CYTOKROM KOMPLEKS Fe DALAM TUBUH

CYTOKROM KOMPLEKS Fe DALAM TUBUH
( Danang P, Lingga B, Khoirul W.W )

BAB I

PENDAHULUAN

Banyak reaksi biologis yang diketahui melibatkan ion logam.  Terdapat juga  berbagai logam yang dikenal sebagai unsur-unsur esensial, walaupun  perannya dalam organisme hidup masih belum jelas. Bioanorganik, yakni studi fungsi logam dalam sistem biologis dengan menggunakan pengetahuan dan metoda kimia anorganik telah  berkembang dengan pesat akhir-akhir ini. Salah satu zat bioaktif  khas yang mengandung logam:  pembawa electron yaitu, Fe: sitokrom, protein besi-belerang. Cu: pr otein tembaga biru. Sitokrom pada umumnya adalah hemoprotein yang mengandung gugus heme dan berfungsi sebagai pengusung elektron. Sitokrom dapat dijumpai dalam bentuk monomer, seperti cyt.c atau sebagai sub-unit dari kompleks enzim yang merupakan katalisator reaksi redoks.

Sitokrom pertama kali ditemukan oleh Charles A. MacMunn pada tahun 1886, kemudian diteliti ulang oleh David Keilin pada tahun 1925 yang mengidentifikasi senyawa organik ini pada rantai transpor elektron. Menurut David Keilin, sitokrom memungkinkan terjadi kopling antara reaksi oksidasi enzim dehidrogenase pada pengusung hidrogen Wieland,

dengan reaksi reduksi enzim oksidase Warburg pada molekul hidrogen tersebut,

oleh karena terjadi perpindahan elektron antara kedua reaksi tersebut melalui tiga buah sitokrom yang berturut-turut disebut cyt.b, cyt.c dan cyt.a.

BAB II

ISI

A.       Pengertian

Sitokrom merupakan protein pemindah elektron yang mengandung heme sebagai gugus prostetik. Sitokrom adalah jenis protein pentransfer yang mengandung gugus heme yang atom besinya berisolasi antara Fe 3+ dengan Fe2+. Berbagai sitokrom yang ditemukan didalam rantai respirasi antara lain sitokrom aa3/oksidase, b5, c, sitokrom P450. Sitokrom yang bertahun-tahun lalu dikenal sebagai  sel pigmen yang berisi Fe-porfirin. Sitokrom menggunakan pasangan Fe3 / Fe2 dan biasanya enam koordinat, dengan dua ikatan aksial yang kuat untuk donor asam amino, dan Fe biasanya berputar rendah di kedua negara oksidasi. Hal ini bertentangan dengan ligan mengikat Fe-porfirin protein seperti hemoglobin, untuk situs koordinasi keenam adalah baik kosong atau diduduki oleh molekul H2O.

Cara yang baik untuk dipertimbangkan kemampuan transfer elektron sitokrom dengan cepat, orbital d dari Fe (III) dan Fe (II) dalam arti medan ligan oktahedral untuk tumpang tindih T2G antara elektron-kaya, tetapi hampir tidak mengikat melihat orbital (yang conigurations adalah t2g5 dan t2g6 di Fe (III) dan Fe (II)) dan orbital dari porfirin itu. Elektron memasuki atau meninggalkan orbital π dengan tumpang tindih dengan orbital π * antibonding pada sistem cincin. Pengaturan ini menyediakan transfer elektron ditingkatkan, karena d-orbital dari atom Fe dapat secara efektif dilakukan untuk memperpanjang tepi dari cincin porfirin, sehingga mengurangi jarak di mana perlu untuk mentransfer elektron antara mitra redoks.

 

Pada sitokrom di ruang intramembrane mitokondria, di mana ia memberikan elektron sitokrom oksidase c, enzim yang ada untuk mengurangi O2 H2O pada akhir rantai pernapasan energi.

 

Metionin bukan ligan umum di metalloproteins tetapi karena merupakan donor  netral diharapkan bahwa Fe (II) menstabilkan menjadi Fe (III). Potensial reduksi sitokrom c adalah 0,26 V, di ujung atas nilai untuk sitokrom pada umumnya. Sitokrom berbeda dalam identitas ligan aksial serta struktur ligan porfirin (penunjukan a, b, c, d, ... posisi dari penyerapan maksimum di daerah tampak tapi juga berhubungan dengan variasi substituen pada cincin porfirin). Sitokrom banyak terdapat  terutama pada bagian yang dijepit antara heliks, bis-(histidin) ligan aksial. Dalam sitokrom c, tepi dari cincin porfirin terkena pelarut dan merupakan tempat yang paling mungkin untuk elektron untuk memasuki atau meninggalkan. Interaksi spesifik protein-protein adalah impor-semut untuk memperoleh pengalihan efisien electron dan daerah sekitar tepi bebas dari cincin porfirin pada sitokrom c menyediakan pola beban yang diakui oleh oksidase sitokrom c dan mitra redoks lainnya. Contoh dari hal ini sangat baik dipelajari, yaitu sitokrom c dengan ragi peroksidase sitokrom c. Dibentuk kekuatan pendorong untuk transfer elektron dari salah satu dari dua intermediet katalitik peroksidase untuk menunjukkan penurunan sitokrom c adalah sekitar 0,5. Elektrostatik interaksi, dua protein satu sama lain pada jarak tertentu, yang menguntungkan bagi elektron cepat tunneling antara sitokrom c dan dua pusat redoks pada Dase peroksidase-, kofaktor heme dan tryptophan-191.

