BIOLOGI: DEKARBOSILAKSI OKSIDATIF

DEKARBOSILAKSI OKSIDATIF

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

   Protein merupakan gabungan dari susunan beberapa asam amino. Protein juga merupakan Kelompok senyawa organik kompleks, yg mengandung unsur C, H, O, N dan biasanya mengandung pula unsur S serta P. Protein penting pada struktur & fungsi semua sel makhluk hidup. Berat molekul tinggi, terdiri atas asam amino yg dihubungkan oleh ikatan peptida.

Protein sendiri mengalami proses metabolisme untuk dapat menjalankan fungsinya. 

   Metabolisme merupakan keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (energi) serta dikatalisis oleh enzim. Metabolisme meliputi dua tahap yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk. Katabolisme adalah proses penguraian molekul kompleks menjadi senyawa sederhana. Katabolisme protein, hidrolisis protein menjadi asam amino dan melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.

   Tahap awal pembentukan metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus amina, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus amina yaitu, transaminasi dan deaminasi. Setelah deaminasi terjadi tahap siklus kreb namun diantara proses deaminasi dan siklus kreb terdapat proses dekarboksilasi. Dekarboksilasi  Dekarboksilasi asam amino merupakan cara lain dalam degradasi asam amino penyusun protein. Reaksi ini menghasilkan senyawa amin.

B. Tujuan

    1.    Mengetahui definisi dekarboksilasi.

    2.    Mengetahui mekanisme dekarboksilasi

    3.    Mengetahui enzim yang berperan pada proses dekarboksilasi.

    4.    Mengetahui hasil akhir dari proses dekarboksilasi.

C. Rumusan masalah

   1.    Apakah definisi dari dekarboksilasi ?

   2.    Bagaimanan mekanisme dari dekarboksilasi ?

   3.    Enzim apa sajakah yang berperan dari proses dekarboksilasi ? 

   4.    Apakah hasil akhir dari proses dekarboksilasi ?

BAB II

PEMBAHASAN

A. Definisi Dekarboksilasi

   Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO berlangsung di intermembran mitokondria.

B. Mekanisme Dekarboksilasi

   Proses Dekarboksilasi yang berlangsung di membran luar mitocondria merupakan fase antara sebelum Siklus Krebs (Pra Siklus Krebs) sehingga DO sering dimasukkan langsung dalam Siklus krebs.

Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil koenzim-A, merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). 

Reaksi yang dikatalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga macam enzim yaitu piruvat dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, dan dihidrolipoil dehidrogenase dan lima macam koenzim yaitu tiaminpirofosfat, asam lipoat, koenzim-A, flavin adenin dinukleotida, dan nikotinamid adenin dinukleotida yang berlangsung dalam lima tahap reaksi. 

Keseluruhan reaksi dekarboksilasi ini irreversibel, dengan ∆ G0 = - 80kkal/mol.

Pada tahap pertama reaksi ini akan dikatalisis oleh enzim piruvat dehidrogenase danmenggunakan tiamin pirofosfat sebagai koenzimnya. Dekarboksilasi piruvat menghasilkan senyawa α-hidroksietil yang terkait pada gugus cincin tiazol dari tiamin pirofosfat. 

Pada tahap reaksi kedua α-hidroksietil dehidrogenase menjadi asetil yang kemudian dipindahkan dari tiamin pirofosfat ke atom S dari koenzim yang berikutnya, yaitu asam lipoat, yang terikat pada enzim dihidrolipoil transasetilase. Dalam hal ini gugus disulfida dari asam lipoat diubah menjadi bentuk reduksinya, gugus sulfhidril.

Pada tahap reaksi ketiga, gugus asetil dipindahkan dengan perantara enzim dari gugus lipoil pada asam dihidrolipoat, kegugus tiol (sulfhidril pada koenzim-A).  Kemudian asetil ko-A dibebaskan dari sistem enzim kompleks piruvat dehidrogenase. 

Pada tahap reaksi keempat gugus tiol pada gugus lipoil yang terikat pada dihidrolipoil transasetilase dioksidasi kembali menjadi bentuk disulfidanya dengan enzim dihidrolipoil dehidrogenase yang berikatan dengan FAD (flavin adenin dinukleotida). 

Akhirnya tahap reaksi kelima, FADH⁺ (bentuk reduksi dari FAD) yang tetap terikat pada enzim, dioksidasi kembali oleh NAD⁺ (nikotinamid adenin dinukleotida) menjadi FAD, sedangkan NAD⁺ berubah menjadi NADH (bentuk reduksi dari NAD⁺) akan digunakan dalam siklus krebs.

Karbohidrat, asam lemak dan hampir semua asam amino akhirnya dioksidasi menjadi CO₂dan H₂O melalui siklus asam sitrat. Namun demikian sebelumnya, kerangka karbonnya harus dipecahkan sehingga molekul ini menghasilkan gugus asetil (asetil KOA). Pada reaksi ini, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif, yaitu suatu proses dehidrogenasi yang melibatkan pemindahan gugus karboksil sebagai molekul CO₂ dan gugus asetil sebagai asetil-KOA. Kedua atom hidrogen yang dilepaskan dari piruvat muncul sebagai NADH dan H⁺. NADH yang terbentuk ini lalu memberikan elektronnya kepada rantai transpor elektron, yang selanjutnya membawa elektron ini ke molekul oksigen.

Keterangan :

E₁ : piruvat dehidrogenase

TPP : tiamin pirofosfat

TPP-CHOH-CH₃ : Hidroksietiltiamin pirofosfat

E₂ : dihidrolipoil transasetilase

E₃ : dihidrolipoil deghidrogenase

Salah satu contoh dari dekarboksilasi asam amino yaitu pada histidin yang akan menghasilkan senyawa amina yang menggunakan enzim histidin dekarboksilase. Contoh reaksi dekarboksilasiadalah sebagai berikut : 

histidin dekarboksilase

Histidin à Histamin + CO₂ 

A. Enzim Yang Berperan dalam Proses Dekarboksilasi

   Dekarboksilasi oksidatif adalah tahap kedua dimana 2 molekul asam piruvat yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa dirubah menjadi senyawa berkarbon 2 yaitu asetil CoA (asetil koenzim A) dengan melepaskan 2CO₂ dan 2NADH. Dekarboksilasi oksidatif terjadi di dalam membran luar mitokondria. Enzim yang berperan adalah CoA

(sebagai koenzim) dan piruvat dehirogenase yang berfungsi mereduksi piruvat sehingga melepaskan CO₂ dan NADH serta berikatan dengan piruvat tereduksi (asetil) untuk dibawa ke mitokondria.

     

    Enzim dihidrolipoil dehidrogenase akan mengoksidasi gugus tiol dan gugus lipoil menjadi bentuk disulfida. Sedangkan enzim dihidrolipoil transasetilase akan mengubah gugus disulfida dari asam lipoat menjadi bentuk reduksinya, gugus sulfhidril

B. Hasil Akhir Dekarboksilasi

    

    Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO₂ melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O₂ sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus krebs.  
Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari silosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO₂ (piruvat dipecah menjadi CO₂ dan molekul berkarbon 2), Pada tahap 2, NAD⁺ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H⁺ . Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzimA) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO₂, dan 2NADH.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

   Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO₂ (piruvat dipecah menjadi CO₂ dan molekul berkarbon 2), Pada tahap 2, NAD⁺ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H⁺ . Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzimA) sehingga terbentuk asetil Ko-A.

Reaksi yang dikatalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondriamelibatkan tiga macam enzim yaitu piruvat dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, dan dihidrolipoil dehidrogenase. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO₂, dan 2NADH.