FOSFORILASI OKSIDATIF
Fosforilasi oksidatif berlangsung di krista mitokondria, prosesnya terdiri dari rantai transport electron dan kemiosmosis.Rantai transport electron merupakan sekumpulan molekul yang tertanam di dalam membrane-dalam mitokondria, Pada sel prokariotik molekul-molekul tersebut terdapat di membrane plasma. Pelipatan-pelipatan membrane dalam membentuk krista meningkatkan luas permukaanya, sehingga menyediakan ruang untuk ribuan rantai transport electron dalam setiap mitokondria.
 |
| gambar. krista/membran dalam mitokondria |
Rantai transport electron terdiri dari empat komplek multiprotein Yaitu komplek I, komplek II, kompleks III dan komplek IV, Serta ada ubiquinone /koenzim Q sebagai penghubung electron komplek I ke komplek II, molekul hidrofobik kecil ini merupakan satu-satunya rantai transpor electron yang bukan merupakan protein. Ada juga sitokrom C yang bebas bergerak dari kompleks III ke komplek IV dan sebaliknya.
Di dalam komplek I terdapat flavin mononukeotida (FMN) dan protein besi-sulfur (Fe-S)
Dalam kompleks II terdapat FAD dan juga Fe-S Di dalam komplek 3 terdapat sitokrom b, Protein besi-sulfur dan Sitokrom c1 Dan di dalam komplek IV terdapat sitokrom a dan terakhir sitokrom a3
Selanjutnya kemosintesis dijalankan oleh kompleks protein atau disebut dengan enzim ATP sintase
Sekarang mari kita pelajari bagaimana fosforilasi oksidatif ini mampu mengubah NADH dan FADH2 menjadi ATP.
NADH dan FADH2 merupakan molekul pembawa electron berenergi tinggi, energy yang dilepaskan digunakan untuk memompa ion hydrogen dan memberikan tenaga bagi sintesis ATP. NADH membawa 2 electron, yang selanjutnya ditangkap oleh FMN yang ada di komplek I. Melalui reaksi redoks berikutnya electron diteruskan ke Fe-S, transfer electron ini mengakibatkan ion H+ di matrik bisa terpompa menyebrangi membrane menuju ruang antar membrane. Fe-S ini kemudian meneruskan electron ke senyawa ubiquinone atau koenzim Q Ubiquinon bergerak dari komplek I menuju komplek II dengan membawa 2 elekron.
Di komplek II electron ditangkap oleh sitokrom b, dan ubiquinone bergerak kembali ke komplek I atau komplek II untuk mengambil electron lagi. Elektron dari sitokrom b ditransfer ke Fe-S, kemudian ke sitokrom c1, transfer electron ini juga mengakibatkan terjadinya pergerakan ion H+ dari matriks menuju ke ruang antar sel. Selanjutnya elektron dari sitokrom c1 diangkut oleh sitokrom C dari komplek III menuju ke komplek IV.
Setelah sampai di komplek IV, electron diterima oleh sitokrom a Sitokrom C kembali lagi ke komplek III untuk mengambil electron yang lain. Selanjutnya sitokrom a mentransfer elektronnya ke sitokrom a3, ini juga mengakibatkan ion H+ bergerak menyeberangi membrane dari matriks menuju ke ruang antar membrane. Sitokrom a3 selanjutnya meneruskan elektronnya ke oksigen, masing-masing ion oksigen juga mengambil sepasang ion hydrogen dari matriks untuk membentuk air. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa oksigen adalah sebagai penerima electron terakhir.
Selanjutnya ion H+ yang sudah dipompa ke ruang antar membrane bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, Aliran H+ memberikan tenaga bagi ATP sintase untuk bergerak memutar, gerakan memutar tersebut dimanfaatkan untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Sama halnya dengan ion H+ dari komplek I, ion H+ dari komplek III dan komplek IV juga mengalir menggerakan ATP sintase sehingga terjadi fosforilasi ADP membentuk ATP , Dengan demikian fosforilasi oksidatif satu molekul NADH menghasilkan sekitar 3 ATP.
Berbeda dengan NADH, 2 electron yang dibawa oleh FADH2 memasuki rantai transport electron melalui komplek II dan ditangkap oleh FAD di dalam komplek . Selanjutnya electron ditransfer ke Fe-S, pada kompleks ini TIDAK menyebabkan terjadinya pergerakan ion H+ melewati membrane. Selanjutnya electron dibawa oleh ubiquinone menuju ke komplek III dan diterima oleh sitokrom b. Dari sitokrom b electron ditransfer ke Fe-S dan kemudian ke sitokrom c1, transfer electron ini mengakibatkan ion hydrogen bergerak menyeberangi membrane.
Selanjutnya sitokrom c bergerak mengangkut electron dari komplek III ke komplek IV, di komplek IV electron diterima oleh sitokrom a. Dari sitokrom a, electron ditransfer ke sitokrom a3, disertai dengan pergerakan ion H+ menuju ke ruang antar membrane. Elektron dari sitokrom a3 ditangkap oleh penerima electron terakhir yaitu oksigen, dan masing-masing atom oksigen juga mengambil sepasang ion hydrogen membentuk air. Atom oksigen disini direpresentasikan sebagai ½ O2 untuk menekankan bahwa rantai transport electron mereduksi oksigen molekuler, O2, bukan oksigen individual.
Selanjutnya ion hydrogen dari komplek III bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, sehingga menggerakan ATP sintase untuk berputar dan menghasilkan ATP dari fosforilasi ADP. Begitu juga ion hydrogen dari komplek IV bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, menggerakkannya, dan dari gerakan tersebut mampu mefosforilasi ADP membentuk ATP.
