BIOENERGETIKA DAN PEMBENTUKAN RADIKAL BEBAS PADA PROSES RESPIRASI SEL

BIOENERGETIKA ???

Tahukah anda bagaimana proses energi tersebut terbentuk???

• Bioenergetika atau termodinamika biokimia memberikan prinsip dasar untuk menjelaskan mengapa sebuah reaksi dapat terjadi.

• Misalnya, menjelaskan terbentuk nya energi untuk kehidupan.

• Sejumlah sistem non biologik menggunakan energi panas untuk melaksanakan kerjanya, namun sistem biologi pada hakekatnya bersifat isotermik dan memakai energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

• Hasil reaksi dalam tubuh makhluk hidup pada akhirnya juga bertujuan untuk menghasilkan energi sehingga dapat beraktivitas

• Organisme hidup mengubah energi yang diperolehnya dari makanan untuk berbagai tujuan seperti pemeliharaan sel, reproduksi dan berbagai kerja baik fisik maupun kimia.

Mengerti???...

Respirasi Sel

• Respirasi sel adalah proses di mana energi yang tersimpan dalam glukosa dilepaskan oleh sel-sel.

• Respirasi sel berlangsung dalam berbagai tahap. Ini terjadi pada manusia, tanaman, hewan dan bahkan dalam bakteri mikroskopis.

Respirasi Aerobik

• Terdiri dari serangkaian reaksi metabolisme yang terjadi di sitoplasma (bagian luar) dan mitokondria (bagian dalam) dari sel-sel dari organisme hidup.

• Energi biokimia yang diperoleh dari nutrisi diubah menjadi ATP (Adenosine tri-fosfat), karbon dioksida dan air selama respirasi aerobik.

Respirasi Aerobik

( Glukosa + Oksigen = Energi + Karbon Dioksida + Air) atau ( C6H12O6 + 6O2 = Energi (ATP) + 6CO2 + 6H2O )• Respirasi sel membantu dalam pengambilan bahan

kimia dari makanan dan menyimpannya dalam molekul ATP.

LANJUT...

Tahapan dalam Respirasi Aerobik

1. Glikolisis2. Siklus Krebs3. Transpor Elektron

GLIKOLISIS• Langkah pertama dalam respirasi aerobik• Terjadi didalam Sitosol• Hasil : 2 ATP, 2 Piruvat, 2 NADH• Hasil berupa piruvat kemudian dilanjutkan dari

sitosol menuju mitokondria dari sel, di mana siklus Krebs terjadi.

SIKLUS KREBS• Ditemukan Hans Krebs pada tahun 1937• Terjadi di Mitokondria• Piruvat menghasilkan Asetil KoA, untuk membentuk

asam sitrat.• Hasil : 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP

Transpor Elektron• Pada setiap pergantian siklus Krebs, ADP (adenosin

difosfat) diubah menjadi molekul ATP dan 5 pasang elektron energi tinggi yang disita oleh 5 molekul pembawa untuk transportasi lebih lanjut. Ini menghasilkan rantai transpor elektron.

• Terjadi di membran dalam mitokondria• Molekul penting NADH dan FADH2 • Hasil : 34 ATP

Pembentukan Radikal Bebas

• Radikal bebas (Bahasa Latin: radicalis) adalah molekul yang mempunyai sekelompok atom dengan elektron yang tidak berpasangan.

• Jika radikal bebas tidak diinaktivasi, reaktivitasnya dapat merusak seluruh tipe makromolekul seluler, termasuk karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat.

• Radikal bebas adalah suatu atom, gugus, atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbit paling luar, termasuk atom hidrogen, logam-logam transisi, dan molekul oksigen. Adanya ‘elektron tidak berpasangan’ini, menyebabkan radikal bebas secara kimiawi menjadi sangat aktif. Radikal bebas dapat bermuatan positif (kation), negatif (anion), atau tidak bermuatan (Halliwell dan Gutteridge, 2000).

Radikal hidroksil dapat merusak tiga jenis senyawa yang penting untuk mempertahankan integritas sel yaitu:• Asam lemak tak jenuh tunggal (PUFA) yang

merupakan komponen penting fosfolipid penyusun membran sel

• DNA, yang merupakan piranti genetik dari sel.• Protein, yang memegang berbagai peran penting

seperti enzim, reseptor, antibodi, pembentuk matriks, dan sitoskeleton (Halliwell dan Gutteridge, 2000 ; Papas, 1999).

Mekanisme Kerja• Sebagai contoh dalam molekul air (H2O), ikatan

antara atom hidrogen dan atom oksigen merupakan ikatan kovalen, yaitu ikatan yang tersusun atas sepasang elektron yang dimiliki oleh dua atom secara bersama-sama. Ketika mendapatkan energi yang cukup besar maka air akan mengalami pembelahan homolitik.

• Para ahli biokimia menyebutkan bahwa radikal bebas merupakan salah satu bentuk senyawa oksigen reaktif, yang secara umum diketahui sebagai senyawa yang tidak memiliki elektron berpasangan.

Sumber• Sumber radikal bebas bisa berasal dari proses

metabolisme dalam tubuh (internal) dan dapat berasal dari luar tubuh (eksternal).

• Internal : superoksida (O2•), hidroksil (•OH), peroksil (ROO•), hidrogen peroksida (H2O2)

• Eksternal : asap rokok, polusi, radiasi sinar UV, limbah pabrik, pestisida

Dampak• Pada usia lanjut terjadi berbagai penurunan fungsi

fisiologis akibat kerusakan sel atau jaringan. Salah satu penyebab kerusakan sel atau jaringan adalah karena terjadinya stress oksidatif oleh radikal bebas.

• Radikal bebas bersifat sangat reaktif, dapat menimbulkan perubahan biokimiawi dan merusak berbagai komponen sel hidup seperti protein, lipid, karbohidrat dan nukleat.

• Dengan bertambahnya usia, kerusakan sel akibat stress oksidatif tadi menumpuk selama bertahun-tahun sehingga terjadi penyakit-penyakit degeneratif, keganasan, kematian sel-sel vital tertentu yang pada akhirnya akan menyebabkan proses penuaan. (Gitawati, R, 1995 ; Purnomo S, 2000)

Antioksidan• Antioksidan merupakan senyawa yang dapat

menghambat spesies oksigen reaktif, spesies nitrogen, dan radikal bebas lainnya sehingga mampu mencegah penyakit-penyakit degeneratif seperti kardiovaskular, kanker, dan penuaan.

• Vitamin E, vitamin C, dan mungkin karoteinoid, biasanya disebut sebagai vitamin antioksidan, dapat menghentikan reaksi berantai radikal bebas.

Contoh Antioksidan