sepuluh sepuluh reaksi antara senyawa (salah satu langkah yang melibatkan dua zat antara). The intermediet memberikan entry point untuk glikolisis. Sebagai contoh, sebagian besar monosakarida, seperti fruktosa, glukosa, dan galaktosa, dapat dikonversi ke salah satu peralihan ini. The intermediet mungkin juga akan langsung berguna. Sebagai contoh, antara dihydroxyacetone fosfat adalah sumber yang mengkombinasikan gliserol dengan asam lemak untuk membentuk lemak. (Pathmanaban)

Glikolisis adalah dianggap sebagai pola dasar yang universal jalur metabolisme. Terjadi, dengan variasi, di hampir semua organisme, baik aerobik dan anaerobik. Lebar terjadinya glikolisis mengindikasikan bahwa ini merupakan salah satu yang dikenal paling kuno metabolisme.

Jenis yang paling umum glikolisis adalah Embden-Meyerhof-Parnus jalur, yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof dan Parnus. Glikolisis juga mengacu pada jalur-jalur lainnya, seperti jalur Entner-Doudoroff. Namun, diskusi di sini akan dibatasi pada jalur Embden-Meyerhof.

GlikolisisPosted: 10 Maret 2010 by DELTA FORCE in Anatomi

8

Glikolisis (dari glycose, istilah yang lebih tua untuk glukosa +-lisis degradasi) adalah yang mengubah jalur metabolisme glukosa, C6H12O6, menjadi piruvat, CH3COCOO-+ H +. Energi bebas dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk membentuk senyawa energi tinggi, ATP (adenosin trifosfat) dan NADH (dikurangi nikotinamid adenin dinukleotida).

Glikolisis adalah urutan tertentu yang melibatkan sepuluh sepuluh reaksi antara senyawa (salah satu langkah yang melibatkan dua zat antara). The intermediet memberikan entry point untuk glikolisis. Sebagai contoh, sebagian besar monosakarida, seperti fruktosa, glukosa, dan galaktosa, dapat dikonversi ke salah satu peralihan ini. The intermediet mungkin juga akan langsung berguna. Sebagai contoh, antara dihydroxyacetone fosfat adalah sumber yang mengkombinasikan gliserol dengan asam lemak untuk membentuk lemak. (Pathmanaban)

Glikolisis adalah dianggap sebagai pola dasar yang universal jalur metabolisme. Terjadi, dengan variasi, di hampir semua organisme, baik aerobik dan anaerobik. Lebar terjadinya glikolisis mengindikasikan bahwa ini merupakan salah satu yang dikenal paling kuno metabolisme.

Jenis yang paling umum glikolisis adalah Embden-Meyerhof-Parnus jalur, yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof dan Parnus. Glikolisis juga mengacu pada jalur-jalur lainnya, seperti jalur Entner-Doudoroff. Namun, diskusi di sini akan dibatasi pada jalur Embden-Meyerhof.

Gambaran

Keseluruhan reaksi glikolisis adalah:

D-[Glucose] [Pyruvate]+ 2 [NAD]+ + 2 [ADP] + 2 [P]i

2 + 2 [NADH] + 2 H+

+ 2 [ATP] + 2 H2O

Penggunaan simbol dalam persamaan ini membuatnya tampak tidak seimbang berkenaan dengan atom oksigen, hidrogen atom dan biaya. Atom keseimbangan dijaga oleh dua fosfat (Pi) kelompok [3]:

Masing-masing ada dalam bentuk fosfat hidrogen anion (HPO42-), disosiasi untuk berkontribusi 2 H + secara keseluruhan

Masing-masing membebaskan atom oksigen ketika mengikat ke ADP (adenosin difosfat) molekul, menyumbang 2 O keseluruhan

Biaya diimbangi oleh perbedaan antara ADP dan ATP. Dalam lingkungan selular ketiga kelompok hidroksi ADP terdisosiasi menjadi-O-dan H +, memberikan ADP3-, dan ion ini cenderung berada dalam ikatan ionik dengan Mg2 +, memberikan ADPMg-. ATP berperilaku secara identik kecuali bahwa ia memiliki empat kelompok hidroksi, memberikan ATPMg2-. Ketika perbedaan ini bersama dengan biaya sebenarnya pada dua gugus fosfat dianggap bersama-sama, tuduhan bersih -4 di setiap sisi yang seimbang.

Untuk fermentations anaerobik sederhana, metabolisme dari satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat memiliki hasil bersih dua molekul ATP. Sebagian besar sel kemudian akan melakukan reaksi lebih lanjut untuk ‘membayar’ yang digunakan NAD + dan menghasilkan produk akhir dari etanol atau asam laktat. Banyak bakteri menggunakan senyawa anorganik sebagai akseptor hidrogen untuk meregenerasi NAD +.

Sel melakukan respirasi aerobik lebih mensintesis ATP, tetapi bukan sebagai bagian dari glikolisis. Ini reaksi aerobik lebih lanjut menggunakan piruvat dan NADH + H + dari glikolisis. Eukariotik respirasi aerobik tambahan menghasilkan kira-kira 34 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa, namun sebagian besar diproduksi oleh mekanisme yang sangat berbeda pada tingkat substrat fosforilasi dalam glikolisis.

Produksi energi yang lebih rendah, per glukosa, respirasi anaerob relatif terhadap respirasi aerobik, menghasilkan fluks yang lebih besar melalui jalur di bawah hipoksia (oksigen rendah) kondisi, kecuali alternatif sumber-oxidizable anaerobik substrat, seperti asam lemak, yang ditemukan.

Pada tahun 1860 Louis Pasteur menemukan bahwa mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk fermentasi. Pada tahun 1897 Eduard Buchner menemukan bahwa ekstrak dari sel-sel tertentu dapat menyebabkan fermentasi. Pada tahun 1905 Arthur Harden dan William Young bertekad bahwa peka panas tinggi berat molekul-fraksi subselular (enzim) dan tidak peka panas rendah sitoplasma berat molekul-fraksi (ADP, ATP dan NAD + dan kofaktor lainnya) yang diperlukan bersama-sama untuk fermentasi untuk melanjutkan. Rincian jalur akhirnya ditentukan oleh 1940, dengan masukan utama dari Otto Meyerhof dan beberapa tahun kemudian oleh Luis Leloir. Kesulitan terbesar dalam menentukan seluk-beluk jalur itu karena seumur hidup yang sangat pendek dan kondisi mapan rendah konsentrasi pada peralihan dari glikolitik reaksi cepat.

Urutan Reaksi

Tahap persiapan

Lima langkah pertama dianggap sebagai persiapan (atau investasi) fase sejak mereka mengkonsumsi energi untuk mengubah glukosa menjadi dua tiga-karbon gula fosfat.

Langkah pertama dalam glikolisis adalah fosforilasi glukosa oleh sebuah keluarga enzim yang disebut hexokinases untuk membentuk glukosa 6-fosfat (G6P). Reaksi ini mengkonsumsi ATP, tetapi ia bertindak untuk menjaga konsentrasi glukosa rendah, terus-menerus mempromosikan transportasi glukosa ke dalam sel melalui membran plasma transporter. Selain itu, blok glukosa dari bocor keluar – kekurangan sel transporter untuk G6P. Glukosa mungkin alternatif dapat dari phosphorolysis atau hidrolisis pati intraselular atau glikogen.

D-Glucose (Glc) Hexokinase (HK)a transferase

α-D-Glucose-6-phosphate (G6P)

ATP H+ + ADP

Pada hewan, sebuah isozyme dari heksokinase disebut glukokinase juga digunakan dalam hati, yang memiliki afinitas yang jauh lebih rendah untuk glukosa (Km di sekitar glycemia normal), dan berbeda dalam peraturan properti. Afinitas substrat yang berbeda dan peraturan alternatif enzim ini merupakan cerminan dari peran hati dalam menjaga kadar gula darah.

Kofaktor: Mg2 +

G6P kemudian disusun kembali menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) oleh glukosa fosfat isomerase. Fruktosa juga dapat memasukkan jalur glikolitik oleh fosforilasi pada titik ini.

α-D-Glucose 6-phosphate (G6P)

Phosphoglucose isomerase

an isomerase

β-D-Fructose 6-phosphate (F6P)

Perubahan dalam struktur adalah isomerization, di mana telah G6P dikonversikan ke F6P. Membutuhkan reaksi enzim, phosphohexose isomerase, untuk melanjutkan. Reaksi ini reversibel secara bebas di bawah kondisi sel normal. Namun, sering didorong ke depan karena konsentrasi rendah F6P, yang terus-menerus dikonsumsi selama langkah berikutnya glikolisis. Kondisi F6P tinggi konsentrasi reaksi ini mudah berjalan terbalik. Fenomena ini dapat dijelaskan melalui Prinsip Le Chatelier.

Pengeluaran energi ATP lain dalam langkah ini adalah dibenarkan dalam 2 cara: The glikolitik proses (sampai dengan langkah ini) sekarang ireversibel, dan energi disediakan mendestabilkan molekul. Karena reaksi dikatalisis oleh fosfofruktokinase 1 (PFK-1) adalah penuh semangat sangat menguntungkan, pada dasarnya tidak dapat diubah, dan jalur yang berbeda harus digunakan untuk melakukan konversi selama glukoneogenesis sebaliknya. Hal ini membuat reaksi titik regulasi kunci (lihat di bawah). Ini juga merupakan langkah rate limiting.

β-D-Fructose 6-phosphate (F6P)

phosphofructokinase (PFK-1)

a transferase

β-D-Fructose 1,6-bisphosphate (F1,6BP)

ATP H+ + ADP

Reaksi yang sama juga dapat dikatalisis oleh pyrophosphate tergantung fosfofruktokinase (PFP atau PPI-PFK), yang ditemukan di sebagian besar tumbuhan, beberapa bakteri, archea dan protista tetapi tidak pada hewan. Enzim ini menggunakan pyrophosphate (PPI) sebagai donor fosfat, bukan ATP. Ini merupakan reaksi reversibel, meningkatkan fleksibilitas glikolitik metabolisme. Sebuah jarang ADP-PFK tergantung varian enzim telah diidentifikasi dalam archaean spesies.

Kofaktor: Mg2 +

Mendestabilisasi molekul dalam reaksi sebelumnya memungkinkan cincin heksosa untuk dibagi oleh aldolase menjadi dua triose gula, dihydroxyacetone fosfat, keton, dan gliseraldehida 3-fosfat, aldehida. Ada dua kelas aldolases: kelas I aldolases, hadir pada hewan dan tumbuhan, dan kelas II yang hadir dalam aldolases jamur dan bakteri; kedua kelas menggunakan berbagai mekanisme yang ketosa berlayar padanya cincin.

β-D-Fructose 1,6-bisphosphate (F1,6BP)

fructose bisphosphate

aldolase (ALDO)a lyase

D-glyceraldehyde 3-phosphate

(GADP)

dihydroxyacetone phosphate (DHAP)

+

Cepat Triosephosphate isomerase fosfat dengan interconverts dihydroxyacetone gliseraldehida 3-fosfat (GADP) yang keluar lebih jauh ke dalam glikolisis. Hal ini menguntungkan, karena mengarahkan dihydroxyacetone fosfat ke jalur yang sama seperti gliseraldehida 3-fosfat, menyederhanakan peraturan.

Dihydroxyacetone phosphate (DHAP)

triosephosphate isomerase (TPI)

an isomerase

D-glyceraldehyde 3-phosphate (GADP)

Pay-off fase

Paruh kedua glikolisis dikenal sebagai fase off bayar, ditandai dengan keuntungan bersih dari molekul yang kaya energi ATP dan NADH. Sejak glukosa mengarah pada dua triose gula dalam tahap persiapan, masing-masing reaksi dalam fase membayar-off terjadi dua kali per glukosa molekul. Ini menghasilkan 2 molekul NADH dan 4 ATP molekul, mengarah ke keuntungan bersih dari 2 molekul NADH dan 2 molekul ATP dari jalur glikolitik per glukosa.

Para triose gula adalah dehydrogenated dan anorganik fosfat ditambahkan kepada mereka, membentuk 1,3-bisphosphoglycerate.

Hidrogen digunakan untuk mengurangi dua molekul NAD +, pembawa hidrogen, untuk memberikan NADH + H + untuk setiap triose.

glyceraldehyde 3-phosphate (GADP)

glyceraldehyde phosphate dehydrogenase (GAPDH)

an oxidoreductase

D-1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG)

NAD+ + Pi NADH + H+

Atom hidrogen keseimbangan dan keseimbangan muatan keduanya dipertahankan karena fosfat (Pi) kelompok benar-benar ada dalam bentuk anion fosfat hidrogen (HPO42-) yang berdisosiasi untuk memberikan kontribusi tambahan ion H + dan memberikan tuduhan -3 bersih pada kedua belah pihak.