Dengan demikian, fosforilasi oksidatif mampu menghasilkan 2 ATP dari satu molekul FADH2. Jika tahap sebelum fosforilasi oksidatif dihasilkan 10 NADH dan 2 FADH2, maka saat memasuki tahap fosforilasi oksidatif akan dihasilkan 6 H2O dan 34 ATP.
Di dalam komplek I terdapat flavin mononukeotida (FMN) dan protein besi-sulfur (Fe-S)
Dalam kompleks II terdapat FAD dan juga Fe-S Di dalam komplek 3 terdapat sitokrom b, Protein besi-sulfur dan Sitokrom c1 Dan di dalam komplek IV terdapat sitokrom a dan terakhir sitokrom a3
Selanjutnya kemosintesis dijalankan oleh kompleks protein atau disebut dengan enzim ATP sintase
Sekarang mari kita pelajari bagaimana fosforilasi oksidatif ini mampu mengubah NADH dan FADH2 menjadi ATP.
 |
| Gambar. Tahapan Fosforilasi oksidatif |
NADH dan FADH2 merupakan molekul pembawa electron berenergi tinggi, energy yang dilepaskan digunakan untuk memompa ion hydrogen dan memberikan tenaga bagi sintesis ATP. NADH membawa 2 electron, yang selanjutnya ditangkap oleh FMN yang ada di komplek I. Melalui reaksi redoks berikutnya electron diteruskan ke Fe-S, transfer electron ini mengakibatkan ion H+ di matrik bisa terpompa menyebrangi membrane menuju ruang antar membrane. Fe-S ini kemudian meneruskan electron ke senyawa ubiquinone atau koenzim Q Ubiquinon bergerak dari komplek I menuju komplek II dengan membawa 2 elekron.
Di komplek II electron ditangkap oleh sitokrom b, dan ubiquinone bergerak kembali ke komplek I atau komplek II untuk mengambil electron lagi. Elektron dari sitokrom b ditransfer ke Fe-S, kemudian ke sitokrom c1, transfer electron ini juga mengakibatkan terjadinya pergerakan ion H+ dari matriks menuju ke ruang antar sel. Selanjutnya elektron dari sitokrom c1 diangkut oleh sitokrom C dari komplek III menuju ke komplek IV.
Setelah sampai di komplek IV, electron diterima oleh sitokrom a Sitokrom C kembali lagi ke komplek III untuk mengambil electron yang lain. Selanjutnya sitokrom a mentransfer elektronnya ke sitokrom a3, ini juga mengakibatkan ion H+ bergerak menyeberangi membrane dari matriks menuju ke ruang antar membrane. Sitokrom a3 selanjutnya meneruskan elektronnya ke oksigen, masing-masing ion oksigen juga mengambil sepasang ion hydrogen dari matriks untuk membentuk air. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa oksigen adalah sebagai penerima electron terakhir.
Selanjutnya ion H+ yang sudah dipompa ke ruang antar membrane bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, Aliran H+ memberikan tenaga bagi ATP sintase untuk bergerak memutar, gerakan memutar tersebut dimanfaatkan untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Sama halnya dengan ion H+ dari komplek I, ion H+ dari komplek III dan komplek IV juga mengalir menggerakan ATP sintase sehingga terjadi fosforilasi ADP membentuk ATP , Dengan demikian fosforilasi oksidatif satu molekul NADH menghasilkan sekitar 3 ATP.
Berbeda dengan NADH, 2 electron yang dibawa oleh FADH2 memasuki rantai transport electron melalui komplek II dan ditangkap oleh FAD di dalam komplek . Selanjutnya electron ditransfer ke Fe-S, pada kompleks ini TIDAK menyebabkan terjadinya pergerakan ion H+ melewati membrane. Selanjutnya electron dibawa oleh ubiquinone menuju ke komplek III dan diterima oleh sitokrom b. Dari sitokrom b electron ditransfer ke Fe-S dan kemudian ke sitokrom c1, transfer electron ini mengakibatkan ion hydrogen bergerak menyeberangi membrane.
Selanjutnya sitokrom c bergerak mengangkut electron dari komplek III ke komplek IV, di komplek IV electron diterima oleh sitokrom a. Dari sitokrom a, electron ditransfer ke sitokrom a3, disertai dengan pergerakan ion H+ menuju ke ruang antar membrane. Elektron dari sitokrom a3 ditangkap oleh penerima electron terakhir yaitu oksigen, dan masing-masing atom oksigen juga mengambil sepasang ion hydrogen membentuk air. Atom oksigen disini direpresentasikan sebagai ½ O2 untuk menekankan bahwa rantai transport electron mereduksi oksigen molekuler, O2, bukan oksigen individual.
Selanjutnya ion hydrogen dari komplek III bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, sehingga menggerakan ATP sintase untuk berputar dan menghasilkan ATP dari fosforilasi ADP. Begitu juga ion hydrogen dari komplek IV bergerak menuruni gradient konsentrasi melewati ATP sintase, menggerakkannya, dan dari gerakan tersebut mampu mefosforilasi ADP membentuk ATP.
Dengan demikian, fosforilasi oksidatif mampu menghasilkan 2 ATP dari satu molekul FADH2. Jika tahap sebelum fosforilasi oksidatif dihasilkan 10 NADH dan 2 FADH2, maka saat memasuki tahap fosforilasi oksidatif akan dihasilkan 6 H2O dan 34 ATP.
No comments:
Post a Comment