Secara sederhana, oksidasi berarti reaksi dari material dengan oksigen OKSIDASI BIOLOGI

 Proses oksidasi

 Peranan enzim,

koenzim dan logam

dalam oksidasi biologi

 Transfer elektron dalam sel

 Hubungan rantai

pernapasan dengan senyawa fosfat

berenergi tinggi

 Oksidasi hidrogen (H) dalam mitokondria

 Struktur dan fungsi mitokondria

 Proses transfer

elektron di mikrosom

 Proses oksidasi

reduksi di sel darah merah

Secara sederhana, oksidasi berarti reaksi dari material dengan oksigen

Oleh karena itu diberi

nama

PADA MAKHLUK HIDUP

OKSIDASI BIOLOGI



Secara kimiawi:

Oksidasi berarti

melepaskan elektron

atau menerima oksigen, yang sering diikuti

dengan reduksi.

Reduksi berarti

menerima elektron atau melepaskan oksigen.

 Reaksi biokimia dalam organisme hidup pada dasarnya adalah transfer ENERGI (ATP), yang melibatkan reaksi oksidasi dan reduksi.

 ATP dihasilkan melalui fosforilasi ADP

 Fosforilasi tingkat substrat adalah transfer PO₄^- energi tinggi ke ADP.

 Semua molekul

mengandung elektron

sebagai bagian dari atom- atom yang menyusun

molekul.

 Setiap molekul memiliki energi (potensial) untuk memberi dan menerima elektron dari molekul lainnya.

 NAD⁺  NADH

 NAD⁺ adalah senyawa intermediate (pembawa energi).

 Dalam sistem biologikal, elektron adalah atom hidrogen (H⁺).

 Oksidasi biologikal seringkali berupa DEHIDROGENASI (pelepasan pasangan atom hidrogen dari substrat

mereka).

 Terdapat beberapa reaksi oksidasi-reduksi di dalam sel, baik selama

katabolisme maupun anabolisme.

 Proses respirasi seluler : glikolisis, siklus Kreb’s, dan rantai transport

elektron adalah reaksi biokimia yang melibatkan transfer elektron melalui reaksi OKSIDASI –

REDUKSI.

 Sebagian besar energi sel diperoleh dari reaksi

oksidasi reduksi.

 Energi disimpan dalam ikatan kovalen diantara fosfat, dengan jumlah energi terbesar (± 7

kcal/mole) dalam ikatan diantara gugus fosfat kedua dan ketiga.

 Ikatan kovalen ini disebut ikatan pirofosfat.

 Proses pemecahan

glukosa, dimana glukosa di oksidasi menjadi dua

molekul 3-carbon (piruvat).

 Glucose + 2 ATP + 2 ADP + 2 PO₄^– + 2 NAD⁺ 

2 pyruvic acid + 4 ATP + 2 NADH + 2H⁺

 Catatan:

 Energi yang dilepaskan dari glukosa dapat digunakan untuk memfosforilasi

(penambahan gugus fosfat) pada ADP, membentuk ATP.

 Glikolisis terjadi didalam sitoplasma.



Tiga bagian glikolisis:

Pemakaian energi

(preparatory stages).

Pemecahan gula 6- carbon menjadi dua gula 3-carbon (asam piruvat)

Produksi energi

(Energy-Conserving Stage).

Glucose

Glucose 6-phosphate

Fructose 6-phosphate

Fructose

1,6-diphosphate

Dihydroxyacetone phosphate (DHAP)

Glyceraldehyde 3-phosphate (GP)

1

2

3

4 5



Digunakan 2 ATP



Glukosa dipecah

untuk membentuk 2 Glucose-3-

phosphate

1,3-diphosphoglyceric acid

3-phosphoglyceric acid

2-phosphoglyceric acid

Phosphoenolpyruvic acid (PEP)

6

7

8

9

10



2 Glucose-3- phosphate

dioksidasi menjadi 2 asam piruvat



Dihasilkan 4 ATP



Dihasilkan 2 NADH

 Jika oksigen berlimpah, sel akan merubah asam piruvat menjadi asetil-KoA.

 Asam piruvat (dari glikolisis) di oksidasi dan di

dekarboksilasi.

 2(Pyruvate^- + Coenzyme-A + NAD⁺  Acetyl-CoA + CO₂ + NADH).

 Pembentukan asetil-KoA adalah TAHAP TRANSISI untuk mempersiapkan

asam piruvat masuk kedalam siklus Kreb’s.



Molekul 3-carbon

(acetyl-CoA) di oksidasi lebih lanjut menjadi

karbon dioksida.

2(Acetyl CoA + 3NAD⁺ + FAD + GDP^3- + HPO₄^2- + 2H₂O  2CO₂ + 3NADH + FADH₂ + GTP^4- + 2H⁺ + Coenzyme-A).

 Dalam proses glikolisis dan siklus Kreb’s  hanya dihasilkan 4 molekul ATP atau GTP (molekul

energi yang mirip dengan ATP) per-molekul glukosa.

 Hasil ini jauh dibawah jumlah yang diperlukan oleh tubuh untuk berfungsi secara normal.

 Akan tetapi, selama oksidasi glukosa, sejumlah besar NADH dan FADH₂ diproduksi.

 Agent pereduksi ini secara dramatis meningkatkan jumlah ATP yang diproduksi.

Dengan demikian, BAGAIMANA TUBUH

MENGHASILKAN ATP LEBIH BANYAK LAGI?

 Rantai transport elektron terjadi didalam lipatan membran dalam

mitokondrial (cristae).

