FOSFORILASI OKSIDATIF

FOSFORILASI OKSIDATIF

Fosforilasi Oksidatif merupakan suatu proses transfer elektron dari NADH dan FADH2 yang dihasilkan melalui proses glikolisis, oksidasi asam lemak dan siklus asam sitrat. Fosforilasi oksidatif terjadi di dalam mitokondria. Setiap NADH maupun FADH2 akan mentransfer dua elektron ke dalam suatu kompleks protein dan setiap elektron yang melewati kompleks protein akan melepaskan dua proton ke dalam 'inner membran' dari mitokondria. Proton yang ditransfer berasal dari matriks mitokondria. 

Gambar 1. Mitokondria.

Dari Gambar 1 di atas terlihat banyak kerutan-kerutan hitam yang menandakan suatu matrix mitokondria terdapat dalam kerutan-kerutan tersebut. Di dalam matrix mitokondria inilah proses terjadinya transfer elektron dari NADH dan FADH2 terjadi. Fosforilasi oksidatif terjadi di dalam inner membran mitokondria. Untuk lebih jelasnya bisa di lihat pada Gambar 2 di bawah ini.

Gambar 2. Bagian-bagian mitokondria

Proses transfer elektron di dalam matriks mitokondria menuju membran/kompleks protein selanjutnya akan di transfer lebih jauh ke inner membran mitokondria (seperti yang telah dijelaskan sebelumnya). Elektron yang ditransfer tersebut akan diubah menjadi dua proton yang berasal dari matriks mitokondria (ingat: satu elektron dari NADH atau FADH2 dapat melepaskan dua proton) dua proton tersebut akan di keluarkan dari matriks mitokondria ke 'inner membrane mitochondria'. Elektron yang keluar dari membran protein menuju matriks mitokondria akan mereduksi oksigen menjadi molekul air. Setelah semua elektron tersebut habis ditransfer ke dalam membran protein maka matriks mitokondria akan kaya akan elektron sedangkan 'inner membrane mitochondria' akan penuh dengan proton membentuk suatu gradient proton (gradient pH) sehingga terbentuk juga suatu potensial listrik transmembran yang diakibatkan dari adanya daya gerak proton tersebut. Selanjutnya sintesis ATP akan terjadi jika proton-proton yang terdapat pada membran dalam mitokondria masuk kembali ke dalam matriks mitokondria melalui suatu kompleks enzim. Prosesnya bisa di lihat pada Gambar 3 berikut.

Gambar 3. Esensi Fosforilasi Oksidatif

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa daya gerak elektron akan di ubah menjadi daya gerak proton yang nantinya akan dibentuk suatu ATP. Nah, sebelumnya juga telah disinggung bahwa elektron mengalir (ditransfer) ke dalam membran protein. Membran-membran protein tersebut terdiri dari tiga jenis (khusus untuk NADH) yaitu terdapat tiga membran protein (membran protein biasa juga disebut dengan 'KOMPLEKS') seperti berikut:
1. Kompleks I: NADH-Q reduktase (ingat: Q=ubiquinon)
2. Kompleks III: Sitokrom reduktase
3. Kompleks IV: Sitokrom oksidase
Sedangkan untuk membran protein yang dialiri oleh elektron dari FADH2 adalah sebagai berikut:
1. Kompleks II: Suksinat dehidrogenase
2. Kompleks III: Sitokrom reduktase
3. Kompleks IV: Sitokrom oksidase 
Prosesnya terjadi seperti pada Gambar 4 berikut:

Gambar 4. Urutan pembawa elektron dalam rantai pernafasan

Proses pada Gambar 4 merupakan tahap pertama dalam proses pembentukan ATP dalam fosforilasi oksidatif. Ketiga kompleks tersebut disusun oleh flavin, kinon, rumpun besi-belerang, hem dan ion tembaga. Ketiga kompleks tersebut jauh lebih rumit daripada bakteriodopsin (suatu pompa proton yang digerakan oleh cahaya). Setelah proses atau tahap pertama ini selesai dilakukan (semua elektron telah mengalir pada ketiga kompleks tersebut) maka semua proton yang dihasilkan akan dilepaskan ke dalam inner membran mitokondria dan proton akan di kembalikan lagi ke dalam matriks mitikondria melalui membran (transmembran) dengan bantuan enzim ATP sintase sehingga akan terbentuk ATP pada fase ke dua. 

Gambar 5. Proses pembawa elektron dalam membran

Proses pada Gambar 5 mirip dengan proses pada Gambar 4. Perlu diingat bahwa fungsi dari suksinat-Q reduktase berbeda dengan membran protein lainnya. Perbedaannya yaitu, pada suksinat-Q reduktase proton tidak dipompa tetapi pada ketiga membran protein lainnya proton dapat dipompa ke luar matriks mitokondria. Suksinat-Q reduktase juga hanya dilalui oleh elektron yang berasal dari FADH2 (misalnya terbentuk dari oksidasi suksinat dalam daur asam sitrat).

Gambar 6. Kompleks I NADH-Q reduktase

Gambar 7. Kompleks III Sitokrom c reduktase

Gambar 8. Kompleks IV Sitokrom c oksidase

Gambar 9. Quinon

Gambar 10. Sitokrom c

Baiklah demikian materi yang bisa saya sampaikan. Untuk materi kelanjutannya akan ditambah kembali pada waktu yang akan datang. Terimakasi telah berkunjung. Sukses selalu :)