Langkah ini adalah transfer enzim gugus fosfat dari 1,3-bisphosphoglycerate ke ADP oleh phosphoglycerate kinase, membentuk ATP dan 3-phosphoglycerate. Pada langkah ini, glikolisis telah mencapai titik impas: 2 molekul ATP dikonsumsi, dan 2 molekul baru kini telah disintesis. Langkah ini, salah satu dari dua tingkat fosforilasi substrat-langkah, memerlukan ADP; demikian, ketika sel telah banyak ATP (dan sedikit ADP), reaksi ini tidak

terjadi. ATP meluruh karena relatif cepat jika tidak dimetabolisme, ini peraturan penting titik di jalur glikolitik.

1,3-bisphosphoglycerate (1,3-BPG)

phosphoglycerate kinase (PGK)

a transferase

3-phosphoglycerate (3-P-G)

ADP ATP

phosphoglycerate kinase (PGK)

ADP benar-benar ada sebagai ADPMg-dan ATP sebagai ATPMg2-, menyeimbangkan -5 pungutan di kedua belah pihak.

Kofaktor: Mg2 +

Mutase sekarang Phosphoglycerate bentuk 2-phosphoglycerate.

3-phosphoglycerate (3PG)phosphoglycerate mutase (PGM)

a mutase2-phosphoglycerate (2PG)

Enolase berikutnya phosphoenolpyruvate bentuk dari 2-phosphoglycerate.

Kofaktor: 2 Mg2 +: satu “konformasi” ion untuk berkoordinasi dengan kelompok karboksilat substrat, dan satu “katalis” ion yang berpartisipasi dalam dehidrasi.

2-phosphoglycerate (2PG)enolase (ENO)

a lyasephosphoenolpyruvate (PEP)

H2O

enolase (ENO)

Sebuah akhir fosforilasi tingkat substrat sekarang membentuk molekul molekul piruvat dan ATP melalui enzim piruvat kinase. Ini berfungsi sebagai peraturan tambahan langkah, mirip dengan langkah kinase phosphoglycerate.

Kofaktor: Mg2 +

phosphoenolpyruvate (PEP)pyruvate kinase (PK)

a transferasepyruvate (Pyr)

ADP + H+ ATP

Regulasi

Glikolisis diatur dengan memperlambat atau mempercepat langkah-langkah tertentu dalam jalur glikolisis. Hal ini dicapai dengan menghambat atau mengaktifkan enzim yang terlibat. Langkah-langkah yang diatur dapat ditentukan dengan menghitung perubahan energi bebas, ΔG, untuk setiap langkah. Jika langkah produk dan reaktan dalam kesetimbangan, maka langkah diasumsikan tidak dapat diatur. Karena perubahan energi bebas adalah nol untuk sistem pada kesetimbangan, setiap langkah dengan perubahan energi bebas mendekati nol tidak sedang diatur. Jika langkah yang sedang diatur, maka langkah itu tidak menghasilkan konversi Enzim adalah reaktan menjadi produk secepat itu bisa, mengakibatkan tumpukan reaktan, yang akan dikonversikan ke produk jika enzim beroperasi lebih cepat. Karena reaksi ini thermodynamically menguntungkan, perubahan energi bebas untuk langkah akan negatif. Sebuah langkah dengan perubahan negatif besar energi bebas diasumsikan diatur.

Perubahan energi bebas

Perubahan energi bebas, ΔG, untuk setiap langkah dalam jalur glikolisis dapat dihitung menggunakan ΔG = ΔG ° ‘+ RTln Q, di mana Q adalah reaksi hasil bagi. Ini membutuhkan pengetahuan yang konsentrasi metabolit. Semua nilai-nilai ini tersedia untuk eritrosit, dengan pengecualian konsentrasi NAD + dan NADH. Rasio NAD + menjadi NADH adalah sekitar 1, yang mengakibatkan konsentrasi ini membatalkan dalam reaksi hasil bagi. (Sejak NAD + dan NADH terjadi pada sisi berlawanan reaksi, satu akan di pembilang dan yang lain dalam penyebut.)

Menggunakan konsentrasi diukur setiap langkah, dan standar perubahan energi bebas, yang sebenarnya perubahan energi bebas dapat dihitung.

energi bebas dapat dihitung.

Concentrations of metabolites in erythrocytes [6] Compound Concentration / mM

glucose 5.0glucose-6-phosphate 0.083fructose-6-phosphate 0.014fructose-1,6-bisphosphate 0.031dihydroxyacetone phosphate 0.14glyceraldehyde-3-phosphate 0.0191,3-bisphosphoglycerate 0.0012,3-bisphosphoglycerate 4.03-phosphoglycerate 0.122-phosphoglycerate 0.03phosphoenolpyruvate 0.023pyruvate 0.051ATP 1.85ADP 0.14Pi 1.0

The change in free energy for each step of glycolysis estimated from the concentration of metabolites in a erythrocyte.

Change in free energy for each step of glycolysis

Step ReactionΔG°’ /

(kJ/mol)ΔG /

(kJ/mol)1 glucose + ATP4- → glucose-6-phosphate2- + ADP3- + H+ -16.7 -342 glucose-6-phosphate2- → fructose-6-phosphate2- 1.67 -2.9

3fructose-6-phosphate2- + ATP4- → fructose-1,6-bisphosphate4- + ADP3- + H+ -14.2 -19

4fructose-1,6-bisphosphate4- → dihydroxyacetone phosphate2- + glyceraldehyde-3-phosphate2- 23.9 -0.23

5dihydroxyacetone phosphate2- → glyceraldehyde-3-phosphate2- 7.56 2.4

6glyceraldehyde-3-phosphate2- + Pi

2- + NAD+ → 1,3-bisphosphoglycerate4- + NADH + H+ 6.30 -1.29

71,3-bisphosphoglycerate4- + ADP3- → 3-phosphoglycerate3- + ATP4- -18.9 0.09

8 3-phosphoglycerate3- → 2-phosphoglycerate3- 4.4 0.839 2-phosphoglycerate3- → phosphoenolpyruvate3- + H2O 1.8 1.110 phosphoenolpyruvate3- + ADP3- + H+ → pyruvate- + ATP4- -31.7 -23.0

Dari mengukur konsentrasi metabolit fisiologis dalam eritrosit tampak bahwa sekitar tujuh langkah dalam glikolisis berada dalam kesetimbangan untuk tipe sel. Tiga dari langkah-langkah-yang dengan besar perubahan energi bebas negatif-tidak berada dalam kesetimbangan dan disebut sebagai ireversibel; langkah-langkah seperti itu sering tunduk pada peraturan.

Langkah 5 pada gambar akan ditampilkan di belakang langkah-langkah lain, karena langkah itu merupakan reaksi samping yang dapat menurunkan atau meningkatkan konsentrasi menengah, gliseraldehida-3-fosfat. Senyawa yang dikonversikan ke dihydroxyacetone fosfat oleh enzim, triose fosfat isomerase, yang merupakan enzim catalytically sempurna; laju begitu cepat sehingga reaksi dapat diasumsikan dalam kesetimbangan. Fakta bahwa ΔG tidak nol menunjukkan bahwa konsentrasi yang sebenarnya dalam eritrosit tidak akurat diketahui.

Biokimia logika

dia adanya lebih dari satu titik peraturan menunjukkan bahwa peralihan antara titik-titik masuk dan keluar jalur glikolisis oleh proses lain. Sebagai contoh, dalam langkah diatur pertama, heksokinase mengkonversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Daripada terus melalui jalur glikolisis, perantara ini dapat diubah menjadi molekul glukosa penyimpanan, seperti glikogen atau pati. Reaksi sebaliknya, meruntuhkan, misalnya, glikogen, terutama menghasilkan glukosa-6-fosfat; sangat sedikit glukosa bebas terbentuk dalam reaksi. Glukosa-6-fosfat yang dihasilkan dapat memasukkan glikolisis setelah titik kontrol pertama.

Diatur kedua langkah (langkah ketiga glikolisis) fosfofruktokinase mengkonversi fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1 ,6-bisphosphate, yang kemudian diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat dan dihydroxyacetone fosfat. Dihydroxyacetone fosfat yang dapat dihilangkan dari glikolisis oleh konversi menjadi gliserol-3-fosfat, yang dapat digunakan untuk membentuk trigliserida. Sebaliknya, trigliserida dapat dibagi menjadi asam lemak dan gliserol; yang terakhir, pada gilirannya, dapat dikonversi ke dihydroxyacetone fosfat, yang dapat masuk glikolisis setelah titik kontrol kedua.

Regulasi

Ketiga enzim diatur heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase.

Fluks melalui jalur glikolitik disesuaikan dalam menanggapi kondisi baik di dalam maupun di luar sel. Laju di hati diatur untuk memenuhi kebutuhan selular utama: (1) produksi ATP, (2) penyediaan biosintetik blok bangunan untuk reaksi, dan (3) untuk menurunkan glukosa darah, salah satu fungsi utama hati. Ketika gula darah turun, glikolisis dihentikan di hati untuk memungkinkan proses kebalikannya, glukoneogenesis. Dalam glikolisis, reaksi dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase secara efektif ireversibel pada kebanyakan organisme. Dalam jalur metabolisme, seperti situs berpotensi enzim kontrol, dan ketiganya enzim melayani tujuan ini dalam glikolisis.

Hexokinase

Pada hewan, peraturan kadar glukosa darah oleh hati adalah bagian vital dari homeostasis. Dalam sel hati, ekstra G6P (glukosa-6-fosfat) dapat dikonversi menjadi G1P untuk konversi glikogen, atau itu alternatif dikonversi oleh glikolisis menjadi asetil-KoA dan kemudian sitrat. Kelebihan citrate diekspor ke sitosol, dimana ATP sitrat lyase akan diperbarui asetil-KoA dan OAA. Asetil-KoA yang kemudian digunakan untuk sintesis asam lemak dan kolesterol sintesis, dua cara penting pemanfaatan kelebihan glukosa bila konsentrasi yang tinggi dalam darah. Hati mengandung heksokinase dan glukokinase; catalyses yang terakhir fosforilasi glukosa untuk G6P dan tidak dihambat oleh G6P. Jadi memungkinkan glukosa untuk dikonversi menjadi glikogen, asam lemak, dan kolesterol bahkan ketika kegiatan heksokinase rendah. Hal ini penting ketika kadar glukosa darah tinggi. Selama hipoglikemia, yang glikogen dapat diubah kembali ke G6P dan kemudian dikonversi menjadi glukosa oleh enzim spesifik hati-glukosa 6-fosfatase. Reaksi balik ini adalah peran penting sel hati untuk menjaga tingkat gula darah selama puasa. Ini penting untuk fungsi otak, karena otak menggunakan glukosa sebagai sumber energi dalam sebagian besar kondisi.

Phosphofructokinase

Fosfofruktokinase adalah titik kontrol penting dalam jalur glikolitik, karena merupakan salah satu langkah ireversibel dan memiliki alosterik kunci efektor, AMP dan fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP).

Fruktosa 2,6-bisphosphate (F2, 6BP) adalah penggerak yang sangat ampuh fosfofruktokinase (PFK-1) yang disintesis ketika F6P difosforilasi oleh fosfofruktokinase kedua (PFK2). Dalam hati, ketika gula darah rendah dan glukagon mengangkat cAMP, PFK2 difosforilasi oleh protein kinase A. inactivates PFK2 fosforilasi, dan domain lain protein ini akan menjadi aktif sebagai fruktosa 2,6-bisphosphatase, yang mengubah F2, 6BP kembali ke F6P . Baik

glukagon dan epinefrin menyebabkan tingginya kadar cAMP dalam hati. Hasil dari tingkat yang lebih rendah hati fruktosa-2 ,6-bisphosphate penurunan dalam kegiatan fosfofruktokinase dan peningkatan kegiatan fruktosa 1,6-bisphosphatase, sehingga glukoneogenesis (dasarnya “glikolisis secara terbalik”) lebih disukai. Hal ini konsisten dengan peranan hati dalam situasi seperti itu, karena tanggapan dari hati hormon ini adalah untuk melepaskan glukosa ke dalam darah.

ATP bersaing dengan AMP untuk efektor alosterik situs di PFK enzim. Konsentrasi ATP di dalam sel lebih tinggi daripada AMP, biasanya 100-kali lipat lebih tinggi, tetapi konsentrasi ATP tidak berubah lebih dari sekitar 10% di bawah kondisi fisiologis, sedangkan 10% penurunan hasil ATP dalam sebuah 6-kali lipat di AMP. Dengan demikian, relevansi ATP sebagai efektor alosterik dipertanyakan. Peningkatan AMP adalah sebuah konsekuensi dari penurunan biaya energi dalam sel.

Citrate menghambat fosfofruktokinase saat diuji in vitro dengan meningkatkan efek penghambatan ATP. Namun, diragukan bahwa ini adalah efek yang berarti in vivo, karena dalam sitosol sitrat terutama dimanfaatkan untuk konversi menjadi asetil-KoA untuk asam lemak dan kolesterol sintesis.

