BIOLOGI OKSIDASI & REACTIVE OXYGEN SPECIES (ROS) Sri wahyuni Bagian biokimia FK Unimal

definisi Pengertian sempit : reaksi suatu zat dg molekul oksigen. Pengertian luas : pelepasan hidrogen (dehidrogenasi) atau pelepasan elektron Oksidasi selalu disertai reduksi akseptor oksigen

Kepentingan biomedis Penggunaan utama oksigen terdapat dalam proses respirasi Molekul oksigen sebagian besar disatukan ke dalam substrat oleh enzim oksigenase (sistem sitokrom P450) Obat-obatan, polutan dan karsinogenik kimiawi dimetabolisme oleh enzim tersebut Oksigen dapat diberikan pada pasien dengan gangguan respirasi dan sirkulasi

Enzim terlibat dalam proses oksidasi-reduksi Disebut Oksidoreduktase Dibagi menjadi 4 kelompok, yi: Oksidase Dehidrogenase Hidroperoksidase Oksigenase

1. oksidase Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya Produk akhir: air atau hidrogen peroksidase Sitokrom oksidase : hemoprotein dalam mioglobin, Hb, dan sitokrom lain Komponen terakhir (carrier) pada rantai respirasi Oksidase lain: Flavin mononukelotida (FMN) dan flavin adenin dinukelotida (FAD) dibentuk dalam tubuh dari vitamin riboflavin Xantin oksidase: konversi basa purin menjadi asam urat

2. dehidrogenase Menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen Memiliki fungsi utama: Pemindahan hidrogen dari satu substrat ke substrat lain dalam rx oksidasi-reduksi berpasangan Sangat spesifik Sering ada koenzim: NAD atau NADH Dehidrogenase terikat NAD: glikolisis, siklus asam sitrat dan rantai respiratorik mitokondria Dehidrogenase terikat riboflavin: pengangkutan elektron dalam rantai respiratorik mitokondria Sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen

3. hidroperoksidase Menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat Dua jenis enzim: peroksidase dan katalase Melindungi tubuh terhadap senyawa peroksida yang berbahaya → penumpukan peroksida dapat menghasilkan radikal bebas → merusak membran sel → dapat timbul kanker atau aterosklerosis dalam eritrosit & jar. Lain: enzim glutatio peroksidase yg mengandung selenium sebagai gugus prostetik akan mengkatalisis penghancuran H2O2 serta senyawa lipid dengan glutation tereduksi

katalase Ditemukan di dalam darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan hati Fungsi: menghancurkan hidrogen peroksida yang terbentuk oleh kerja enzim oksidase

4. oksigenase Berhubungan dengan sintesis dan penguraian berbagai tipe metabolit Inkorporasi molekul oksigen ke dalam molekul substrat Terdiri atas 2 tahap: Pengikatan oksigen dengan enzim pada sisi aktif Reaksi saat oksigen yang terikat direduksi atau dipindahkan ke substrat Dibagi 2 kelompok: dioksigenase dan monooksigenase Enzim monooksigenase sitokrom P450 mikrosom penting untuk hidroksilasi banyak obat serta steroid: benzpiren, aminopirin, morfin, fenobarbital.

ROS We are dependent on O2 for oxidation reactions in the pathways of adenosine triphosphate (ATP) generation, detoxification, and biosynthesis. However, when O2 accepts single electrons, it is transformed into highly reactive oxygen radicals that damage cellular lipids, proteins, and DNA. Radicals are compounds that contain a single electron, usually in an outside orbital. Oxygen is a biradical, a molecule that has two unpaired electrons in separate orbitals

Through a number of enzymatic and nonenzymatic processes that routinely occur in cells, O2 accepts single electrons to form reactive oxygen species (ROS). ROS are highly reactive oxygen radicals, or compounds that are readily converted in cells to these reactive radicals. The ROS formed by reduction of O2 are the radical superoxide (O2¯ ), the nonradical hydrogen peroxide (H2O2 ), and the hydroxyl radical (OH• ).

ROS may be generated nonenzymatically, or enzymatically as accidental byproducts or major products of reactions. Superoxide may be generate nonenzymatically from CoQ, or from metal-containing enzymes (e.g., cytochrome P450, xanthine oxidase, and NADPH oxidase). The highly toxic hydroxyl radical is formed nonenzymatically from superoxide in the presence of Fe3 or Cu by the Fenton reaction, and from hydrogen peroxide in the Haber– Weiss reaction.

Free radicals-mediated cellular injury

TERIMA KASIH SELAMAT BELAJAR