 Sistem ini akan

menggunakan energi yang tersimpan dalam NADH dan FADH2

untuk menghasilkan ATP.

 NADH dan FADH2 yang terakumulasi selama proses

glikolisis, reaksi

transisi, dan siklus Kreb’s akan

mentransfer atom- atom hidrogen ke

komponen-komponen dari rantai transport elektron.

 Selama transport,

hidrogen dan elektron ditransfer ke akseptor dengan cara proton dipompa melintasi

membran mitokondrial bagian dalam.

 Hal ini menghasilkan gradien elektrochemical yang kemudian

digunakan untuk

fosforilasi ADP sambil proton berdifusi kembali melintasi membran.



Melalui rangkaian reaksi fosforilasi oksidatif.

Oksidasi NADH terangkai dengan reaksi fosforilasi ADP.

Selain itu, reaksi reduksi akan menyertai oksidasi NADH.

● Reaksi oksidasi selalu disertai reaksi reduksi, karena elektron yang diberikan oleh satu gugus harus

diterima oleh gugus lainnya.

Dalam hal ini, molekuler oksigen adalah akseptor elektron, maka pada tahap akhir

rangkaian ini, elektron ditransfer ke oksigen dan terbentuk air.

 Membran luar

 Mempertahankan bentuk mitokondria.

 Sangat permeabel terhadap molekul kecil.

 Ruang antarmembran

 Terdapat enzim creatine kinase & adenylate kinase.

 Membran dalam

 Struktur yang berlibat-lipat &

tidak permeabel terhadap molekul & ion.

 Kaya dengan protein.

 Cristae

 Struktur yang berlipat-lipat dari membran dalam.

 Matrix

 Mengandung enzim untuk siklus Kreb’s dan oksidasi asam lemak.

 Mengandung DNA, ribosome dan protein yang diperlukan untuk sintesis protein.



FUNGSI MITOKONDRIA:



Transport

●Digunakan untuk memindahkan substansi melintasi membran bagian dalam.



Rantai respirasi

●Kompleks yang bertanggung jawab untuk produksi ATP dari sumber energi 

memerlukan oksigen.



ATP synthase

●Digunakan untuk fosforilasi ADP.

 Enzim yang terlibat

dalam proses oksidasi dan reduksi diberi

nama

oksidoreduktase.

 Mengkatalisis reaksi oksidasi atau reduksi

 Bekerja pada beberapa gugus kimia untuk

menambahkan atau melepaskan atom hidrogen

 Diklasifikasi menjadi empat kelompok:

 Oksidase

 Dehidrogenase

 Hidroperoksidase

 Oksigenase

 Enzim oksidase

menggunakan oksigen sebagai akseptor

hidrogen.

 Enzim oksidase mengkatalisis

pelepasan hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor

hidrogen.

 Enzim-enzim tersebut membentuk air atau hidrogen sebagai produk reaksi.

 Sebagian enzim

oksidase mengandung logam.

 Fe.

 Cu.

 Golongan enzim ini mengkatalisis substrat yang bergugus fungsional.

 Contoh enzim dehidrogenase

adalah suksinat dehidrogenase, glutamat dehidrogenase dan

sebagainya.



Terdapat dua

koenzim penting dalam reaksi

oksidasi – reduksi:

NAD.

FAD.

 Eritrosit tidak memiliki mitokondria  oleh karena itu, glukosa

digunakan hanya sebagai sumber energi utama.

 Tanpa glukosa, sel darah merah akan mati.

 Sel-sel darah membawa O₂ dari paru-paru ke jaringan.

 Tanpa sel-sel darah merah, kebanyakan jaringan tubuh akan menderita kekurangan energi karena mereka

memerlukan O₂ untuk menyempurnakan perubahan makanan menjadi CO₂ dan H₂O.

 Jalur utama dari

metabolisme karbohidrat dalam sel darah merah adalah:

 Glikolisis.

 PPP (Pentose Phosphate Pathway).

 Metabolisme 2,3-

bisphosphoglycerate (2,3- BPG).



Sumber energi (ATP) eritrosit diperoleh melalui proses glikolisis anaerobik

dalam sitosol.



Pada glikolisis anaerobik  piruvat yang terbentuk  dirubah menjadi laktat dan kemudian dilepaskan kedalam darah.



Glikolisis memberikan ATP untuk

pompa ion membran dan NADH untuk

reoksidasi methemoglobin.

 PPP dalam erythrocyte merupakan jalur penting untuk memproduksi

NADPH.

 Gangguan dalam produksi NADPH dapat

mempengaruhi

kelangsungan hidup eritrosit.

 NADPH untuk

mempertahankan kondisi reduksi dari glutathione.

 Glutathione membuang peroxide melalui aksi

glutathione peroxidase.

 Ketidakmampuan untuk

mempertahankan

glutathione tereduksi dalam sel darah merah berperan terhadap

peningkatan akumulasi peroxide, terutama

H₂O₂, yang

mengakibatkan

melemahnya dinding sel dan hemolysis.

 Akumulasi H₂O₂ juga berperan terhadap peningkatan

kecepatan oksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin yang juga melemahkan

dinding sel.

 Sintesis 2,3-BPG merupakan jalur reaksi utama konsumsi glukosa dalam eritrosit.

 Sintesis 2,3-BPG penting untuk mengontrol afinitas hemoglobin terhadap oksigen.

 Catatan, bila glukosa

teroksidasi oleh jalur ini, maka eritrosit akan kehilangan

kemampuan untuk

memperoleh 2 mole ATP dari oksidasi glikolitik dari 1,3-BPG menjadi 3-phosphoglycerate melalui reaksi

phosphoglycerate kinase.