Pyruvate kinase

Enzim ini mengkatalisis langkah terakhir glikolisis, di mana piruvat dan ATP terbentuk. Peraturan enzim ini dibahas dalam topik utama, piruvat kinase.

Post-proses glikolisis

Proses keseluruhan glikolisis adalah:

glukosa + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvat + 2 NADH + 2 H + + 2 ATP + 2 H2O

Jika glikolisis adalah untuk terus tanpa batas waktu, seluruh NAD + akan digunakan, dan glikolisis akan berhenti. Untuk memungkinkan glikolisis untuk melanjutkan, organisme harus dapat mengoksidasi NADH kembali ke NAD +.

Respirasi anaerobik

Salah satu metode untuk melakukan ini adalah dengan hanya memiliki piruvat melakukan oksidasi; dalam proses ini, piruvat diubah menjadi laktat (basa konjugat asam laktat) dalam proses yang disebut fermentasi asam laktat:

piruvat + NADH + H + → laktat + NAD +

Proses ini terjadi pada bakteri yang terlibat dalam pembuatan yogurt (asam laktat menyebabkan susu menjadi dadih). Proses ini juga terjadi pada hewan di bawah hipoksia

(atau sebagian-anaerobik) kondisi, ditemukan, misalnya, dalam terlalu banyak bekerja otot yang kekurangan oksigen, atau di infarcted sel-sel otot jantung. Dalam banyak jaringan, ini adalah terakhir selular untuk energi; sebagian besar jaringan hewan tidak dapat mempertahankan respirasi anaerobik untuk jangka waktu panjang.

Beberapa organisme, seperti ragi, mengkonversi NADH kembali ke NAD + dalam proses yang disebut fermentasi etanol. Dalam proses ini, pertama piruvat dikonversikan menjadi asetaldehida dan karbon dioksida, kemudian ke etanol.

Asam laktat fermentasi dan etanol fermentasi dapat terjadi tanpa adanya oksigen. Fermentasi anaerobik ini memungkinkan banyak organisme bersel tunggal menggunakan glikolisis sebagai satu-satunya sumber energi.

Dalam dua contoh di atas fermentasi, NADH dioksidasi dengan mentransfer dua elektron untuk piruvat. Namun, bakteri anaerob menggunakan berbagai senyawa sebagai akseptor elektron terminal pada respirasi sel: senyawa nitrogen, seperti nitrat dan nitrit; senyawa belerang, seperti sulfat, sulfida, sulfur dioksida, dan unsur belerang; karbon dioksida; senyawa besi; senyawa mangan; kobalt senyawa dan senyawa uranium.

Respirasi aerobik

Dalam organisme aerobik, mekanisme yang rumit telah berevolusi untuk menggunakan oksigen di udara sebagai akseptor elektron terakhir dari respirasi.

* Pertama, piruvat diubah menjadi asetil-KoA dan CO2 dalam mitokondria dalam proses yang disebut piruvat dekarboksilasi.* Kedua, asetil-CoA memasuki siklus asam sitrat, di mana sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, menghasilkan lebih banyak NADH.* Ketiga, NADH dioksidasi untuk NAD + oleh rantai transpor elektron, dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Proses ini menciptakan sebuah “gradien ion hidrogen” melintasi membran dalam mitokondria.* Keempat, gradien proton yang digunakan untuk menghasilkan sejumlah besar ATP dalam proses yang disebut oksidatif fosforilasi.

Zat antara jalur-jalur lain

Artikel ini memusatkan perhatian pada peran katabolik glikolisis berkenaan dengan potensi mengubah energi kimia ke energi kimia yang dapat digunakan selama oksidasi glukosa untuk piruvat. Namun, banyak dari metabolit di jalur glikolitik juga digunakan oleh jalur anabolik, dan, sebagai akibatnya, fluks melalui jalur sangat penting untuk mempertahankan persediaan karbon kerangka untuk biosintesis.

Selain itu, tidak semua karbon memasuki jalur daun piruvat dan dapat diambil pada tahap-tahap awal untuk menyediakan senyawa karbon jalur-jalur lainnya.

Jalur metabolik ini semua sangat bergantung pada glikolisis sebagai sumber metabolit:

* Glukoneogenesis* Lipid metabolisme

* Pentosa jalur fosfat* Siklus asam sitrat, yang pada gilirannya mengarah pada:

* Sintesis asam amino* Nukleotida sintesis* Tetrapyrrole sintesis

Dari sudut pandang metabolisme anabolik, yang NADH memiliki peran untuk mendorong reaksi sintetis, melakukannya secara langsung atau tidak langsung mengurangi genangan NADP + dalam sel untuk NADPH, yang merupakan agen pereduksi penting lainnya untuk biosintetik dalam sel.

Glikolisis dalam penyakit

Penyakit genetika

Glikolitik mutasi umumnya jarang karena pentingnya jalur metabolisme, ini berarti bahwa sebagian besar hasil mutasi yang terjadi dalam ketidakmampuan untuk sel untuk bernafas, dan karena itu menyebabkan kematian sel pada tahap awal. Namun beberapa mutasi terlihat.

Kanker

Ganas yang tumbuh dengan cepat-sel tumor biasanya memiliki tingkat glikolitik yang hingga 200 kali lebih tinggi daripada jaringan normal mereka asal. Fenomena ini pertama kali dijelaskan pada 1930 oleh Otto Warburg dan disebut sebagai efek Warburg. Hipotesis yang Warburg menyatakan bahwa kanker ini terutama disebabkan oleh mitokondria dysfunctionality dalam metabolisme, bukan karena pertumbuhan sel yang tidak terkendali. Sejumlah teori telah dikemukakan untuk menjelaskan efek Warburg.

Tingkat glikolisis tinggi ini memiliki aplikasi medis penting, seperti glikolisis aerobik tinggi oleh tumor ganas dimanfaatkan secara klinis untuk mendiagnosa dan memantau tanggapan pengobatan kanker dengan pencitraan pengambilan 2-18F-2-deoxyglucose (FDG) (a radioaktif diubah heksokinase substrat) dengan positron emisi tomografi (PET).

Ada penelitian berkelanjutan untuk mempengaruhi metabolisme mitokondria dan mengobati kanker dengan mengurangi kelaparan dan dengan demikian glikolisis sel-sel kanker dalam berbagai cara baru, termasuk ketogenic diet.

penyakit Alzheimer

Disfunctioning glikolisis atau metabolisme glukosa dalam fronto-temporo-Cinguli korteks parietalis dan telah dikaitkan dengan penyakit Alzheimer , mungkin karena penurunan amiloid β (1-42) (Aβ42) dan peningkatan tau, terfosforilasi tau di cairan cerebrospinal (CSF ).

Alternatif tatanama

Beberapa metabolit dalam glikolisis memiliki nama dan tata-nama alternatif. Sebagian, hal ini karena beberapa dari mereka yang umum jalur-jalur lainnya, seperti siklus Calvin.

This articleAlternative

namesAlternative

nomenclature1 glucose Glc dextrose3 fructose 6-phosphate F6P

4fructose 1,6-bisphosphate

F1,6BP fructose 1,6-diphosphate FBP, FDP, F1,6DP

5dihydroxyacetone phosphate

DHAP glycerone phosphate

6glyceraldehyde 3-phosphate

GADP3-phosphoglyceraldehyde

PGAL, G3P, GALP,GAP,TP

7 1,3-bisphosphoglycerate 1,3BPG

glycerate 1,3-bisphosphate,glycerate 1,3-diphosphate,1,3-diphosphoglycerate

PGAP, BPG, DPG

8 3-phosphoglycerate 3PG glycerate 3-phosphate PGA, GP9 2-phosphoglycerate 2PG glycerate 2-phosphate10 phosphoenolpyruvate PEP11 pyruvate Pyr pyruvic acid

3. siklus asam sitrat

makalah siklus asam sitrat BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSiklus asam sitrat atau yang disebut juga dengan siklus asam trikarboksilat (tricarboxylic acid cycle = TCA cycle) atau siklus krebs, berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan bakar jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-CO~KoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tepat sejumlah besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di

dalam membran interna mitokondria. 1.2 Tujuan Makalah1. Untuk mengetahui proses berlangsungnya siklus asam sitrat. 2. Untuk mengetahui fungsi utama siklus asam sitrat.3. Untuk mengetahui faktor penghambat siklus asam sitrat.1.3 Rumusan Masalah1. Bagaimana tahapan-tahapan terjadinya siklus asam sitrat?2. Apa saja fungsi utama dari siklus asam sitrat?3. Apa faktor penghambat siklus asam sitrat?

BAB 2PEMBAHASAN2.1 Tahapan Siklus Asam Sitrat Tahap 1 Sitrat sintase Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat + KoA-SH. Merupakan reaksi kondensasi aldol yang disertai hidrolisis dan berjalan searah Tahap 2Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase yang mengandung Fe++ caranya: mula-mula terjadi dehidrasi menjadi cis-akonitat (yang tetap terikat enzim) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat Tahap 3Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat enzim) oleh isositrat dehidrogenase yang memerlukan NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yang sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ atau Mg++• Ada 3 jenis isozim isositrat dehidrogenase :- satu jenis isozim menggunakan NAD+ isozim ini hanya ditemukan di dalam mitokondria NADH + H+ yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai respirasi- dua jenis isozim yang lain menggunakan NADP+ dan ditemukan dalam mitokondria dan sitosol Tahap 4Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi suksinil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks. Enzim ini memerlukan kofaktor seperti: TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA-SH. Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah. Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit mengakibatkan akumulasi atau penumpukan α-ketoglutarat. Tahap 5 Suksinat thikonaseSuksinil KoA Suksinat. Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yang dengan Pi akan membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg++. Reaksi ini merupakan satu-satunya dalam siklus asam sitrat yang membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada tingkat substrat. Pada jaringan dimana glukoneogenesis terjadi (hati dan ginjal) terdapat 2 jenis isozim suksinat thiokonase, satu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan nonglukoneogenik hanya ada isozim yang menggunakan ADP Tahap 6 Suksinat dehidrogenaseSuksinat + FAD Fumarat + FADH2. Reaksi ini tidak lewat NAD, dihambat oleh malonat Tahap 7 FumaraseFumarat + H2O L-Malat Tahap 8 Malat dehidrogenase

L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+. Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat Jadi semua tahapan siklus asam sitrat menghasilkan reaksi total :Asetil KoA + 3NAD+ + FAD + ADP (atau GDP) + Pi + H2O 2CO2 + KoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP (atau GTP) atau dengan gambar seperti di bawah ini:

Penjelasan:1. Reaksi Dehidroginase, menggunakan NAD+ 3 ATP, yang menggunakan FAD (tidak lewat NAD+) 2 ATP2. Suksinat thikonase : 1 ATP atau 1 GTP3. Reaksi yang menghasilkan CO2 (dekarboksilasi oksidatif): reaksi yang dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase dan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks4. Vitamin B yang berperan pada siklus asam sitrat sebagai bentuk koenzimnya: Thiamin TPP, Niacin NAD, Riboflavin FAD, Asam pantotenat KoAJumlah energi yang terbentuk dari Siklus Asam Sitrat:1. Oksidasi 1 mol asetil KoA lewat siklus asam sitrat menghasilkan :- 3 mol (NADH + H+) yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 3 x 3 mol ATP = 9 mol ATP- 1 mol FADH2 yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 2 mol ATP- Enzim suksinat thiokinase menghasilkan 1 mol ATP ( atau GTP )2. Jadi dari 1 mol asetil KoA dihasilkan 12 mol senyawa fosfat berenergi tinggi2.2 Fungsi Utama Siklus Asam Sitrat1. Oksidasi asetil KoA menjadi CO2, H2O dan energy (1 mol asetil KoA menghasilkan 12 mol ATP oleh karena daur ini banyak melepas H+ dan elektron yg akan masuk rantai respirasi) 2. Anggota siklus asam sitrat bersifat amfibolik, artinya: dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, atau disintesis menjadi senyawa lain. Dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, contohnya: - katabolisme asam amino anggota siklus asam sitrat energi- oksidasi beta asam lemak asetil KoA- anggota siklus krebs energi- oksidasi glukosa piruvat asetil KoA anggota siklus krebs energiDapat disintesis menjadi senyawa lain, misalnya menjadi :- glukosa (melalui glukoneogenesis)- asam amino tertentu - asam lemak (lipogenesis)2.3 Faktor penghambat Siklus Asam SitratFluoroasetat, dengan KoA-SH membentuk fluoroasetil-KoA. Fluoroasetil-KoA berkondensasi dengan oksaloasetat membentuk fluorositrat (dikatalisis oleh sitrat sintase). Fluorositrat menghambat akonitase terjadi akumulasi sitrat. Fluoroasetat didapatkan misalnya pada pestisida • Malonat : menghambat suksinat dehidrogenase• Arsenit : menghambat α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks

BAB 3KESIMPULAN DAN SARAN3.1 Kesimpulan1. Siklus asam sitrat merupakan lintasan akhir bagi oksidasi karbohidrat, lipid dan protein. Siklus ini mengkatalisasikan kombinasi metabolit utamya asetil ko-A dengan oksaloasetat untuk membentuk

sitrat. Melalui serangkaian reaksi dehidroginase dan dekarboksilasi, sitrat akan teruarai dengan melepaskan unsur-unsur ekuivalen pereduksi serta 2CO2 dan kembali menghasilkan kembali oksaloasetat.2. Siklus asam sitrat bersifat amfibolik karena memiliki peranan metabolik lainnya disamping oksidasi. Siklus ini mengambil bagian dalam proses glukoneogenesis, transminasi, deaminasi dan sintesis asam lemak. 3. Fluoroasetat merupakan faktor penghambat dari siklus asam sitrat.

