WELCOME TO MY BLOG ALL ABOUT CHEMISTRY :)

rss

Kamis, 14 Juli 2011

jalur TCA

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, α-ketoglutarat, dan suksinat dalam medium suspensi.
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 α-ketoglutarat dan CO2
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+) α-ketoglutarat + CO2 + NADH (NADPH) + H+
ΔG0 = 5,0 kkal / mol
4. α-ketoglutarat Dioksidasi Menjadi Suksinil KoA dan CO2
α- ketoglutarat akan membentuk suksinil KoA (succinyl CoA) dengan adanya enzim kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase. Enzim ini memerlukan kofaktor 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 α-ketoglutarat.
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 α-ketoglutarat menjadi suksinil KoA dengan adanya enzim 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 α-ketoglutarat dehidrogenase. Jadi, 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, α-ketoglutarat, suksinat, dan malat melalui aktifitas 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 :
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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 HÃ Ä Radikal Hidroksil
Molekul air dapat pula mengalami pembelahan jenis lain, yaitu pembelahan heterolitik (heterolytical cleavage )
· · · ·
H:O:H ¾® H+ + :O-H-
.. · · · ·
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 à ÄRadikal 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.
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.







kalor




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.
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/mol
Tahap 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. ·O-O· + e- ® êO - O· ̅ atau O2· ̅ ion superoksida
ïO- O· + H+ ® H-O-O· atau ·OOH radikal peroksil
_ _ _ _
2. ÷O-O· ̅ + e- ® ÷O-Oï - - atau O2- - ion peroksida
_ _ _ _
çO-Oç- - + 2H+ ® H-O-O-H atau H2O2 hidrogen peroksida
_ _ _ _
3. çO-Oç- - + e- ® çOç- - + çO·-
_ _
÷O÷ - - + 2H+ ® H-O-H atau H2O
_ _
÷O·- + 2H+ ® H-O· atau ·OH radikal hidroksil
_ _
4. ú O·- + e- ® ú Oú - -
_ _
÷O÷ - - + 2H+ ® H-O-H 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+ ® 2H2O

Radikal 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.
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.
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.
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
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.
2. Penggolongan Antioksidan
Ø 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:
ü Butil Hidroksi Anisol (BHA)
ü Butil Hidroksi Toluen (BHT)
ü propil galat
ü Tert-Butil Hidoksi Quinon (TBHQ)
ü Tokoferol

Ø 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.
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
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.
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
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
DAFTAR PUSTAKA
Referensi :
Lehninger,albert.1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Lehninger,albert.1970.Biochemistry Second Edition: The Molecular Basis of Cell Structure and Function.USA : Worth Publishers
Fessenden,ralph. 1982. KIMIA ORGANIK JILID 1. Jakarta : Erlangga
Website

0 komentar:

Posting Komentar