Dalam rantai transfer elektron mitokondria menerima electron dari sitokrom c k sitokrom c1 kemudian transfer elektrin ke oksidase sitokrom c.

.

B.        Pengertian Heme

        Heme adalah kompleks senyawa protoporfirin IX dengan logam besi yang merupakan gugus prostetik berbagai protein seperti hemoglobin, mioglobin, katalase, peroksidase, sitokrom c dan triptophan pirolase. Heme terdiri atas bagian organik dan suatu atom besi. Bagian organik protoporfirin tersusun dari empat cincin pirol. Keempat nya terikat satu sama lain melalui jembatan metenil, membentuk cincin tetrapirol. Empat rantai samping metil, dua rantai samping vinil dan dua rantai samping propionil terikat kecincin tetrapirol tersebut. Atom besi didalam heme mengikat keempat atom nitrogen dipusat cincin protoporfirin. Atom besi dapat berbentuk fero (Fe2+) atau feri (Fe3+) sehingga untuk hemoglobin yang bersangkutan disebut juga sebagai ferohemoglobin dan ferihemoglobin atau methemoglobin. Hanya bila besi dalam bentuk fero, senyawa tersebut dapat mengikat oksigen .

Contoh:
heme = porfirin + Fe²⁺ (porfirin besi/heme)

C.     Manfaat Sitokrom

      Berperan dalam transfer electron. 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.

      Contoh-contoh sitokrom antara lain sitokrom a, sitokrom b, sitokrom c, sitokrom p450 dan lain-lain. Situs aktif dalam sitokrom P-450 adalah unit heme.besi-protoporfirin (IX) yang kompleks.  Beberapa sifat sitokrom P450 antara lain :

1.      Terlibat dalam metabolisme xenobiotik fase I(50% dari obat-obatan).

2.      Terlibat dalam metabolisme senyawa endogen(steroid)

3.      Semua sitokrom p450 adalah hemoprotein

4.      Merupakan katalisator (mengkatalisasi 60 tipe reaksi 

5.      Produk hidoksilasinya lebih larut dalam air daripada substratnya.

6.      Pada beberapa keadaan produknya bersifat mutagenic/karsiogenik.

7.      Dan lain-lain.

Sedangkan fungsi sitokrom P450 secara normal antara lain:

1.      Hidroksilasi /penguraian obat di dalam tubuh.

2.      Mengkatalisis reaksi hidroksilasi steroid (mitokondria)

3.      Sistem ini ditemukan pada jaringan steroiddogenik ( korteks adrenal, testis, ovarium dan plasenta ) serta berhubungan dengan biosistesis hormone steroid dan kolesterol 11 beta dan 18, sistemrenal mengkatalisis 1 alfa dan 24 hidroksilasi senyawa 25 hidroksikolekalsiferol.

4.      Menghidroksilasikan zat-zat senobiotik/melindungi tubuh terhadap kerusakan akibat radikal bebas.

Apabila protein sitokrom P450 tidak berfugsi dengan baik ada beberapa hal yang akan terjadi, yaitu:

1.      Gangguan interaksi obat di dalam tubuh.

2.      Hiperplasi adrenal bawaan bentuk hipertensif ( beta 11 hidroksilase)

3.      Penurunan sistesis kortisol

4.      Rakhitis ( 25 hidroksikolekalsiferol)

5.      Kekurangan pembentukan aldosteron, tetapi tidak ada gangguan sintesis kortisol dan hormone kelamin ( 18 )

6.      Radikal bebas superoksida dapat menyebabkan keracunan oksigen, 

7.      Cidera sel

8.      Kanker

BAB III
PENUTUP

 Kesimpulan

            Sitokrom merupakan jenis protein pentransfer yang mengandung gugus heme yang atom besinya berisolasi antara Fe 3+ dengan Fe2+.  Kebanyakan sitokrom terdapat dalam membrane mitokondria dan berfungsi terhadap metabolism tubuh. Selain berperan dalam transfer electron dalam membrane mitokondria, sitokrom juga memiliki fungsi lain dengan berbagai jenis sitokrom. Misalnya sitokrom P450 sebagai katalisator dan membantu proses hidroksilasi atau penguraian.

 

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. et all. 2010. Inorganic Chemistry Fifth Edition. New York : Oxford University Press.

Housecroft, Catherine, et all. 2008. Inorganic Chemistry 3^rd Edition. England : Pearson Education Limited.

Nelson, David, et all. Lehninger Principles of  Biochemistry.

Missler, Gary, et all. Inorganic Chemistry Third Edition. Minesotta : Pearson Education International.