2015 PRINSIP PEMANENA N ENERGI PROSESPROSES PROSES RESPIRASI SELULER METABOLIS ME YANG TERKAIT

4/18/2015

RESPIRASI SELULER

BY : I GEDE SUDIRGAYASA

PRINSIP PEMANENA N ENERGI

RESPIRASI SELULER PROSESPROSES METABOLIS ME YANG TERKAIT

PROSES RESPIRASI SELULER

1

4/18/2015

• GAMBARAN UMUM • HIDUP ITU KERJA • SEL BEKERJA UNTUK MEMPERTAHANKAN HIDUP • SEL MEMBUTUHKAN MASUKAN ENERGI DARI SUMBER LUAR • TUMBUHAN MEMBUAT BAHAN BAKARNYA SENDIRI • HEWAN MEMPEROLEH BAHAN BAKARNYA DENGAN MEMAKAN TUMBUHAN ATAU MEMAKAN ORGANISME LAIN YANG MEMAKAN TUMBUHAN

2

4/18/2015

Membran nukleus

Retikulum Endoplasma kasar

NUCLEUS Nucleolus

Retikulum Endoplasma halus

Chromatin

Ribosomes Vakuola Komplek Golgi

Microfilaments CYTOSKELETON Microtubules

Mitochondrion Peroxisome Chloroplast

Membran Plasma Dinding sel

Plasmodesmata

Dinding sel tetangga

Ruang antar membran Membran luar

DNA

Ribososom bebas dalam matrik mitokondria

Membran dalam Cristae Matrix

0.1 m

(a) Diagram dan TEM mitokondrion (kanan)

3

4/18/2015

• ENERGI MENGALIR KE EKOSISTEM DALAM BENTUK CAHAYA MATAHARI DAN MENINGGALKANNYA DALAM BENTUK PANAS • FOTOSINTESIS MENGHASILKAN O2 DAN MOLEKUL ORGANIK YANG DIGUNAKAN DALAM RESPIRASI SELULER • SEL MENGGUNAKAN ENERGI KIMIAWI YANG TERSIMPAN DALAM MOLEKUL ORGANIK (MAKANAN) UNTUK MEREGENERASI ATP

Energi cahaya ECOSYSTEM

Photosynthesis pada kloroplas CO2  H2O Respirasi seluler di mitochondria

ATP

Molekul  O2 organik

Energi untuk sebagian besar kerja seluler

Energi panas

4

4/18/2015

RUMUS UMUM SENYAWA ORGANIK + OKSOGEN → KARBON DIOKSIDA + AIR + ENERGI

•SEL MENDAUR ULANG ATP YANG DIGUNAKAN UNTUK MELAKUKAN KERJA

5

4/18/2015

ATP (ADENOSIN TRI PHOSPHATE)

DAUR ATP

6

4/18/2015

Transpor protein

ATP DAN KERJA SELULER

Zat terlarut

ATP

ADP P

Pi

Pi Zat terlarut ditranspor

(a) Kerja transpor: Jalur sitoskeleton

Vesikula

ATP

ATP

Protein motor

ADP

Pi

Protein dan vesikula berpindah

(b) Kerja mekanik

• GLUKOSA DAN BAHAN BAKAR ORGANIK LAIN DIPECAH PERLAHAN DAN BERTAHAP • RESPIRASI MELIBATKAN 3 PROSES : • GLIKOLISIS : DALAM SITOSOL MEMECAH GULA MENJADI 2 ASAM PIRUVAT • SIKLUS CREBS : DALAM MATRIK MITOKONDRIA MENGURAIKAN TURUNAN PIRUVAT MENJADI CO2 • FOSFORILASI OKSIDATIF (TRANSPOR ELEKTRON DAN KEMIOSMOSIS): DI MEMBRAN DALAM MITOKONDRIA MENGHASILKAN ATP LEBIH BANYAK

7

4/18/2015

1. Glikolisis (kode berwarna biru muda ) Terjadi di sitosol/ sitoplasma 2. Oksidasi piruvat dan siklus Krebs (kode berwarna salmon) Terjadi di matrik mitokondria

3. Fosforilasi oksidatif: rantai transpor elektron dan Kemiosmosis (kode berwarna ungu) Terjadi di membran dalam mitokondria