3.2 SaranSeharusnya kita lebih banyak lagi mempelajari tentang siklus asam sitrat, agar kita bisa tahu lebih banyak lagi tentang teori-teori siklus asam sitrat ini.

Siklus asam sitrat[1] (bahasa Inggris: citric acid cycle, tricarboxylic acid cycle, TCA cycle, Krebs cycle, Szent-Györgyi-Krebs cycle) adalah sederetan jenjang reaksi metabolisme pernafasan selular yang terpacu enzim yang terjadi setelah proses glikolisis, dan bersama-sama merupakan pusat dari sekitar 500 reaksi metabolisme yang terjadi di dalam sel.[2] Lintasan katabolisme akan menuju pada lintasan ini dengan membawa molekul kecil untuk diiris guna menghasilkan energi, sedangkan lintasan anabolisme merupakan lintasan yang bercabang keluar dari lintasan ini dengan penyediaan substrat senyawa karbon untuk keperluan biosintesis.

Metabolom dan jenjang reaksi pada siklus ini merupakan hasil karya Albert Szent-Györgyi and Hans Krebs.

Pada sel eukariota, siklus asam sitrat terjadi pada mitokondria, sedangkan pada organisme aerob, siklus ini merupakan bagian dari lintasan metabolisme yang berperan dalam konversi kimiawi terhadap karbohidrat, lemak dan protein - menjadi karbon dioksida, air, dalam

rangka menghasilkan suatu bentuk energi yang dapat digunakan. Reaksi lain pada lintasan katabolisme yang sama, antara lain glikolisis, oksidasi asam piruvat dan fosforilasi oksidatif.

Produk dari siklus asam sitrat adalah prekursor bagi berbagai jenis senyawa organik. Asam sitrat merupakan prekursor dari kolesterol dan asam lemak, asam ketoglutarat-alfa merupakan prekursor dari asam glutamat, purina dan beberapa asam amino, suksinil-KoA merupakan prekursor dari heme dan klorofil, asam oksaloasetat merupakan prekursor dari asam aspartat, purina, pirimidina dan beberapa asam amino.[3]

[sunting] Sekilas proses

Siklus asam sitrat dimulai dengan satu molekul asetil-KoA bereaksi dengan satu molekul H2O, melepaskan gugus koenzim-A, dan mendonorkan dua atom karbon yang tersisa dalam bentuk gugus asetil kepada asam oksaloasetat yang memiliki molekul dengan empat atom karbon, hingga menghasilkan asam sitrat dengan enam atom karbon.[4][5]

Substrat Produk Enzim Reaksi Keterangan

1 Oksaloasetat+ Asetil-KoA

Asam sitrat+ CoA-SH+ H+

Sitrat sintase Hidrolisis Setelah enzim sitrat sintase melepaskan satu ion H+ dari molekul CH3 gugus asetil dari asetil-KoA, molekul CH2

- pada gugus asetil tersebut akan bereaksi dengan asam oksaloasetat membentuk metabolit S-sitril-KoA. Reaksi hidrolisis yang terjadi selanjutnya pada gugus koenzim-A akan mendorong reaksi hingga menghasilkan tiga jenis produk.

2 Asam sitrat cis-Asonitat+ H2O

Asonitase Dehidrasi Reaksi isomerisasi terjadi dengan dua tahap, enzim asonitase akan melepaskan gugus air dari asam sitrat membentuk metabolit cis-Asonitat, kemudian terjadi penambahan kembali molekul air dengan pergeseran lokasi gugus hidroksil dan menghasilkan isomer asam sitrat.

3 cis-Asonitat+ H2O

Isositrat Hidrasi

4 Isositrat+ NAD+

Oksalosuksinat+ NADH + H +

Isositrat dehidrogenase

Oksidasi Enzim isositrat dehidrogenase bersama dengan koenzim NAD+ akan mengubah gugus karboksil menjadi gugus karbonil, membentuk senyawa intermediat yang disebut oksalosuksinat. Eksitasi oleh ion H+ akan menyebabkan oksalosuksinat melepaskan gugus COO- yang tidak stabil dan membentuk senyawa CO2.

5 Oksalosuksinat Ketoglutarat-α+ CO2

Dekarboksilasi

6 Ketoglutarat-α+ NAD+

+ CoA-SH

Suksinil-KoA+ NADH + H+

+ CO2

Ketoglutarat-α dehidrogenase

Dekarboksilasi Kompleks dehidrogenase ketoglutarat-alfa mirip kompleks piruvat dehidrogenase yang menjadi enzim pada transformasi asam piruvat menjadi asetil-KoA. Bersama dengan koenzim NAD+ akan mempercepat oksidasi yang membentuk koenzim baru, disebut suksinil-KoA, yang memiliki ikatan tio ester antara koenzim-A dengan gugus suksinil.

7 Suksinil-KoA+ GDP + Pi

+ H2O

Suksinat+ CoA-SH+ GTP

Suksinil-KoA sintetase

fosforilasi substrat

Senyawa Pi akan menggantikan gugus CoA pada suksinat, kemudian didonorkan ke GDP untuk membentuk GTP. Pada bakteri dan tumbuhan, gugus Pi akan didonorkan ke ADP guna menghasilkan ATP.

8 Suksinat+ FAD

Fumarat+ FADH2

Suksinat dehidrogenase

Oksidasi

Koenzim FAD akan menarik dua atom hidrogen dari suksinat. Reaksi ini tidak terjadi di dalam matriks mitokondria, tetapi terjadi pada antarmuka antara matriks mitokondria dan rantai transpor elektron yang disebut suksinat dehidrogenase yang melintang pada membran mitokondria bagian dalam, enzim ini sering juga disebut "kompleks II".

9 Fumarat+ H2O

Malat Fumarase Hidrasi Reaksi penambahan molekul air pada fumarat akan menjadi gugus hidroksil pada senyawa baru.

10 Malat+ NAD+

Oksaloasetat+ NADH + H+

Malat dehidrogenase

Oksidasi Reaksi oksidasi yang terakhir akan mengubah gugus hidroksil menjadi karbonil dan menghasilkan senyawa pertama siklus sitrat, yaitu asam oksaloasetat.

PEMBAHASAN

2.1 TCA (Tricarboxylic Acid)

Respirasi sel terjadi dalam tiga tahapan penting, yaitu:

1. Molekul bahan organik dioksidasi menghasilkan gugus asetil dari asetil koenzim

2. Gugus asetil ini masuk ke dalam siklus asam sitrat yang akan menguraikan

molekul secara enzimatik , menghasilkan atom hidrogen berenergi tinggi, dan

membebaskan CO2 produk oksidasi akhir bahan bakar organik tersebut

3. Atom Hidrogen dipisahkan menjadi proton dan elektron berenergi tinggi yang

dipindahkan menuju molekul oksigen dan tereduksi menjadi H2O.

A. Munculnya Pemikiran Mengenai Siklus Asam Sitrat

Siklus Asam Sitrat pertama-tama dikemukakan sebagai lintas oksidasi piruvat di dalam

jaringan hewan pada tahun 1937 oleh Hans Krebs. Pemikiran ini mengilhaminya

saat penelitian mengenai pengaruh anion dari berbagai jenis asam organik

terhadap konsumsi oksigen oleh suspensi cacahan otot dada burung merpati yang

mengoksidasi piruvat. Sebelumnya, peneliti menyebutkan ada 4 asam organik

dikarboksilat yang ada dalam jaringan hewan yaitu suksinat, fumarat, malat, dan

asam oksaloasetat yang merangsang konsumsi oksigen di otot.

Setelah itu, Krebs mengamati bahwa

malat, penghambat kompetitif spesifik bagi dehidrogenase suksinat menghambat

penggunaan piruvat secara aerobik tanpa tergantung pada jenis asam organik lain

sehingga disebut sebagai komponen esensial dalam reaksi enzimatik yang terlibat

dalam oksidasi piruvat. Krebs pun menemukan bahwa jika malat digunakan untuk

menghambat pemakaian piruvat secara aerobik, akan terjadi penumpukan sitrat,

-ketoglutarat, dan suksinat dalam medium suspensi.α

Krebs akhirnya menyimpulkan bahwa asam tri- dan dikarboksilat aktif di

atas jika disusun dalam suatu urutan kimia secara logis dan tiap tahapannya

merupakan pengubah-an kimiawi sederhana yang dikatalisis oleh suatu enzim

spesifik serta inkubasi oksaloasetat dengan hancurnya jaringan otot yang

mengakibatkan penumpukan. Pada bagian inilah Krebs menyatakan bahwa urutan

ini berfungsi dalam suatu bentuk lingkaran , bukan dengan cara linear. Reaksi

Hipotesis Krebs adalah:

Piruvat + oksaloasetat Sitrat + CO2

Teori Siklus Asam Sitrat ini dikemukakan oleh Krebs sebagai lintas utama

bagi oksidasi karbohidrat di dalam otot. Tetapi, setelah penemuannya, asam sitrat

telah berfungsi praktis dalam semua jaringan hewan dan tanaman tingkat tinggi

serta mikroorganisme aerobik.

B. Siklus Asam Sitrat

Dalam siklus yang sangat ruwet ini ,

melibatkan senyawa antara 4, 5,dan 6 atom karbon yang diperlukan untuk

mengoksidasi gugus asetil 2 karbon. Asam asetat merupakan molekul kecil yang

amat sederhana tahan terhadap oksidasi kimia pada atom karbon metilnya.

Kondisi yang cukup drastis, yang tidak cocok dengan lingkungan di dalam sel,

dibutuhkan untuk mengoksidasi asetat secara langsung menjadi dua molekul CO2.

Sel dapat dengan mudah menurunkan energi aktivasi, mereaksikan asam asetat

dan oksaloasetat untuk menghasilkan sitrat yang jauh lebih mudah terhidrogenasi

dan terkarboksilasi dari pada asetat itu sendiri.

Siklus Asam Sitrat atau Asam Trikarboksilat merupakan lintasan terakhir

bagi oksidasi gugus asetil, tempat bertemunya molekul bahan bakar organik sel,

karbohidrat, asam lemak, dan asam amino selama katabolisme.

Pada jalur katabolisme, proses yang utama terjadi daur krebs (TCA)

karena daur krebs ini paling efektif menghasilkan energi. Energi digunakan untuk

mempertahankan sel dan biosintesis sehingga aktivitas sel sangat tergantung pada

daur Krebs ini.

TCA atau Siklus Krebs merupakan proses di mana asam asetat (dalam

bentuk Asetil- KoA) dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O. Karena Asetil KoA

dihasilkan dari piruvat, maka pada daur ini juga terjadi oksidasi sempurna dari

molekul glukosa menjadi CO2 dan H2O.

C. Tahapan dalam Siklus Krebs (Krebs Cycle)

Sebelum memasuki daur TCA , piruvat akan dioksidasi lebih dulu menjadi

asetil Ko-A , yang pada gilirannya molekul inilah yang terlibat dalam siklus

Krebs. Asam piruvat akan membentuk Asetil KoA dengan adanya enzim

kompleks piruvat dehidrogenase, NAD+ , dan KoA-SH. Pada reaksi ini , akan

mengeluarkan CO2

Pada Krebs Cycle ini terdiri dari 8 tahapan penting yaitu :

1. Sitrat Dibentuk oleh Kondensasi Asetil KoA dengan Oksaloasetat

Asetil KoA dengan asam oksaloasetat akan bergabung membentuk asam

sitrat dengan bantuan enzim citrate synthase . Reaksi ini merupakan reaksi

kondensasi aldol yang disertai hidrolisis dan berjalan searah dan akan

mengeluarkan KoA-SH

Asetil KoA + Oksaloasetat Sitril-KoA

2. Sitrat Diubah Menjadi Isositrat melalui Cis- Akonitat

Asam sitrat akan membentuk isositrat dengan bantun enzim akonitase dan

ion Fe2+. Proses ini melalui dua tahap yaitu :

a) Pembentukan Cis- Akonitat dengan proses dehidrasi ( yang tetap terikat enzim)

b) Melalui proses rehidrasi akan dibentuk asam isositrat dari asam isositrat ,

dengan adanya enzim isositrat dehidrogenase dan NAD+ akan dioksidasi

membentuk asam oksalosuksinat (oxalosuccunic).

