TRANSPORT ELEKTRON DAN FOSFORILASI OKSIDATIF

25
Sumber utama dari energi dalam sel aaerob terdapat pada proses respirasi, yaitu oksidasi enzimatis zat-zat metabolit oleh molekul oksigen. Proses ini banyak melibatkan enzim dan berbagai tahap reaksi kimiawi yang terpisah. Semua reaksi terorganisasi secara rapi dalam suaatu susunan yabf berurutan dan terjadi dalam mitokondria. TRANSPORT ELEKTRON DAN TRANSPORT ELEKTRON DAN FOSFORILASI OKSIDATIF FOSFORILASI OKSIDATIF

description

TRANSPORT ELEKTRON DAN FOSFORILASI OKSIDATIF. Sumber utama dari energi dalam sel aaerob terdapat pada proses respirasi, yaitu oksidasi enzimatis zat-zat metabolit oleh molekul oksigen. Proses ini banyak melibatkan enzim dan berbagai tahap reaksi kimiawi yang terpisah. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of TRANSPORT ELEKTRON DAN FOSFORILASI OKSIDATIF

Page 1: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Sumber utama dari energi dalam sel aaerob terdapat pada proses respirasi, yaitu oksidasi enzimatis zat-zat metabolit oleh molekul oksigen. Proses ini banyak melibatkan enzim dan berbagai tahap reaksi kimiawi yang terpisah.Semua reaksi terorganisasi secara rapi dalam suaatu susunan yabf berurutan dan terjadi dalam mitokondria.

TRANSPORT ELEKTRON DAN TRANSPORT ELEKTRON DAN FOSFORILASI OKSIDATIF FOSFORILASI OKSIDATIF

Page 2: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

CakupanCakupan

PendahuluanPendahuluan– Organisasi proses metabolismeOrganisasi proses metabolisme– Pengertian umumPengertian umum

MitokondriaMitokondria– Anatomi mitokondriaAnatomi mitokondria– Sistem transport Sistem transport

Transport elektronTransport elektron– Proses dan tempat berlangsungnyaProses dan tempat berlangsungnya– Senyawa yang berperan pentingSenyawa yang berperan penting

Page 3: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Fosforilasi oksidatifFosforilasi oksidatif– Hipotesa Hipotesa coupling energycoupling energy– Pembentukan proton gradienPembentukan proton gradien

Page 4: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Oksidasi - ReduksiOksidasi - Reduksi

Oksidasi = pemindahan / pembebasan eOksidasi = pemindahan / pembebasan e-- dari dari suatu molekul suatu molekul

Reduksi = penambahan elektron ke suatu Reduksi = penambahan elektron ke suatu molekulmolekul

Reaksi oksidasi – reduksi (REDOKS) Reaksi oksidasi – reduksi (REDOKS) reaksi reaksi pemindahan elektronpemindahan elektron

Elektron donor Elektron donor e e-- +elektron aseptor +elektron aseptor

Misalnya FeMisalnya Fe2+2+ e e- - + Fe + Fe 3+3+

Page 5: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Tiap-tiap substansi mempunyai kemampuan Tiap-tiap substansi mempunyai kemampuan yang tidak sama untuk membebaskan elektron yang tidak sama untuk membebaskan elektron Potensial reduksiPotensial reduksi– Harga semakin negatif potensi kehilangan elektron

semakin besar– Harga 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

Page 6: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

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

Aliran elektron NADH (EAliran elektron NADH (Eoo = -0,32V) ke O = -0,32V) ke O22 (E (Eoo = = +0,82V) +0,82V) akan membebaskan sejumlah besar akan membebaskan sejumlah besar tenaga bebas yang dpt digunakan utk membuat tenaga bebas yang dpt digunakan utk membuat ATPATP

Semua langkah reaksi enzimatis pd pemecahan Semua langkah reaksi enzimatis pd pemecahan oksidatif karbohidrat, lemak dan asam amino oksidatif karbohidrat, lemak dan asam amino pada akhirnya sampai pada respirasi selpada akhirnya sampai pada respirasi selyaitu saat elektron mengalir dr substrat organik yaitu saat elektron mengalir dr substrat organik ke Oke O22 yang menghasilkan tenaga utk yang menghasilkan tenaga utk pembentukan ATP dari ADP + Pipembentukan ATP dari ADP + Pi

Page 7: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF
Page 8: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Organisasi proses metabolisme - Katabolisme

Pada eukaryot fosforilasi oksidatif terjadi di mitokondria sedangkan fotofosforilasi terjadi dalam kloroplas

Fosforilasi oksidatif melibatkan reduksi O2 menjadi H2O dengan pendonoran elektron oleh NADH dan FADH2

Pengetahuan tentang sintesis ATP dalam mitokondria dan kloroplas berdasar pada hipotesis oleh Peter Mitchell (1961) yang berdasar pada perbedaan konsentrasi proton transmembran teori chemiosmotic

