RESPIRASI SELULAR. Cara Sel Memanen Energi

Transkripsi

1 RESPIRASI SELULAR Cara Sel Memanen Energi TIK: Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan cara sel memanen energi kimia melalui proses respirasi selular dan faktorfaktor yang mempengaruhi respirasi Pokok Bahasan: Glikolisis Anaerob Aerob: Siklus Krebs & Rantai Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi 1

2 Energi Matahari Ekosistem Fotosintesis Fotosintesis dan merupakan proses yang berkebalikan Selular Kerja Selular Energi Panas 2

3 Aktivitas hidup memerlukan energi dalam bentuk ATP Pernapasan Gambar Orang berolah raga Paru-paru Aliran darah Sel-sel otot melakukan Selular 3

4 ATP dapat digunakan untuk: Protein membran Kerja transpor Solut Solut ditranspor Kerja mekanik Portein motor Portein dipindahkan Kerja kimia Reaktan Produk 4

5 ATP dihasilkan dari proses oksidasi molekul organik (seperti glukosa) di dalam sel hidup Glukosa + Oksigen Karbondioksida + Air + Energi Oksidasi C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Reduksi ΔG = kkal/mol Reaksi oksidasi dan reduksi memiliki peran penting dalam proses-proses biologi, seperti 5

6 Selular Melibatkan reaksi oksidasi-reduksi di dalam sel Memanen energi kimia menjadi ATP Reaksi umum C 6 H 12 O O 2 +6 H 2 O 6 CO H 2 O + ATP 6

7 Glikolisis tahap awal dari respirasi selular 2 ATP 1 molekul Glukosa 2 molekul asam piruvat Glikolisis sitosol 4 ATP 2 NADH glukosa 2 piruvat selular Terjadi pada seluruh organisme Menggunakan enzim-enzim sitoplasma 7

8 Glikolisis ATP ADP ATP ADP Glukosa Glukosa 6-Fosfat Fruktosa 6-Fosfat Fruktosa 1,6-difosfat Tahap persiapan (memerlukan energi) Gliseraldehid 3-difosfat NADH ATP Asam 1,3-difosfogliserat (2 molekul) Asam 3-fosfogliserat (2 molekul) Asam 2-fosfogliserat (2 molekul) Tahap menghasilkan energi ATP Asam fosfoenolpiruvat (2 molekul) Asam piruvat (2 molekul per molekul glukosa) 8

9 Lintasan Aerobik-Anaerobik Asam Piruvat Ketersediaan Oksigen Oksigen tak ada / tak cukup Oksigen ada / cukup Anaerobik Aerobik 9

10 Lintasan Anaerobik Contoh : Fermentasi pada Ragi Glukosa 2 Piruvat 2 Etanol 2 Asetaldehid 10

11 Pada otot hewan dan manusia saat kontraksi berlebihan Glukosa 2 Asam laktat 2 Piruvat Timbunan asam laktat menurunkan ph otot sehingga kapasitas serat otot menurun, menimbulkan rasa lelah. Asam laktat dibawa ke liver, dan diubah kembali menjadi asam piruvat jika oksigen telah cukup kembali. Pada respirasi anaerob hanya dihasilkan 2 ATP (per 1 molekul glukosa) 11

12 Lintasan Aerobik : Pernapasan (memasukkan O 2 danmengeluarkanco 2) Oksidasi molekul-molekul organik oleh sel (respirasi selular) terjadi di dalam mitokondria (pada sel-sel eukariot) Membran Membran luar dalam Kompleks sintesis ATP Ruang intermembran matriks Krista Keterangan : membran luar : permeabel terhadap sebagian besar molekul kecil membran dalam : hanya dapat melewatkan molekul-molekul tertentu seperti asam piruvat dan ATP 12

13 aerobik Tahap awal : oksidasi asam piruvat Siklus Krebs Transport elektron Elektron berenergi tinggi dibawa NADH NADH & FADH2 Glikolisis glukosa asam piruvat siklus Krebs Rantai transport e - dan kemiosmosis Fluida sitoplasma mitokondria CO 2 CO 2 ATP ATP ATP 13

14 Perubahan piruvat menjadi asetil KoA sitosol Mitokondria Protein transpor Piruvat Koenzim A Asetil Ko A 14

15 Asam sitrat (6 karbon) Asam α-ketoglutarat (5 karbon) Asetil KoA (2 karbon masuk) Siklus Krebs Asam suksinat (4 karbon) Asam oksaloasetat (4 karbon) Asam malat (4 karbon) 15

16 Rantai Transport Elektron Hasil oksidasi gula menghasilkan : -ATP - NADH dan FADH 2 (pembawa elektron berenergi tinggi) Elektron berenergi tinggi dalam NADH dan FADH 2 dilewatkan setahap demi setahap ke tingkat energi yang rendah dan akhirnya diterima oksigen (O 2 ) Siklus Krebs Tereduksi Teroksidasi Energi Rantai Transport Elektron 16

17 Mengapa harus ada rantai transpor elektron? Dari makanan via NADH Rantai transpor elektron Energi untuk sintesis Pelepasan energi panas 17

18 H+ H+ H+ Kompleks Protein Pembawa elektron H+ Aliran elektron NADH NAD+ H+ + ADP P ATP Rantai Transpor Elektron ATP sintase 18

19 Sintesis ATP Melalui Kemiosmosis Digerakkan oleh gradien proton (H + ) antara ruang antar membran dan matriks mitokondria Melibatkan 2 hal : - gradien proton - energi potensial yang terbentuk dilepaskan dan digunakan untuk membentuk ATP 19

20 Sitosol Mitokondria elektron melintasi membran Glukosa Glikolisis 2 Piruvat Rantai transport elektron dan fosforilasi oksidatif Fosforilasi substrat Maksimum per satu mol glukosa Fosforilasi substrat 38 ATP Fosforilasi oksidatif 20

21 Energi maksimum hasil oksidasi 1 molekul glukosa Tempat proses Produk Setara ATP Total ATP Dalam sitoplasma glikolisis Dalam mitokondria dari glikolisis dari respirasi asam piruvat- Asetil KoA 2 ATP 2 ATP 2 ATP 2 NADH 6 ATP 6 ATP 1 NADH 3 ATP (2 X) 6 ATP Siklus Krebs 3 NADH 9 ATP 1 FADH 2 2 ATP (2 X) 24 ATP 1 ATP 1 ATP Total 38 ATP 21

22 Efisiensi Konversi Energi Gula dibakar 100 % hilang sebagai panas 75 % hilang sebagai panas Mesin mobil 25 % energi terpakai Sel hidup 60 % hilang 40 % energi (ATP) 22

23 Rotenon Sianida, CO Oligomisin Rantai transpor elektron ATP sintase Pengaruh senyawa racun pada proses transpor elektron dan kemiosmosis (Cambel et al., 2000). - Rotenon: termasuk insektisida, - oligomisin: fungisida, - dinitrophenol (DNP) pernah digunakan sebagai obat penurun berat badan 23

24 ATP diperlukan untuk menggerakkan biosintesis Siklus Kreb Asetil KoA Sintesis Glukosa Grup amino Asam amino Asam lemak Gliserol Gula Protein Lemak Karbohidrat sel, jaringan, organisma 24

25 Makanan, co. kacang tanah Lintasan Pemecahan Bahan Makanan Karbohidrat Lemak Protein Glukosa Gliserol Asam lemak Asam amino Grup amino Glikolisis Asetil KoA Siklus Kreb Fosforilasi Oksidatif ATP 25