3. Isositrat Mengalami Dehidrogenasi Menghasilkan -ketoglutarat dan COα 2

Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yang sama menjadi -α

ketoglutarat. Enzim ini memerlukan bantuan ion Mn++ atau ion Mg++.

Ada 3 jenis isositrat dehidrogenase yaitu :

a. Satu jenis isositrat yang memerlukan NAD+ dan hanya ditemukan di dalam

mitokondria. NADH dan H+ yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai

respirasi

b. Dua jenis isositrat lainnya menggunkaan NADP+ dan ditemukan dalam

mitokondria dan sitosol. Hasil dari reaksi adalah NADH+ dan H+

Isositrat + NAD+ (NADP+) -ketoglutarat +α

CO2 + NADH (NADPH) + H+

GΔ 0 = 5,0 kkal / mol

4. -ketoglutarat Dioksidasi Menjadi Suksinil KoA dan COα 2

- ketoglutarat akan membentuk suksinil KoA (succinyl CoA) dengan adanyaα

enzim kompleks -ketoglutarat dehidrogenase. Enzim ini memerlukan kofaktorα

seperti TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA. Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah.

Pada reaksi ini, sama seperti reaksi pembentukan asetil KoA dari piruvat

memerlukan NAD+ dan CoA-SH dan akan menghasilkan NADH, H+, dan CO2. Reaksi

ini dapat dihambat oleh arsenit sehingga mengakibatkan akumulasi atau

penumpukan -ketoglutarat.α

5. Pengubahan Suksinil KoA Menjadi Suksinat

Suksinil KoA akan bereaksi dengan Pi membentuk asam suksinat

(succinic acid). Enzim yang diperlukan adalah suksinat tiokinase dan Ko enzim

GDP. Pada reaksi ini , akan terbentuk GTP dan KoA- SH. Reaksi ini merupakan

satu-satunya dalam TCA Cycle yang membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi

pada tingkat substrat.

6. Dehidrogenase Suksinat menjadi Fumarat

Asam suksinat dengan flavo protein suksinat dehidrogenase dan FAD

akan memasam fumarat dan FADH2. Reaksi ini tidak melewati NAD dan

dehidrogenase secara kompetitif dihambat oleh malonat.

CH2CO2H CHCO2H

l + FAD-enz ll + FADH2-enz

CH2CO2H CHCO2H

(Asam Suksinat) (Asam Fumarat)

7. Fumarat Terhidrasi Membentuk Malat

Asam fumarat dengan proses rehidrasi akan membentuk asam malat dan

enzim yang diperlukan adalah fumarase (fumarat hidratase).

CHCO2H HOCHCO2H

ll + H2O l

CHCO2H HCHCO2

(Asam Fumarat) (Asam L-Malat)

8. Malat Mengalami Dehidrogenase Membentuk Oksaloasetat

Asam Malat akan membentuk asam oksaloasetat kembali dengan bantuan

enzim malate dehidrogenase dan NAD+. Pada reaksi ini, dihasilkan NADH dan H+

HOCHCO2H O=CHCO2

l + NAD+ l + NADH + H+

HCHCO2 HCHCO2

(Asam L-Malat) (Asam Oksaloasetat)

Asam oksaloasetat ini akan bergabung kembali dengan asetil KoA untuk

membentuk asam sitrat dan reaksi akan berlangsung kembali

Energi yang diperoleh dari Siklus Krebs

Jumlah ATP yang dihasilkan dari TCA adalah sebagai berikut :

1. Perubahan dari piruvat menjadi Asetil KoA memerlukan NAD+ dan akan meng-

hasilkan NADH dan H+ . NADH tersebut akan menghasilkan 3 ATP. Pada bagian ini,

sebenarnya dihasilkan pada bagian oksidasi piruvat

2. Perubahan isositrat menjadi oksalosuksinat juga menghasilkan NADH yang juga akan

menghasilkan 3 ATP

3. Perubahan dari -ketoglutarat menjadi suksinil KoA dengan adanya enzim -α α

ketoglutarat dehidrogenase kompleks juga akan menghasilkan NAD yang setara

dengan 3 ATP

4. Perubahan dari suksinil KoA menjadi asam suksinat dengan enzim suksinat tiokinase

akan menghasilkan GTP yang setara dengan 1 ATP

5. Perubahan dari suksinat menjadi fumarat akan menghasilkan FADH2 yang setara

dengan 2 ATP

6. Perubahan dari malat menjadi oksaloasetat akan menghasilkan NADH yang

setaradengan 3 ATP

Total dari ATP yang dihsilkan dari setiap tahapan adalah :

3+ 3+ 1+ 2+ 3 = 12 ATP

Seperti kita ketahui dari 1 mol glukosa akan dihasilkan 2 mol piruvat sehingga ATP

yang dihasilkan akan berjumlah 2 x 12 = 24 ATP/ 1 mol glukosa. Hasil utama yang

diperoleh pada Siklus Krebs ini adalah 6 NADH, 1 ATP, 2 FADH2, dan 4 CO2.

2.2 Pengendalian daur Tca

Pengaturan Siklus Asam Sitrat / Siklus Krebs

Untuk Pengaturan Siklus Asam Sitrat ditentukan oleh :

A. Tahap Pertama:

1) Konsentrasi Asetil KoA yang mengontrol kecepatan reaksi sintase sitrat

2) Oksaloasetat yang memiliki konsentrasi amat rendah dan tergantung

pada kondisi metabolik

3) Konsentrasi suksinil KoA (jika meningkat) , sitrat , dan NADH(dalam beberapa sel ) juga

dapat menghambat sintase sitrat

B. Tahap Kedua:

Kedua Jenis Isositrat dehidrogenase yang berbeda diatur oleh rangsangan alosterik

enzim yang berkaitan dengan NAD oleh ADP

C. Tahap Ketiga:

Suksinil KoA menghambat kerja enzim kompleks -ketoglutarat dehidrogenase. Jadi,α

sedikitnya ada tiga tahap dalam siklus asam sitrat yang diatur, perinciannya berbeda

dari satu jenis sel ke sel yang lain.

2.3 TRANSPOR ELEKTRON DAN FOSFORILASI

OKSIDATIF

Proses konversi molekul FADH dan NADH yang dihasilkan dalam siklus asam

sitrat (citric acid cycle) 2 menjadi energi dikenal sebagai proses fosforilasi oksidatif

(oxidative phosphorylation) atau juga Rantai Transpor Elektron (electron transport

chain). Di dalam proses ini, elektron-elektron yang terkandung didalam molekul NADH

& FADH ini akan dipindahkan ke dalam aseptor utama yaitu oksigen (O ). Pada akhir

tahapan 2 2 proses ini, elektron yang terdapat di dalam molekul NADH akan mampu

untuk menghasilkan 3 buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat dalam

molekul FADH akan menghasilkan 2 buah molekul ATP.

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.

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 elektronegatif

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.

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.

1. Aliran electron dari substrat ke oksigen merupakan sumber energi ATP

Pada setiap putaran siklus asam sitrat, empat pasang atom hydrogen

dipindahkan dari isositrat, -ketoglutarat, suksinat, dan malat melalui aktifitasα

dehidrogenase spesifik. Atom hydrogen ini, pada beberapa tahap memberikan

ellektron kepada rantai transport electron menjadi ion H+, yang terlepas kedalam

medium cair. Electron tersebut diangkut disepanjang rantai molekul pembawa

electron, sampai elktron-elektron ini mencapai sitokrom α α3, atau oksidase

sitokrom, yang menyebabkan perpindahan electron ke oksigen, yakni molekul

penerima electron terakhir pada organisme airobik. Pada saat masing-masing otom

oksigen menerima dua electron dari rantai tersebut, dua atom H+, yang setara

dengan dua H+ yang dilepaskan sebelumnya dari dua atom hydrogen yang

dipindahkan oleh dehidrogenase, diambildarimedium cair untuk membebntuk H2O.

Selain keempat pasang hydrogen yang dihasilkan dari siklus asam sitrat, atom

hydrogen lain dating dari dehidrogenase yang bekerja terhadsap pirupakt, asam

lemak, dan asam amino selama degradasinya menjadi asetil-KOA dan produk

lain.sebenarnya semua atom hydrogen yang diturunkan melalui aktifitas

dehidrogenasi terhadap molekul bahan baker didalam sel aerobic pada akhirnya

memberikan electron kepada rantai respirasi yaitu lintas terakhir bagi raksi-

reaksipada umumnya yang membawa molekul sitrat menuju oksigen yaitu penerima

electron terakhir (terminal).

Rantai respirasi terdiridari serangkaian

protein dengan gugus prostetik yang terikat kuat dan mampu menerima dan

memberikan electron. Setiap anggota dapat menerima electron dari anggota

sebelumnya dan memindahkan electron ke molekulanggota berikutnya, dalam

urutan reaksi yang spesipik. Electron yang masuk dalam rantai transport electron

kaya akan energi, tetapipoada saat elektron tersebut melalui rantai menuju oksigen

dengan cara saetahap demi setahap, electron tersebut kehilangan kandungan energi

bebasnya. Bbanyak dari energi tersebut yang disimpan dalam bentuk ATP oleh

mekanisme molekul pada membrane mitokondria sebelah dalam. Pada saat masing-

masing pasangan electron melalui rantai respirasi dari NADH menuju oksigen ,

sintesistiga molekul ATP dari ADP dan pospat berlangsung bersama-sama. Ketiga

bagian rantai respirasi yang memberikan energi untuk menghasilkan ATP melalui

fosforilasi oksidatif disebut sisi penyimpanan atau bagian penyimpanan energi.

2. Transpor electron dan fosforilasi oksidatif terjadi pada membran mitokondria

sebelah dalam

Pada sel eokariotik, hamper semua dehidrigenase spesipik yang diperlukan

pada oksidasi pirupat dan bahan babkar lain melalui siklus asam sitrat terletak pada

bagian sebelah dalam mitokondria yaitu matriks. Molekul perpindahan electron dari

rantai repirasi dan molekul enzim yang melakukan sintesa ATP dari ADP dan fosfat

terbenam didalam membrane sebelah dalam. Bahan baker siklus asam sitrat seperti

pirupat harus dipindahkan dari sitosol melalui membrane mitokondria kedalam

bagian matriks disebelah dalam sebagai tempat aktifitas dehidrogenase. Demikin

pula ADP yang terbentuk dari ATP selama aktifitas yang memerlukan energi didalam

sitosol harus dipindahkan ke dalam matriks mitokondria untuk mengikat fosfat

kembali menjadi ATP. ATP baru yang dibentuk harus dikembalikan ke sitosol.

System transport membran yang khusus pada membrane mitokondria sebelah

dalam tetapi juga masuknya fosfat dan ADP dan keluarnya ATP selama fosforilasi

oksidatif. Jadi membrane mitokondria sebelah dalam merupakan struktur kompleks

yang mengandung molekul pembawa electron, sejumlah enzim, dan beberapa

system transport membran.

3. Reaksi pemindahan electron merupakan reaksi oksidasi reduksi

Reaksi kimia yang melibtkan pemindahan

electron dari satu molekul ke molekul lain disebut reaksi oksidasi-reduksi. Molekul

pemberi electron pada reaksi tersebut disebut pereduksi atau reduktor dan molekul

penerima electron disebut pengoksidasi atau oksidator. Senyawa pereduksi dan

pengoksidasi berfungsi sebagai pasangan reduktor-oksidator konjugat. Sama seperti

asam dan basa yang berfungsi smpai pasangan asam basa. Pada reaksi redok kita

dapat menuliskan persmaan umum serupa :

Pemberi electron e- + penerima electron

Suatu contoh spesipik adalah reaksi

Fe2+ e- + Fe3+

Dengan ion fero (Fe2+) sebagai pemberi electron dan ion feri (Fe3+) sebagai

penerima electron. Bersama-sama Fe2+ dan Fe3+ menyusun suatu pasangan redoks

konjugat.

4. Perubahan energi bebas menyertai perpindahan elektron

Elektron bisanya tidak akan mengalir dari satu pasangan redok ke pasangan

redok yang lain kecuali terdapat suatu katalisator atau enzim untuk mempercepat

proses, akan tetapi katalisator tidak akan mengubah arah aliran atau mempengaruhi

kesetimbangan akhir yang tercapai. Pada keadaan ini, electron akan cenderung

pindah dari pasangan redok konjugat yang bersifat relative lebih elektronegatif

menuju penerima elktron yang lebih elektropositif. Maka electron juga akan

cenderung mengalir dari pasangan redok sitokrom C menuju pasangan air oksigen.

Kecenderungan electron untuk mengalir dari system elektronegatif menuju system

elektropositif merupakan akibt terjadinya energi bebas karena electron selalu

cenderung bergerak kearah yang menurunkan energi bebas system pereaksi.

Semakin besar perbedaan potensial baku diantara dua pasangan redoks, semkin

besar kehilangan energi bebas pada saat electron pindah dari pasangan yang

bersifat elektronegati menuju pasangan yang bersifat elektropositif.