Page 9: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF
Page 10: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Fosforilasi oksidatifFosforilasi oksidatif

suatu proses dimana ATP dibentuk pada waktu elektron suatu proses dimana ATP dibentuk pada waktu elektron dipindahkan dr NADH atau FADHdipindahkan dr NADH atau FADH22 ke O ke O22 oleh suatu deretan oleh suatu deretan

senyawa pembawa elektronsenyawa pembawa elektron

proses pembentukan ATP secara enzimatis dari ADP dan proses pembentukan ATP secara enzimatis dari ADP dan fosfat anorganik dengan menggunakan energi yang fosfat anorganik dengan menggunakan energi yang dikeluarkan selama proses transpot elektrondikeluarkan selama proses transpot elektron

Setiap pasang elektron yg melalui rantai respirasi dari Setiap pasang elektron yg melalui rantai respirasi dari NADP NADP O O22 menghasilkan menghasilkan

NADH + HNADH + H++ + + ½O½O22 + 3 Pi + 3 ADP + 3 Pi + 3 ADP NAD NAD ++ + 3 ATP + H + 3 ATP + H22OO

Pasangan elektron yg dihidrogenasi oleh FAD Pasangan elektron yg dihidrogenasi oleh FAD dehidrogenase dehidrogenase menghasilkan 2 ATP menghasilkan 2 ATP

Page 11: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

MitokondriaMitokondriaSecara struktural Secara struktural bersifat unikbersifat unik

Memiliki 2 membran: Memiliki 2 membran: yi membrane dalam yi membrane dalam dan luar dan luar

MatriksMatriks

Ruang intermembranRuang intermembran

Cristae (krista)Cristae (krista)

Membran luar berbeda dengan membrane dalam karena lebih berpori. Sehingga membrane dalam berfungsi sebagai barier / penahan bagi berbagai metabolit.

Page 12: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

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

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

Page 13: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

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 dst

Protein komplek yang mentransfer elektron tsbt dikenal sebagai sistem transport electron

Page 14: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Setelah electron melewati Setelah electron melewati komplek IV, komplek IV, proton akan proton akan didonorkan kepada Odidonorkan kepada O22

HH22OO

Selama elekton bergerak Selama elekton bergerak melalui komplek I, III dan melalui komplek I, III dan IV dari ETS IV dari ETS proton proton dipompa dari matriks ke dipompa dari matriks ke ruang intermembran ruang intermembran mitokondriamitokondria

Shg akan menghslkan Shg akan menghslkan sumber energi potensial sumber energi potensial dgn konsentrasi proton di dgn konsentrasi proton di ruang inter membrane ruang inter membrane lebih tinggi dibanding dgn lebih tinggi dibanding dgn di dalam matrik .di dalam matrik .

Page 15: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Sistem transport elektronSistem transport elektron

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

Page 16: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF
Page 17: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Kompleks I (NADH Kompleks I (NADH dehidrogenase)dehidrogenase)

t.a. 43 rantai polipeptida mempy t.a. 43 rantai polipeptida mempy FMN sbg gugus prostetik. Dan FMN sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi mengkatalis reaksi

NADH + HNADH + H++ + FMN <=> NAD + FMN <=> NAD++ + + FMNHFMNH22

Mempy 6 pusat besi-sulfurMempy 6 pusat besi-sulfurMempunyai pusat besi-sulfur yang mentransfer elektron Mempunyai pusat besi-sulfur yang mentransfer elektron dr FMNHdr FMNH22 ke karier berikutnya yaitu Coenzim Q ke karier berikutnya yaitu Coenzim Q

Kompleks I juga disebut Kompleks I juga disebut NADH-coenzyme Q reductaseNADH-coenzyme Q reductase

karena elektron yg terlibat dlm reaksi ini digunakan utk karena elektron yg terlibat dlm reaksi ini digunakan utk mereduksi koenzim Q mereduksi koenzim Q

Penghambat : amytal, rotenone dan piericidin APenghambat : amytal, rotenone dan piericidin A

Page 18: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Kompleks II (Suksinat dehidrogenase)Kompleks II (Suksinat dehidrogenase)

Merupakan enzim TCA yang terikat pada membranMerupakan enzim TCA yang terikat pada membran

Merupakan titik masuknya FADHMerupakan titik masuknya FADH22 yg diproduksi oleh yg diproduksi oleh

suksinat dehidrogenasesuksinat dehidrogenase

Elektron dr FADHElektron dr FADH22 akan didonorkan ke ubiquinone akan didonorkan ke ubiquinone

Mempunyai pusat Fe-SMempunyai pusat Fe-S

Disebut juga sebagai enzim Disebut juga sebagai enzim succinate-coenzyme Q succinate-coenzyme Q reductasereductase

