Transport elektron dan fosforilasi oksidatifTri Rini Nuringtyas

CakupanPendahuluanOrganisasi proses metabolismePengertian umumMitokondriaAnatomi mitokondriaSistem transport Transport elektronProses dan tempat berlangsungnyaSenyawa yang berperan penting

Fosforilasi oksidatifHipotesa coupling energyPembentukan proton gradien

Oksidasi - ReduksiOksidasi = pemindahan / pembebasan e- dari suatu molekul Reduksi = penambahan elektron ke suatu molekulReaksi oksidasi reduksi (REDOKS) reaksi pemindahan elektron Elektron donor e- +elektron aseptor Misalnya Fe2+ e- + Fe 2+

Tiap-tiap substansi mempunyai kemampuan yang tidak sama untuk membebaskan elektron Potensial reduksiHarga semakin negatif potensi kehilangan elektron semakin besarHarga semakin positif potensi menerima e- makin tinggi

Jadi pasangan redoks yang mempunya potensial standar yg lebih negatif memberikan e- ke pasangan redoks yang potensial standarnya lebih positif

Elektron selalu bergerak ke suatu arah dimana tenaga bebas sistem tersebut menurun

Aliran elektron NADH (Eo = -0,32V) ke O2 (Eo = +0,82V) akan membebaskan sejumlah besar tenaga bebas yang dpt digunakan utk membuat ATP

Semua langkah reaksi enzimatis pd pemecahan oksidatif karbohidrat, lemak dan asam amino pada akhirnya sampai pada respirasi selyaitu saat elektron mengalir dr substrat organik ke O2 yang menghasilkan tenaga utk pembentukan ATP dari ADP + Pi

Organisasi proses metabolisme - KatabolismePada eukaryot fosforilasi oksidatif terjadi di mitokondria sedangkan fotofosforilasi terjadi dalam kloroplasFosforilasi oksidatif melibatkan reduksi O2 menjadi H2O dengan pendonoran elektron oleh NADH dan FADH2Pengetahuan tentang sintesis ATP dalam mitokondria dan kloroplas berdasar pada hipotesis oleh Peter Mitchell (1961) yang berdasar pada perbedaan konsentrasi proton transmembran teori chemiosmotic

Fosforilasi oksidatifsuatu proses dimana ATP dibentuk pada waktu elektron dipindahkan dr NADH atau FADH2 ke O2 oleh suatu deretan senyawa pembawa elektronproses pembentukan ATP secara enzimatis dari ADP dan fosfat anorganik dengan menggunakan energi yang dikeluarkan selama proses transpot elektron

Setiap pasang elektron yg melalui rantai respirasi dari NADP O2 menghasilkan NADH + H+ + O2 + 3 Pi + 3 ADP NAD + + 3 ATP + H2OPasangan elektron yg dihidrogenasi oleh FAD dehidrogenase menghasilkan 2 ATP

MitokondriaSecara struktural bersifat unikMemiliki 2 membran: yi membrane dalam dan luar MatriksRuang intermembranCristae (krista)Membran luar berbeda dengan membrane dalam karena lebih berpori. Sehingga membrane dalam berfungsi sebagai barier / penahan bagi berbagai metabolit.

Proses yang terjadi di dalam mitokondria : -. Oksidasi piruvat-. Oksidasi asam lemak-. Metabolisme asam amino-. Siklus asam sitrat

Protein yang berfungsi untuk respirasi berada di inner membrane. Sehingga densitas Krista pada suatu sel menggambarkan aktifitas respirasi pada suatu sel. Contoh Mitokondria dalam sel otot hati ( sangat tinggi aktifitas respirasinya) Krista sgt padat. Berbeda dengan mitokondria pada sel hati.

Membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I V. Komplek I menerima electron dari NADH. Elektron dari FADH2 ditransfer ke komplek protein lain yg dsbt Komplek II yang kemudian ditangkap oleh Coenzim Q dstProtein komplek yang mentransfer elektron tsbt dikenal sebagai sistem transport electron

Setelah electron melewati komplek IV, proton akan didonorkan kepada O2 H2OSelama elekton bergerak melalui komplek I, III dan IV dari ETS proton dipompa dari matriks ke ruang intermembran mitokondria Shg akan menghslkan sumber energi potensial dgn konsentrasi proton di ruang inter membrane lebih tinggi dibanding dgn di dalam matrik .

Sistem transport elektronTranspot elektron adalah tahap akhir dalam respirasi sel aerobik yang meliputi proses perpindahan elektron dari molekul donor (misal: NADH, substrat organik) menuju aseptor terakhir yakni oksigen.

Kompleks I (NADH dehidrogenase) t.a. 43 rantai polipeptida mempy FMN sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi NADH + H+ + FMN NAD+ + FMNH2Mempy 6 pusat besi-sulfurMempunyai pusat besi-sulfur yang mentransfer elektron dr FMNH2 ke karier berikutnya yaitu Coenzim QKompleks I juga disebut NADH-coenzyme Q reductase karena elektron yg terlibat dlm reaksi ini digunakan utk mereduksi koenzim Q Penghambat : amytal, rotenone dan piericidin A

Kompleks II (Suksinat dehidrogenase)Merupakan enzim TCA yang terikat pada membranMerupakan titik masuknya FADH2 yg diproduksi oleh suksinat dehidrogenaseElektron dr FADH2 akan didonorkan ke ubiquinoneMempunyai pusat Fe-SDisebut juga sebagai enzim succinate-coenzyme Q reductase

Kompleks III terdiri dari berbagai protein karier elektron yi: sitokrom B, pusat Fe-S dan sitokrom C1Proses transfer elektron terkait dengan transport proton dr matriks ke ruang antar membran. Dijumpai dlm btk dimer, dgn masing masing memiliki 11 subunitPergerakan elektron dr Cyt b Fe-S dpt diblok oleh antimycin A2,6-dichlorophenol-indophenol diketahui mampu menerima elektron yg berasal dr Fe-S Komplek III

Merupakan protein kecil dalam sistem transport elektron dan satu satunya protein yg tidak dlm bentuk kompleksMenerima elektron dari kompleks III dan mentransfernya ke kompleks IVKarier elektron artifisial spt tetramethyl-p-phenylene diamine dpt menerima elektron dari cyt C

Kompleks IVDikenal sbg sitokrom oksidase krn mengambil elektron dari cyt CBertugas mentransfer elektron dr cyt C ke O2Terdiri dari 3 sub unit : sub unit I, II dan IIISub unit I mengandung gugus heme Cyt a dan Cyt a3 serta ion tembaga. Cyt a3 dan Cu menerima elektron dr Cyt a dan mentranser ke O2 yg terikat pd Cyt aSub unit II mengandung ion Pb yg terikat pd residu sistein membtuk pusat berinti ganda yg disebut CuASub unit III secr rinci belum diketahui perannyaDpt dihambat oleh cyanida, azide dan CO

Kompleks V (ATP synthase / F0F1 kompleks)

F1 kompleks mrpkn bagian dr kompleks V yang akan menghasilkan ATP pada saat proton masuk dr ruang intermembran ke matriksAntibiotik oligomicyn mampu terikat pada F0 kompleks dan menghambat aliran proton.

Chemiosmotic coupling hypothesisDikemukakan oleh Peter mitchell (1961)Menjelaskan bgmn ATP disintesis dari ETS dan fosforilasi oksidatifTerdiri dari 4 prinsip :Energi yg dihasilkan oleh transpor elektron menghasilkan sistem transpor aktifSistem transpor aktif memompa proton dr matriks ke ruang inter membranGradien proton terbentuk dgn pH di luar lebih rendah dibanding di dalam. Proton yg ada diluar bertendensi utk kembali ke dalam utk menyamakan kondisi pHKetika proton kembali ke matriks energi bebas terbentuk (21 kJ/mol utk setiap H) dan digunakan utk menghasilkan ATP