5. Energi transfor electron disimpn oleh fosforilasi oksidatif

Kita telah melihat adanyatiga bagian penyimpangan energi pada rantai

transport electron yang memberikan energi yang diperlukan untuk membuat ATP

dan ADP dan pospat didalam proses fosforilasi oksidatif pasangan electron yang

berasal dari NAD pengikat yang dehidrogenase melalui ketiga sisi penyimpanan

energi dan menghasilkan maksimum tiga ATP. Persamaan lengkap bagi transfor

electron yang melakukan fosforilasi dari NADH ke oksigen adalah :

NADH + H+ + ½ O2 + 3P1 + 3ADP NAD+ + 3ATP + 4H2O

Akan tetapi bilamana suksinat terhidrogenasi oleh suksinat dehidrogenasi yang

mengikat plafin hanya 2 ATP yang dibentuk bagi setiap pasangan electron yang

mengalir ke oksigen. Hal ini karena pasangan electron dari suksinat masuk pada

ubikuinon yakni pada titik setelah sisi 1.

Pasangan electron yang dihasilkan dari flapin pengikat dehidrogenase seperti

lemak asetil KOA dehidrogenase pada siklus oksidasi asam lemak juga menghasilkan

hanya 2 ATP. Fosforilasi oksidatif tidak terbatas pada dehodrogenase siklus asam

sitrat, tetapi terjadi selama transport electron yang berasal dari semua

dehidrogenase mitokondria yang mengkatalis katabolisme karbohidrat, asam lemak,

dan asam amino.

6. Bagaimana Energi Redoks dari transport electron dipindahkan ke ATP

sintetase

Sekarang kita sampai pada pertanyaan utama:

bagaimana rantai transport electron bekerja sama dengan ATP sintetase untuk

menghasilkan fosforisasi oksidatif ADP menjadi ATP? Ini telah menjadi satu diantara

problem yang paling sulit dan menantang dalam penelitian biokimia dan sel. Walaupun

sekarang kita mengetahui banyak tentang pemanfaatan energy ATP di dalam reaksi

biosintetik. Kita masih belum mengetahui dengat tepat pada tingkat molekuler,

bagaimana ATP dihasilkan selama fosforilasi oksidatif. Salah satunya adalah bahwa

enzim yang terlibat di dalam transport electron dan fosforilasi oksidatif amat kompleks

dan enzim-enzim ini tertanam dalam membrane sebelah dalam mitokondria. Ini

menyulitkan penelitian terperinci mengenai interaksinya. Terdapat tiga mekanisme

berbeda yang telah dikemukakan bagi pemindahan energy di antara transport electron

dan sintesis ATP.

Ada beberapahipotesis yang dikemukakan diantaranya sebagai berikut :

Hipotesis kaitan kimiawi mengemukakan bahwa transport elektron dikaitkan

dengan sintesis ATP oleh serangkaian reaksi berurutan. Diini senyawa antara

kovalen berenergitinggi dibentuk oleh transpor electron dan selanjutnya

diuraikan dan memberikan energy untuk membuat ATP.

Hipotesis kaitan konformasi mengemukakan bahwa pemindahan electron

disepanjang rantai respirasi menyebabkan suatu perubahan konfirmasi,

komponen protein pada membrane sebelah dalam, untuk menghasilkan bentuk

berenergi tinggi. Perubahan konformasi yang dihasilkan tersebut disampaikan

kepada molekul F0 F1 ATP sehingga menyebabkan molekul ini berenergi.

Hipotesis kimia aswmotik yang dikemukakan oleh ahli biokimia inggris peter

mitchel, melibatkan prinsip-prinsip baru yang amat berbeda. Teori ini

menganggap bahwa transport electron memompa H+ dari matriks melalui

membrane dalam mitokondria menuju fase cair di sebelah luar. Jadi

menghasilkan suatu gradient H+ disepanjang membrane dalam. Energi osmotic

yang terkandung didalam gradient ini dianggap menarik sintesis ATP yang

membutuhkan energi tersebut. Hipotesis ini nampaknya paling dekat untuk

menerangkan prinsi-prinsip pengaturan fosforilasi oksidatif.

Mungkin masalah yang paling banyak

diperdebatkan adalah cara bagaimana proses transport electron pada membrane

dalam memompa H+ dari matriks mitokondria ke bagian luar. Mitchel telah

mengemukakan suatu skema yang cerdik. Beliau mengemuikakan bahwa protein

pembawa hydrogen dan pembawa electron secara bergantian membentuk tiga jalur

ulang alik pada rantai respirasi. Pada setiap jalur dua atoma H+ dibawa keluar

melalui membran dan dikeluarkan ke medium sebelah laur pasangan electron yang

bersangkutan lalu dibawa kembali dari permukaan sebelah luar ke permukaan

sebelah dalam. Setiap pasangan ekivalen pereduksi yang lewat melalui jalur ulang

alik ini membawa dua H+ dari matrik ke medium sebelah luar. Setiap jalur ulang alik

ini dipandang memberikan energi osmotic untuk membuat satu molekul ATP.

7. Energi transfor electron bermanfaat bagi keperluan lain

Peranan utama tranfor electron pada mitokondria adalah uantuk memberikan

energi bagi sintesis ATP selama fosforilasi oksidatif. Tetapi energi transfor electron

dapat dipergunakan bagi keperluan biologi lainnya. Sebagai contoh, energi ini dapat

dipergunakan untuk menghasilkan panas. Bayi, mamlia lainnya dilahirkan tanpa

bulu (rambut), dan beberapa hewan yang hidup diudara dingin dilengkapi dengan

sejenis jaringan lemak khusus yang disebut lemak coklat, pada lehernya dan bagian

belakang atas. Fungsinya adalah untuk menghasilkan panas dari oksidasi lemak.

Lemak ini berwarna cokelat karena kaya akan mitokondria, yang selanjutnya juga

kaya akan sitokrom berwarna cokelat kemerahan. Mitokondria khusus pada

jaringan ini biasanya tidak membuat ATP. Sebaliknya mitokondria mempergunakan

energi bebas dari tranfor electron ini sebagai panas untuk mempertahankan suhu

tubuhS hewan kecil. Mitokondria lemak cokelat memiliki pori H+ khusus pada

membrane sebelah dalam yang membiarkan H+ dari luar dipompa oleh transfor

electron untuk kembali kedalam mitokondria dan bukan melalui F0F1 ATPase.

Akibatnya energi bebas transfor electron dialirkan dari ATP sintesis kepada panas

yang dihasilkan.

8. Pembuatan ATP oleh fosforilasi oksidatif diatur oleh kebutuhan energi sel

Persamaan reaksi bagi oksidasi NADH oleh mitokondria memperlihatkan

bahwa fosfat dan ADP seperti juga oksigen diperlukan bagi berlangsungnya transfor

electron.

NADH + H+ + 3Pi + 3ADP + ½ O2 NAD+ + 3ATP + 4H2O

Pada saat terjadinya transfor electron fosfat dan ADP akan dipindahkan dari sitosol

dan ATP akan bertumpuk. System ini akhirnya mencapai keadaan yang hamper

semua ADP akan berubah menjadi ATP oleh fosforilasi oksidatif. Walaupun

konsentrasi fosfat anorganik juga akan menjadi lebih rendah, fosfat biasanya

berbeda pada konsentrasi yang lebih tinggi didalam sel dibandingkan dengan ADP.

Jadi bilaman ADP didalam sitosol sudah amat terkuras, kecepatan konsumsi oksigen

oleh mitokondria harus menurun sampai sebagian kecil dari kecepatan maksimum.

Respirasi akan meningkat menjadi maksimum bilaman konsentrasi ADP didalam

sitosol meningkat. Ini akan terjadi bilaman kecepatan reaksi beberapa proses yang

memerlukan beberapa energi didalam sel meningkat jadi peningkatan kecepatan

penguraian ATP menjadi ADP membuat ADP lebih banyak tersedia untuk

difosforilasi selama transfor electron. Ketergantungan kecepatan konsumsi oksigen

pada konsentrasi ADP sebagai senyawa penerima fosfat disebut control penerima

pada resfirasi. Pada berbagai jaringan hewan dan manusia nisbah control penerima

resfirasi atau nisbah kecepatan maksimum konsumsi oksigen yang induksi oleh ADP

terhadap kecepatan istirahat sedikitnya 10. pada beberapa orang control penerima

mengalami kelainan mungkin karena kelainan genetic sebagai akibatnya jaringan

tubuh memperlihatkan kecepatan konsumsi oksigen yang tinggi pada setiap saat.

Salah satu cara untuk menyatakan status energi sel diberikan oleh nisbah

aksi-massa system ATP yaitu nisbah :

[ATP]

[ADP][Pi]

Kita telah melihat bahwa enzim-enzim penting pengatur glikolisis, siklus asam sitrat,

dan fosforilasi oksidatif bereaksi terhadap ATP dan ADP sebagai modulator. ATP

adalah modulator penghambat dan ADP umumnya merupakan perangsang didalam

katabolisme karbohidrat.

9. Glokolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif memiliki mekanisme

pengaturan yang saling melengkapi yang terencana

Pada metabolisme karbohidrat terdapat tiga tahap penghasil energi: glikolisis,

siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif. Masing-masing demikian teratur oleh

serangkaian kontrolnya sendiri sehingga tahap ini berlangsung pada kecepatan yang

cukup untuk memenuhi kebutuhan sel dari menit ke menit terhadap produk tahap

tersebut. Ketiga tahap terkoordinasi satu sama lain sehingga ketiganya berfungsi

bersama-sama dengan cara ekonomis dan dengan mengatur diri sendiri.

Integrasi ketiga tahap ini dimungkinkan oleh mekanisme pengatur yang

daling melengkapi. Kita melihat bahwa konsentrasi relative ATP dan ADP

mengontrol bukan hanya kecepatan transfor electron dan fosforilasi oksidatif.

Enzim-enzim pengatur glikolisis dan siklus asam sitrat juga berfungsi secara

terlaksana. Bilaman ATP yang dihasilkan oleh fosforilasi oksidatif dan sitrat

senyawa antara pertama dari siklus asam sitrat meningkat lebih tinggi dari keadaan

normalnya. ATP dan sitrat melakukan penghambatan alusetrik secara terencana

terhadap fosforuptokinase.

2.4 PEMBENTUKAN RADIKAL BEBAS DAN H2O

PENGERTIAN RADIKAL BEBAS

Radikal bebas adalah atom atau molekul yang kehilangan elektron / memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari atom atau molekul lain.

Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, beberapa logam, hasil penyinaran ultra violet, radiasi, zat kimiawi dalam makanan dan polutan lain. Misalnya pada molekul air, ikatan atom oksigen dengan atom hidrogen berupa ikatan kovalen.

Atom Hidrogen : H

Atom Oksigen : O

H2O : H:Ō:H H−O−H

Bila terdapat sumber energi yang cukup besar, misalnya karena radiasi, molekul air dapat mengalami pembelahan homolitik:

H:Ō:H H• + •Ō H

Atom H Radikal Hidroksil

Molekul air dapat pula mengalami pembelahan jenis lain, yaitu pembelahan heterolitik (heterolytical cleavage )

H:O:H ¾® H+ + :OH

..

Ion Hidrogen ion Hidroksil

Dalam hal ini, yang terbentuk bukanlah radikal tetapi ion-ion, sehingga proses tersebut dinamakan ionisasi. Untuk ionisasi molekul air tak diperlukan masukan energi yang besar, sehingga dalam keadaan “biasa” air mengalami ionisasi.

Elektron yang tak berpasangan cenderung untuk berpasangan, dan ini terjadi dengan menarik elektron dari senyawa lain sehingga terbentuk radikal baru.

X:H + •O H X• + H O H

Radikal hidroksil Radikal baru

Dari contoh di atas, jelaslah bahwa radikal bebas memiliki 2 sifat, yaitu:

Reaktifitas yang tinggi, karena kecenderungan untuk berikatan.

Dapat mengubah suatu molekul menjadi suatu radikal.

http://purnomosuryohudoyo.blogspor.com/oksidan-antioksidan-dan-radikal.html

Seluruh reaksi radikal bebas dapat dijabarkan menjadi 3 (tiga) tahap, yaitu :

1. tahap inisiasi

2. tahap propagasi

3. tahap terminasi

Reaksi-reaksi yang menyangkut reaksi radikal hidroksil sebagai berikut :

1) Tahap inisiasi (pemulaan)

Tahap inisiasi adalah pembentukan awal radikal-radikal bebas. Dalam kloronasi metana, tahap inisiasi adalah pemaksapisahan homolitik molekul Cl2 menjadi 2 radikal bebas klor.

Cl – Cl + 58 kkal/mol 2 Cl-

2) Tahap propagasi (perambatan)

Setelah terbentuk, radikal bebas klor mengawali sederetan reaksi dalam mana terbentuk radikal bebas baru. Secara kolektif, terbentuk reaksi-reaksi ini disebut tahap-tahap propagasi radikal bebas.

kalor

Sebagai tahap propagasi pertama, radikal bebas klor yang reaktif merebut sebuah atom hidrogen dari dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.

