Sistem Transpor Elektron atau Rantai Transpor Elektron atau dalam bahasa Inggris disebut Electron Transport System (ETS) biasa disebut juga Fosforilasi Oksidatif (Oxidative Phosphorylation), merupakan tahap akhir 'the main event' dari respirasi sel, the last step of Cellular Respiration. Proses ini menggunakan elektron berenergi tinggi dari pendonor elektron (NADH & FADH2) hasil dari Glikolisis (Glycolysis) dan Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle) untuk membuat ATP (Adenosine Triphosphate) terjadi di Cristae atau membran dalam pada mitokondria.
ELECTRON TRANSPORT SYSTEM
Complex I (NADH-coenzyme Q oxidoreductase or NADH dehydrogenase)
Complex II (Succinate-Q oxidoreductase or Succinate dehydrogenase)
Complex III (Q-cytochrome c oxidoreductase)
Complex IV (Cytochrome c oxidase)
ATP Synthase
OVERVIEW
Complex I, II, III dan IV membentuk jalur transpor elektron yang akan dilalui oleh elektron-elektron berenergi tinggi (high energy electrons) yang di'donor' oleh NADH + H+ dan FADH2. Elektron-elektron berenergi tinggi ini berperan sebagai energi saat complex protein memompa H+ (proton) dari matrix ke ruang antarmembran pada mitokondria, menyebabkan perbedaan konsentrasi H+ yang sangat tinggi (strong hydrogen concentration gradient) antara matrix dengan ruang antarmembran (intramembrane space). Karena perbedaan konsentrasi proton inilah terjadi peristiwa chemiosmosis (di lain kesempatan kita akan membahas tentang Chemiosmosis) dan ATP Synthase menyelesaikan serangkaian proses produksi energi dengan fosforilasi ADP menjadi ATP.
Chemiosmosis (image source: http://en.wikipedia.org/)
COMPLEX I
Complex I (NADH-coenzyme Q oxidoreductase or NADH dehydrogenase), dua elektron dilepaskan dari NADH dan ditransfer ke Coenzyme-Q (CoQ) dengan bantuan FMN (flavin mononucleotide) dan FeS (Iron-Sulfur) sebagai electron translocator nya. Pada proses ini 4 ion H+ (proton) dipompa oleh Complex I dari matrix ke ruang antarmembran.
Image source: [link]
The pathway of electrons occurs as follows:NADH is oxidized to NAD+, by reducing Flavin mononucleotide to FMNH2 in one two-electron step. FMNH2 is then oxidized in two one-electron steps, through a semiquinone intermediate. Each electron thus transfers from the FMNH2 to an Fe-S cluster, from the Fe-S cluster to ubiquinone (Q). Transfer of the first electron results in the free-radical (semiquinone) form of Q, and transfer of the second electron reduces the semiquinone form to the ubiquinol form, QH2. During this process, four protons are translocated from the mitochondrial matrix to the intermembrane space. -Wikipedia
COMPLEX II
Di Complex II (Succinate-Q oxidoreductase or Succinate dehydrogenase), elektron tambahan masuk ke jalur transport elektron dari Succinate (elektron ditrensfer ke Q via FAD). Q = ubiquinone; Succinate = salah satu senyawa yang dibentuk di siklus asam sitrat.
Image source: [link]
COMPLEX III
Di Complex III (Q-cytochrome c oxidoreductase), terjadi reaksi oksidasi dan reduksi. Oksidasi Ubiquinol dan reduksi 2 molekul Cytochrome c. 4 ion H+ (proton) dipompa melewati membran ke ruang antarmembran.
Image source: [link]
COMPLEX IV
Di Complex IV (Cytochrome c oxidase), 4 elektron dilepaskan dari 4 molekul cytochrome c dan ditransfer ke molekul O2 , membentuk 2 molekul H2O (air). Pada waktu yang sama 4 ion H+ (proton) dilepaskan dari matrix mitokondria, namun hanya 2 ion H+ (proton) yang dipompan melewati membran ke ruang antar membran. Aktivitas Cytochrome c oxidase diinhibisi oleh cyanide (sianida).
Di Complex IV (Cytochrome c oxidase), 4 elektron dilepaskan dari 4 molekul cytochrome c dan ditransfer ke molekul O2 , membentuk 2 molekul H2O (air). Pada waktu yang sama 4 ion H+ (proton) dilepaskan dari matrix mitokondria, namun hanya 2 ion H+ (proton) yang dipompan melewati membran ke ruang antar membran. Aktivitas Cytochrome c oxidase diinhibisi oleh cyanide (sianida).
Image source: [link]
OXIDATIVE PHOSPHORYLATION
ATP SYNTHASE
Banyaknya ion H+ (proton) yang dipompa melewati membran menyebabkan perbedaan konsentrasi proton yang kuat (strong hydrogen concentration gradient) antara matrix dan ruang antarmembran pada mitokondria. Keadaan ini memicu terjadinya chemiosmosis dan ATP synthase memanfaatkan keadaan ini untuk menyelesaikan serangkaian proses produksi energi dengan memfosforilasi ADP menjadi ATP.
Image source: [link]
SUMMARY
Sistem transpor elektron menggunakan elektron-elektron berenergi tinggi (high energy electrons) dari pendonor elektron, yakni NADH dan FADH2, dan O2 sebagai acceptor elektron terakhirnya melalui serangkaian reaksi redoks. Melibatkan 5 kompleks protein (5 protein complexes), yakni:
Complex I (NADH-coenzyme Q oxidoreductase or NADH dehydrogenase)
Complex II (Succinate-Q oxidoreductase or Succinate dehydrogenase)
Complex III (Q-cytochrome c oxidoreductase)
Complex IV (Cytochrome c oxidase)
ATP Synthase
Complex I, III dan IV berfungsi sebagai proton pumps (pompa proton), yang memompa ion H+ (proton) melewati membran dari matrix ke ruang antarmembran pada mitokondria. Banyaknya ion H+ (proton) yang dipompa melewati membran menyebabkan perbedaan konsentrasi proton yang kuat antara matrix dan ruang antarmembran. Keadaan ini memicu terjadinya chemiosmosis dan ATP synthase memanfaatkan keadaan ini untuk menyelesaikan serangkaian proses produksi energi dengan memfosforilasi ADP menjadi ATP.
Electron Transport System (aerobic)
No comments:
Post a Comment