Page 19: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Kompleks III Kompleks III

terdiri dari berbagai protein karier elektron yi:terdiri dari berbagai protein karier elektron yi:

sitokrom B, pusat Fe-S dan sitokrom C1sitokrom B, pusat Fe-S dan sitokrom C1

Proses transfer elektron terkait dengan transport proton dr Proses transfer elektron terkait dengan transport proton dr matriks ke ruang antar membran. Dijumpai dlm btk matriks ke ruang antar membran. Dijumpai dlm btk dimer, dgn masing masing memiliki 11 subunitdimer, dgn masing masing memiliki 11 subunit

Pergerakan elektron dr Cyt b Pergerakan elektron dr Cyt b Fe-S dpt diblok oleh Fe-S dpt diblok oleh antimycin Aantimycin A

2,6-dichlorophenol-indophenol 2,6-dichlorophenol-indophenol diketahui mampu diketahui mampu menerima elektron yg berasal dr Fe-S Komplek IIImenerima elektron yg berasal dr Fe-S Komplek III

Page 20: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Merupakan protein kecil dalam sistem transport elektron dan satu satunya protein yg tidak dlm bentuk kompleks

Menerima elektron dari kompleks III dan mentransfernya ke Menerima elektron dari kompleks III dan mentransfernya ke kompleks IVkompleks IV

Karier elektron artifisial spt Karier elektron artifisial spt tetramethyl-p-phenylene tetramethyl-p-phenylene diaminediamine dpt menerima elektron dari cyt Cdpt menerima elektron dari cyt C

Page 21: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Kompleks IVKompleks IV

Dikenal sbg sitokrom oksidase Dikenal sbg sitokrom oksidase krn mengambil elektron dari cyt krn mengambil elektron dari cyt CC

Bertugas mentransfer elektron Bertugas mentransfer elektron dr cyt C ke O2dr cyt C ke O2

Terdiri dari 3 sub unit : sub unit I, II dan IIITerdiri dari 3 sub unit : sub unit I, II dan III

Sub unit ISub unit I mengandung gugus heme Cyt a dan Cyt a3 serta mengandung gugus heme Cyt a dan Cyt a3 serta ion tembaga. Cyt a3 dan Cu ion tembaga. Cyt a3 dan Cu menerima elektron dr Cyt a dan menerima elektron dr Cyt a dan mentranser ke Omentranser ke O22 yg terikat pd Cyt a yg terikat pd Cyt a

Sub unit IISub unit II mengandung ion Pb yg terikat pd residu sistein mengandung ion Pb yg terikat pd residu sistein membtuk pusat berinti ganda yg disebut Cumembtuk pusat berinti ganda yg disebut CuAA

Sub unit IIISub unit III secr rinci belum diketahui perannya secr rinci belum diketahui perannya

Dpt dihambat oleh cyanida, azide dan CODpt dihambat oleh cyanida, azide dan CO

Page 22: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF
Page 23: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF
Page 24: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Kompleks VKompleks V (ATP synthase / F(ATP synthase / F00FF11

kompleks)kompleks)

FF1 1 kompleks mrpkn bagian dr kompleks mrpkn bagian dr

kompleks V yang akan kompleks V yang akan menghasilkan ATP pada saat proton menghasilkan ATP pada saat proton masuk dr ruang intermembran ke masuk dr ruang intermembran ke matriksmatriks

Antibiotik oligomicyn mampu terikat pada FAntibiotik oligomicyn mampu terikat pada F00 kompleks dan kompleks dan

menghambat aliran proton.menghambat aliran proton.

Page 25: TRANSPORT ELEKTRON DAN  FOSFORILASI OKSIDATIF

Chemiosmotic coupling hypothesisChemiosmotic coupling hypothesis

Dikemukakan oleh Peter mitchell (1961)Dikemukakan oleh Peter mitchell (1961)Menjelaskan bgmn ATP disintesis dari ETS dan Menjelaskan bgmn ATP disintesis dari ETS dan fosforilasi oksidatiffosforilasi oksidatifTerdiri dari 4 prinsip :Terdiri dari 4 prinsip :– Energi yg dihasilkan oleh transpor elektron Energi yg dihasilkan oleh transpor elektron

menghasilkan sistem transpor aktifmenghasilkan sistem transpor aktif– Sistem transpor aktif memompa proton dr matriks ke Sistem transpor aktif memompa proton dr matriks ke

ruang inter membranruang inter membran– Gradien proton terbentuk Gradien proton terbentuk dgn pH di luar lebih dgn pH di luar lebih

rendah dibanding di dalam. Proton yg ada di dalam rendah dibanding di dalam. Proton yg ada di dalam bertendensi utk keluar utk menyamakan kondisi pHbertendensi utk keluar utk menyamakan kondisi pH

– Ketika proton ke luar matriks Ketika proton ke luar matriks energi bebas energi bebas terbentuk (21 kJ/mol utk setiap H) dan digunakan utk terbentuk (21 kJ/mol utk setiap H) dan digunakan utk menghasilkan ATPmenghasilkan ATP