Cl• H:CH3 + 1 kkal/mol H:Cl + •CH3

Radikal metil juga reaktif. Dalam tahap propagasi kedua radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl2.

klorometana

•CH3 Cl:Cl CH3Cl + Cl• + 25,5 kkal/molTahap ini menghasilkan salah satu dari produk keseluruhan, klorometana. Produk ini juga menghasilkan ulang radikal bebas klor, yang nantinya

dapat merebut atom hidrogen dari molekul metana lain dan memulai deret propagasi sekali lagi.

3) Tahap terminasi (reaksi-reaksi pengakhiran)

Kloronasi metana diakhiri terutama oleh bergabungnya radikal-radikal bebas, inilah proses pemusnahan radikal bebas.

Cl• + •CH3 CH3Cl

•CH3 + •CH3 CH3CH3

Reaksi kedua ini adalah contoh dari reaksi kopling

(Fessenden,Ralph. 1982 : 225-226)

SENYAWA OKSIGEN REAKTIF

Senyawa oksigen reaktif, sesuai dengan namanya, berasal dari oksigen (O2), senyawa yang diperlukan oleh semua organisme aerobik termasuk manusia. Organisme aerobik memerlukan oksigen untuk menghasilkan ATP, suatu senyawa yang merupakan sumber

energi bagi kebanyakan makhluk hidup, melalui fosforilasi oksidatif yang terjadi di mitokondria. Proses tersebut secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut :

NADH + H+ + O2 NAD+ + H2O + energi

ADP + P + energi ATP

Pada proses tersebut terjadi reduksi O2 menjadi H2O yang secara sederhana dapat ditulis sebagai berikut :

O2 + 4H+ + 4 e- H2O

Dari persamaan tersebut diatas mudah dilihat bahwa reduksi oksigen menjadi H2O merupakan pengalihan 4 (empat) elektron (4 electron transfer).

Reduksi Oksigen

Struktur elektron molekul oksigen (O2) ditulis:

O : : O atau O=O

Menurut struktur tersebut, semua elektron dalam molekul oksigen berpasangan sehingga O2

seharusnya tidak reaktif. Namun dalam kenyataannya, oksigen ternyata cukup reaktif.

• O • • O • atau •O O •

Berdasarkan struktur tersebut, maka O2 adalah suatu di-radikal karena memiliki dua elektron yang tidak berpasangan. Sebagai di-radikal, oksigen mestinya sangat reaktif, lebih reaktif dibanding dengan radikal hidroksil yang hanya memiliki satu elektron yang tidak berpasangan.

Reduksi oksigen memerlukan pengalihan 4 (empat) elektron. Pengalihan ini tak dapat terjadi sekaligus, tetapi dalam 4 tahapan yang setiap tahap hanya melibatkan pengalihan satu elektron . Kendala yang mengharuskan oksigen hanya dapat menerima satu elektron setiap tahap menyebabkan terjadinya dua hal, yaitu :

1. kurang reaktifnya oksigen

2. terjadinya senyawa-senyawa oksigen reaktif seperti O2 (ion superoksida), H2O2 (hidrogen peroksida), OOH (radikal peroksil), dan OH (radikal hidroksil)

Perhatikan reaksi-reaksi dibawah ini yang merupakan pengalihan satu elektron :

_ _ _ _

1. OO + e O O ̅ atau O2 ̅ ion superoksida

O O + H+ HOO atau OOH radikal peroksil

_ _ _ _

2. OO ̅ + e OO atau O2 ion peroksida

_ _ _ _

OO + 2H+ HOOH atau H2O2 hidrogen peroksida

_ _ _ _

3. OO + e O + O

_ _

O + 2H+ HOH atau H2O

_ _

O + 2H+ HO atau OH radikal hidroksil

_ _

4. O + e O

_ _

O + 2H+ HOH atau H2O

Pembentukan senyawa-senyawa oksigen reaktif tersebut secara singkat dapat ditulis sebagai berikut :

O2 + e O2

O2 + e + H+ OOH

O2 + 2e + 2H+ H2O2

O2 + 3e + 3H+ OH + H2O

O2 + 4e + 4H+ 2H2ORadikal bebas didalam tubuh merupakan bahan yang sangat berbahaya. Bahan radikal

bebas tersebut sebenarnya merupakan senyawa atau molekul yang mengandung satu atau

lebih electron yang tidak berpasangan pada bagian orbital luarnya. Adanya electron yang

tidak berpasangan itulah yang mengakibatkan senyawa tersebut sangat reaktif untuk mencari

pasangannya. Caranya, mengikat atau menyerang electron molekul yang berada disekitarnya.

Yang diikat radikal bebas pada umumnya adalah molekul besar seperti lipid, protein, maupun

DNA (pembawa sifat). Apabila itu terjadi, akibatnya adalah kerusakan sel atau pertumbuhan

sel yang tidak bisa dikendalikan (bisa menimbulkan kanker)

Apabila radikal bebas sudah berikatan dengan sel jaringan tubuh, akan terjadi gangguan

kesehatan, antara lain:

1. Jika yang terkena mata, akan terjadi penurunan daya penglihatan, kadang juga dapat

menimbulkan kebutaan apabila yang diserang retina mata.

2. Jika yang diserang sel ginjal, akan terjadi gangguan fungsi ginjal yang pada tahap

akhirnya akan memerlukan cuci darah.

3. Jika kerusakan terjadi pada pembuluh darah sekitar urat syaraf, akan terjadi gangguan

syaraf peraba, misalnya rasa kesemutan yang berkepanjangan.

4. Jika kerusakan terjadi pada system pertahanan tubuh, akan terjadi penurunan daya

tahan tubuh sehingga tubuh mudah terkena infeksi, terutama infeksi pada kulit,

saluran kencing, paru-paru dan lain-lain.

5. Bila yang diserang organ tubuh jantung atau otak, resiko untuk mendapatkan penyakit

jantung koroner maupun stroke dapat meningkat.

6. Bila yang diserang sel pankreas, produksi insulin akan berkurang sehingga

mengakibatkan terjadinya penyakit diabetes militus.

http://untukinfo.wordpress.com/2009/02/22/bahaya-radikal-bebas-dalam-tubuh/

EFEK RADIASI TERHADAP MANUSIA

Jika radiasi mengenai tubuh manusia, ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi: berinteraksi dengan tubuh manusia, atau hanya melewati saja. Jika berinteraksi, radiasi dapat mengionisasi atau dapat pula mengeksitasi atom. Setiap terjadi proses ionisasi atau eksitasi, radiasi akan kehilangan sebagian energinya. Energi radiasi yang hilang akan menyebabkan peningkatan temperatur (panas) pada bahan (atom) yang berinteraksi dengan radiasi tersebut. Dengan kata lain, semua energi radiasi yang terserap di jaringan biologis akan muncul sebagai panas melalui peningkatan vibrasi (getaran) atom dan struktur molekul. Ini merupakan awal dari perubahan kimiawi yang kemudian dapat mengakibatkan efek biologis yang merugikan.

Satuan dasar dari jaringan biologis adalah sel. Sel mempunyai inti sel yang merupakan pusat pengontrol sel. Sel terdiri dari 80% air dan 20% senyawa biologis kompleks. Jika radiasi pengion menembus jaringan, maka dapat mengakibatkan terjadinya ionisasi dan menghasilkan radikal bebas, misalnya radikal bebas hidroksil (OH), yang terdiri

dari atom oksigen dan atom hidrogen. Secara kimia, radikal bebas sangat reaktif dan dapat mengubah molekul-molekul penting dalam sel.

DNA (deoxyribonucleic acid) merupakan salah satu molekul yang terdapat di inti sel, berperan untuk mengontrol struktur dan fungsi sel serta menggandakan dirinya sendiri.

Setidaknya ada dua cara bagaimana radiasi dapat mengakibatkan kerusakan pada sel. Pertama, radiasi dapat mengionisasi langsung molekul DNA sehingga terjadi perubahan kimiawi pada DNA. Kedua, perubahan kimiawi pada DNA terjadi secara tidak langsung, yaitu jika DNA berinteraksi dengan radikal bebas hidroksil. Terjadinya perubahan kimiawi pada DNA tersebut, baik secara langsung maupun tidak langsung, dapat menyebabkan efek biologis yang merugikan, misalnya timbulnya kanker maupun kelainan genetik.

Pada dosis rendah, misalnya dosis radiasi latar belakang yang kita terima sehari-hari, sel dapat memulihkan dirinya sendiri dengan sangat cepat. Pada dosis lebih tinggi (hingga 1 Sv), ada kemungkinan sel tidak dapat memulihkan dirinya sendiri, sehingga sel akan mengalami kerusakan permanen atau mati. Sel yang mati relatif tidak berbahaya karena akan diganti dengan sel baru. Sel yang mengalami kerusakan permanen dapat menghasilkan sel yang abnormal ketika sel yang rusak tersebut membelah diri. Sel yang abnormal inilah yang akan meningkatkan risiko tejadinya kanker pada manusia akibat radiasi.

http://antioxidantcentre.com/efek-radikal-bebas.html

2.5 Oksidan dan AntiOksidan

A. OKSIDAN

1. Definisi

Oksidan adalah molekul relative yang menyerang molekul lain, sebagian berupa radikal

bebas, yang bersifat reaktif karena memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga

mengakibatkan ia tidak stabil. Oksidan, dalam pengertian ilmu kimia, adalah senyawa

penerima elektron, (electron acceptor), yaitu senyawa-senyawa yang dapat menarik elektron.

Ion ferri (Fe+++), misalnya, adalah suatu oksidan

2. Sumber Oksidan

Oksidan yang dapat merusak sel berasal dari berbagai sumber, yaitu :

a. Tubuh sendiri, yaitu senyawa-senyawa yang sebenarnya berasal dari proses-proses

biologik normal (fisiologis), namun oleh suatu sebab terdapat dalam jumlah besar

b. Proses-proses peradangan.

c. Luar tubuh, seperti misalnya obat-obatan dan senyawa pencemar (misalnya polusi

asap rokok dan pabrik serta emisi kendaraan bermotor)

d. Akibat radiasi, contohnya sinar matahari dari jam 10.00-15.00

Selain ke-4 sumber diatas, oksidan juga dapat ditemukan dalam makanan, misalnya makanan

sejenis fast food (cepat saji) dan makanan kemasan atau kaleng.

http://jurnalingkungan.wordpress.com/oksidan

Bila oksidan sempat bertemu dengan enzim atau asam lemak tak jenuh ganda, maka

merupakan awal dari kerusakan sel yang antara lain:

Kerusakan DNA pada inti sel

Kerusakan membran sel

Kerusakan protein

Kerusakan lipid peroksida

Proses penuaan

Dapat menimbulkan autoimun

3. Mekanisne Kerja Oksidan

Jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan

hasil samping berupa radikal bebas (-OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan

radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini

akan dapat menghasilkan radikal bebas yang lain yang siap menyerang molekul yang

lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.

Reaktan → Produk + -OH

-OH + (DNA, protein, lipid) → Produk + Radikal bebas yang lain

http://kesehatan.kompasiana.com/2010/11/23/oksidan-vs-antioksidan

4. Dampak Positif Oksidan

Oksidan menimbulkan banyak kerugian, tetapi justru dampak negatif ini

dimanfaatkan oleh tubuh untuk melawan serbuan organisma patogen.

Untuk menghadapi “serangan dari luar ini”, alam telah menyediakan sel-sel khusus

yang disebut sel-sel radang (inflamatory cells ) seperti granulosit, monosit dan makrofag,

yang dapat menghasilkan oksidan seperti H2O2, O2, OH, ClO dan O2. Namun harap

diingat bahwa oksidan-oksidan tersebut selain dapat menghancurkan mikroorganisma

dapat pula merusak sel-sel jaringan tubuh sehingga sehingga apabila terjadi keradangan

hebat yang melibatkan banyak sel radang, kerusakan jaringan tak dapat dihindarkan.

B. ANTI OKSIDAN

1. Definisi

Anti oksidan (untuk melindungi diri dari oksidan) adalah suatu senyawa berkadar rendah

yang dapat mencegah ataupun menghentikan terjadinya reaksi berantai dari pembentukan

radikal bebas dalam tubuh kita. Antioksidan dapat juga diartikan sebagai zat yang mampu

memperlambat atau mencegah proses oksidasi.

Oksidasi adalah jenis reaksi kimia yang melibatkan pengikatan oksigen, pelepasan hydrogen,

atau pelepasan elektron. Proses oksidasi adalah peristiwa alami yang terjadi di alam dan dapat

terjadi dimana-mana tak terkecuali di dalam tubuh kita.

Antioksidan menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi kekurangan elektron yang

dimiliki radikal bebas, dan menghambat terjadinya reaksi berantai dari pembentukan radikal

bebas yang dapat menimbulkan stres oksidatif.

Stress oksidatif adalah keadaan tidak seimbangnya jumlah oksidan dan prooksidan dalam

tubuh. Pada kondisi ini, aktivitas molekul radikal bebas dapat menimbulkan kerusakan seluler

dan genetika. Kekurangan zat gizi dan adanya senyawa xenobiotik dari makanan atau

lingkungan yang terpolusi akan memperparah keadaan tersebut.

http://id.wikipedia.org/wiki/Antioksidan/

2. Penggolongan Antioksidan

Berdasarkan sumbernya ada dua macam antioksidan, yaitu sebagai berikut:

Antioksidan Alami

Antioksidan alami biasanya lebih diminati, karena tingkat keamanan

yang lebih baik dan manfaatnya yang lebih luas dibidang makanan, kesehatan

dan kosmetik. Antioksidan alami dapat ditemukan pada sayuran, buah-buahan,

dan tumbuhan berkayu.

Antioksidan alami di dalam makanan dapat berasal dari: (a) senyawa

antioksidan yang sudah ada dari satu atau dua komponen makanan, (b) senyawa

antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksi selama proses pengolahan, (c)

senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami dan ditambahkan ke

makanan sebagai bahan tambahan pangan.

Antioksidan Sintetik

Antioksidan sintetik adalah antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesis

reaksi kimia dan telah diproduksi untuk tujuan komersial.

Contoh:

Butil Hidroksi Anisol (BHA)

Butil Hidroksi Toluen (BHT)

propil galat

Tert-Butil Hidoksi Quinon (TBHQ)

Tokoferol

Berdasarkan mekanisme kerjanya ada tiga macam antioksidan, yaitu sebagai

berikut:

Antioksidan primer

Antioksidan primer berperan untuk mencegah pembentukan radikal

bebas baru dengan memutus reaksi berantai dan mengubahnya menjadi produk

yang lebih stabil. Contohnya adalah enzim superoksida dimustase (SOD),

katalase, dan glutation dimustase.

Antioksidan Sekunder

Antioksidan sekunder berfungsi menangkap senyawa radikal serta

mencegah terjadinya reaksi berantai. Contohnya adalah vitamin E, Vitamin C,

dan β-karoten.

Antioksidan Tersier

Antioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel dan jaringan

yang disebabkan oleh radikal bebas. Contohnya adalah enzim yang

memperbaiki DNA pada inti sel yaitu metionin sulfoksida reduktase.

http://www.chem-is-try.org/zat-aditif/zat-anti oksidan.html

3. Mekanisme Kerja Antioksidan

Antioksidan menghalangi proses oksidasi dengan

cara menetralisir radikal bebas. Dalam proses itu antioksidan pun teroksidasi. Itulah mengapa

kita harus terus mengisi ulang antioksidan dalam tubuh kita. Antioksidan bekerja dalam dua

cara, yaitu :

Pemutusan rantai – Saat radikal bebas melepaskan atau mengambil elektron, radikal

bebas lain akan terbentuk. Lalu molekul ini akan berputar, dan melakukan hal

yang sama pada molekul yang lain, dan menghasilkan molekul lain, begitu

seterusnya. Proses ini terjadi sampai terjadi pemutusan, atau radikal bebas itu

sudah distabilkan oleh antioksidan “pemutus rantai” seperti betakaroten, vitamin

C dan E.

Pencegahan – Dengan cara mengurangi tingkat inisiasi rantai, yaitu dengan memicu

inisiasi radikal bebas, antioksidan dapat merintangi pemutusan rantai oksidasi.

Mereka juga dapat mencegah oksidasi dengan cara menstabilkan transisi logam

berat seperti tembaga dan besi.

Efektivitas kerja antioksidan tergantung dari jumlah, bagaimana dan dimana radikal bebas

dihasilkan serta target kerusakannya. Dengan begitu, dalam suatu proses antioksidan dapat

melindungi kita dari pengaruh radikal bebas, pada sistem lain tidak berefek sama sekali.

Bahkan dalam keadaan tertentu antioksidan dapat meningkatkan proses oksidasi dengan

menghasilkan jenis oksigen yang membahayakan.

Mekanisme kerja antioksidan memiliki dua fungsi.

Fungsi pertama merupakan fungsi utama dari antioksidan yaitu sebagai pemberi

atom hidrogen. Antioksidan (AH) yang mempunyai fungsi utama tersebut sering

disebut sebagai antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen

secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) atau mengubahnya ke bentuk lebih

stabil, sementara turunan radikal antioksidan (A*) tersebut memiliki keadaan lebih

stabil dibanding radikal lipida.

R* + AH → RH + A*

ROO* + AH → ROOH + A*

Gambar 1. Reaksi Penghambatan

antioksidan primer terhadap radikal lipida

Fungsi kedua merupakan fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju

autooksidasi dengan berbagai mekanisme diluar mekanisme pemutusan rantai

autooksidasi dengan pengubahan radikal lipida ke bentuk lebih stabil.

Besar konsentrasi antioksidan yang ditambahkan dapat berpengaruh pada laju

oksidasi. Pada konsentrasi tinggi, aktivitas antioksidan grup fenolik sering lenyap bahkan

antioksidan tersebut menjadi prooksidan. Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi

tergantung pada struktur antioksidan, kondisi dan sampel yang akan diuji.

AH + O2 → A* + HOO*

AH + ROOH → RO* + H2O + A*

Gambar 2. Antioksidan bertindak sebagai prooksidan pada konsentrasi tinggi

http://www.gizi.net/cgi-bin/berita/fullnews.cgi

Antioksidan bersifat sangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat dibanding

dengan molekul yang lain. Jadi keefektifan antioksidan bergantung dari seberapa kuat daya

oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudah teroksidasi maka semakin

efektif antioksidan tersebut.

4. Sumber AntiOksidan

Vitamin

Vitamin antioksidan yang cukup terkenal adalah vitamin C dan E. Vitamin C

mencegah oksidasi pada molekul yang berbasis cairan, misalnya plasma darah dan

mata. Sedangkan vitamin E yang larut dalam lemak bekerja pada sel lipid dan

sirkulasi kolesterol.

Cara kerja vitamin E sebagai

antioksidan adalah dengan menyumbangkan elektron kepada radikal bebas. Karena

itu, vitamin E yang kaku akan berubah menjadi vitamin E yang radikal. Untuk

menjinakkannya, diperlukan vitamin C yang akhirnya akan membuat vitamin C juga

menjadi radikal. Di sinilah, glutation akan muncul untuk menetralkan vitamin C.

Selain itu Vitamin A yang larut larut dalam lemak, dapat bereaksi dengan

radikal bebas melalui struktur ikatan rangkapnya. Karotenoid (Sumber Vitamin A)

berinteraksi dengan vitamin C, vitamin E, dan Selenium sebagai zat anti oksidan.

Karoten berperan dalam meningkatkan sistem immunitas tubuh melalui efek anti

oksidan. Vitamin A juga menjamin perkembangan kulit yang sehat, membran

mukosa, kelenjar thymus dan jaringan lymphoid, dan semua hal yang berhubungan

dengan sistem kekebalan tubuh.

Mineral

Jika vitamin C dan E bertindak sebagai antioksidan langsung, mineral sendiri

akan berperan sebagai komponen antioksidan tubuh (endogen). Selenium, misalnya,

merupakan komponen penting glutation peroksidase. Selenium juga bekerja secara

sinergis dengan vitamin E.

Seng (Zn) juga merupakan mineral antioksidan yang cukup penting. Seng

akan membantu mencegah oksidasi lemak dan diperlukan oleh tubuh untuk

memproduksi antioksidan superoksida dismutase. Keberadaan seng dibutuhkan juga

untuk menjaga kadar vitamin E dalam darah sehingga membran sel darah merah dapat

terlindungi dari efek oksidasi mineral lainnya.

Flavonoid dan karotenoid

Zat antioksidan dalam tumbuhan dibedakan menjadi flavonoid yang larut

dalam air dan karotenoid yang larut dalam lemak. Flavonoid mampu memperbaiki

ketidakseimbangan sistem antioksidan dalam tubuh.

Contoh karotenoid yaitu beta karoten, alfa karoten, likopen, dan lutein.

Beberapa karotenoid dapat berperan sebagai pembentuk (prekursor) vitamin A dan

mampu memerangi radikal bebas.

Kopi

Secangkir kopi yang kita minum tiap pagi ternyata tidak sekedar membuat kita

terjaga dan bersemangat.

Teh

Pada dasarnya daun teh mengandung tiga komponen penting, yaitu kafein

yang memberikan efek penyemangat, tannin yang memberi kekuatan rasa, dan

polifenol yang mempunyai banyak khasiat kesehatan.

Berry, sibuah ajaib

Kandungan antosianin di dalamnya sering digunakan untuk meningkatkan

kemampuan memori, bahkan mencegah Alzheimer.

Dark chocolate

Antioksidan lain adalah cocoa yang terdapat dalam dark chocolate.

Mangandung antioksidan yang dapat mencegah oksidasi LDL.

Anggur Merah ( Red wine )

Didalam Red Wine terdapat Resveratrol. Inilah antioksidan yang tersimpan

dibalik kulit buah anggur merah. Dipercaya mampu melindungi dari penyakit jantung

dan sejumlah kanker. Resveratrol juga bisa membantu darah tidak membeku secara

tak wajar dan meredakan peradangan.

http://netsains.com/2009/06/antioksidan.html

5. Manfaat Antioksidan

Untuk Kesehatan Jantung & Pembuluh Darah

Untuk Perlindungan Sel

Untuk Pengaturan Gula Darah

Untuk Perlindungan Kekebalan Tubuh

Untuk Menunda Penuaan

Untuk Mengatasi Kekurangan Gizi

Untuk Meningkatkan Energi

http://hs3s.multiply.com/

Mekanisme_Kerja_Beberapa_Anti_Oksidan.html

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN :

1) Siklus Asam Sitrat pertama-tama dikemukakan sebagai lintas oksidasi piruvat di

dalam jaringan hewan pada tahun 1937 oleh Hans Krebs.

2) TCA atau Siklus Krebs merupakan proses di mana asam asetat (dalam bentuk

Asetil- KoA) dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O. Karena Asetil KoA

dihasilkan dari piruvat, maka pada daur ini juga terjadi oksidasi sempurna

dari molekul glukosa menjadi CO2 dan H2O.

3) Proses konversi molekul FADH dan NADH yang dihasilkan dalam siklus asam

sitrat (citric acid cycle) 2 menjadi energi dikenal sebagai proses fosforilasi

oksidatif (oxidative phosphorylation) atau juga Rantai Transpor Elektron

(electron transport chain). Di dalam proses ini, elektron-elektron yang

terkandung didalam molekul NADH & FADH ini akan dipindahkan ke dalam

aseptor utama yaitu oksigen (O ). Pada akhir tahapan 2 2 proses ini, elektron

yang terdapat di dalam molekul NADH akan mampu untuk menghasilkan 3

buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat dalam molekul FADH

akan menghasilkan 2 buah molekul ATP.

4) Radikal bebas adalah atom atau molekul yang kehilangan elektron / memiliki

elektron yang tidak berpasangan, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil

dan selalu berusaha mengambil elektron dari atom atau molekul lain. Radikal

bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti

asap rokok, beberapa logam, hasil penyinaran ultra violet, radiasi, zat kimiawi

dalam makanan dan polutan lain. Misalnya pada molekul air, ikatan atom oksigen

dengan atom hidrogen berupa ikatan kovalen.

5) Oksidan adalah molekul relative yang menyerang molekul lain, sebagian berupa

radikal bebas, yang bersifat reaktif karena memiliki elektron yang tidak

berpasangan, sehingga mengakibatkan ia tidak stabil. Oksidan, dalam pengertian

ilmu kimia, adalah senyawa penerima elektron, (electron acceptor), yaitu senyawa-

senyawa yang dapat menarik elektron. Ion ferri (Fe+++), misalnya, adalah suatu

oksidan

6) Anti oksidan (untuk melindungi diri dari oksidan) adalah suatu senyawa berkadar

rendah yang dapat mencegah ataupun menghentikan terjadinya reaksi berantai dari

pembentukan radikal bebas dalam tubuh kita. Antioksidan dapat juga diartikan

sebagai zat yang mampu memperlambat atau mencegah proses oksidasi.

7) Sumber AntiOksidan

Vitamin

Mineral

Flavonoid dan karotenoid

Kopi

Teh

Berry, sibuah ajaib

Dark chocolate

Anggur Merah ( Red wine )

8) Manfaat Antioksidan

Untuk Kesehatan Jantung & Pembuluh Darah

Untuk Perlindungan Sel

Untuk Pengaturan Gula Darah

Untuk Perlindungan Kekebalan Tubuh

Untuk Menunda Penuaan

Untuk Mengatasi Kekurangan Gizi

Untuk Meningkatkan Energi