Electrons diangkut melalui NADH

Glycolysis Glukosa

Piruvat

MITOCHONDRION

SITOSOL

ATP Fosforilasi Tingkat substrat

8

4/18/2015

Eletron diangkut melalui NADH dan FADH2


Glycolysis Glukosa

Piruvat

Oksidasi piruvat

Siklus Krebs

Acetyl CoA

MITOCHONDRION

SITOSOL

ATP

ATP

Fosforilasi Tingkat substrat




Glycolysis Glukosa

Piruvat

Oksidasi piruvat

Siklus Krebs

Acetyl CoA

Fosforilasi oksidatif: Transpor elektron dan kemiosmosis

MITOCHONDRION

SITOSOL

ATP

ATP

ATP



Fosforilasi oksidatif

9

4/18/2015

• 90% ATP YANG DIHASILKAN DALAM RESPIRASI SELULER MELALUI FOSFORILASI OKSIDATIF( RANTAI TRANSPOR ELEKTRON DAN KEMIOSMOSIS) • SEBAGIAN KECIL ATP DIHASILKAN DALAM GLIKOLISIS DAN SIKLUS CREBS MELALUI FOSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT • UNTUK MASING-MASING MOLEKUL GLUKOSA YANG DIPECAH MENJADI C02 DAN AIR MELALUI RESPIRASI MENGHASILKAN LEBIH DARI 32 ATP

FOSFORILASI TINGKAT SUBSTRAT Enzyme

Enzyme ADP

P Substrate

ATP Product

10

4/18/2015

• GLIKOLISIS MEMANEN ENERGI KIMIAWI DENGAN MENGOKSIDASI GLUKOSA MENJADI PIRUVAt • GLIKOLISIS MEMECAH GLUKOSA MENJADI 2 MOLEKUL PIRUVAT • GLIKOLISIS TERJADI DI SITOPLASMA DALAM 2 PASE UTAMA : • PASE INVESTASI ENERGI • PASE PEMBAYARAN ENERGI • GLIKOLISIS TERJADI DENGAN ADA ATAU TIDAKNYA OKSIGEN

Pase investasi energi Glukosa

2 ADP  2 P

2 ATP

digunakan

4 ATP

dibentuk

Pase pembayaran energi 4 ADP  4 P

2 NAD+  4 e  4 H+

2 NADH  2 H+ 2 Pyruvate  2 H2O

Selisih Glucose 4 ATP  2 ATP 2

NAD+

 4

e

4

H+

2 Piruvat 2 H2O 2 ATP 2 NADH  2 H+

11

4/18/2015

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase investasi energi

Glucose

ATP

Glucose 6-phosphate ADP

Hexokinase

1


Glucose

ATP

Glucose 6-phosphate

Fructose 6-phosphate

ADP

Hexokinase

1

Phosphoglucoisomerase

2

12

4/18/2015


Glucose

ATP

Glucose 6-phosphate


ATP

Hexokinase

1

Fructose 1,6-bisphosphate ADP

ADP


Phosphofructokinase

2

3


Glucose

ATP

Glucose 6-phosphate


ATP

Hexokinase

1

Fructose 1,6-bisphosphate ADP

ADP


Phosphofructokinase

2

3

Aldolase

Dihydroxyacetone phosphate

4

Glyceraldehyde 3-phosphate

Isomerase

5

To step 6

13

4/18/2015

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase pembayaran energi

2 NADH + 2 H

2 NAD

Triose phosphate dehydrogenase

2Pi

1,3-Bisphosphoglycerate

6

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase pembayaran energi 2 ATP 2 NADH 2 NAD


6

+ 2 H

2 ADP

2

Phosphoglycerokinase

2Pi


7

3-Phosphoglycerate

14

4/18/2015

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase pembayaran energi 2 ATP 2 NADH 2

NAD

+2


H

2 ADP

2

Phosphoglyceromutase


2Pi


6

2

8

3-Phosphoglycerate

7

2-Phosphoglycerate

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase pembayaran energi 2 ATP

2 H2O

2 NADH 2 NAD


6

+ 2 H

2 ADP

2

2


7

Enolase



2Pi

2

9

3-Phosphoglycerate

8

2-Phosphoglycerate

Phosphoenolpyruvate (PEP)

15

4/18/2015

TAHAPAN GLIKOLISIS Glycolysis: pase pembayaran energi 2 ATP

2 ATP

2 H2O

2 NADH 2

NAD


6

+2

H

2 ADP

2

2


7

2

Enolase



2Pi

9

3-Phosphoglycerate

8

2 ADP

2-Phosphoglycerate

Pyruvate kinase

Phosphoenolpyruvate (PEP)

10

Pyruvate

Animasi

Please note that due to differing operating systems, some animations will not appear until the presentation is viewed in Presentation Mode (Slide Show view). You may see blank slides in the “Normal” or “Slide Sorter” views. All animations will appear after viewing in Presentation Mode and playing each animation. Most animations will require the latest version of the Flash Player, which is available at http://get.adobe.com/flashplayer.

16

4/18/2015

• SIKLUS CREBS • SIKLUS CREBS/ SIKLUS ASAM SITRAT MENYEMPURNAKAN OKSIDASI MOLEKUL ORGANIK PENGHASIL ENERGI • SEBELUM SIKLUS CREBS BISA DIMULAI, PIRUVAT HARUS DIUBAH MENJADI SENYAWA YANG DI SEBUT ASETIL KOENZIM A ( ASETIL CoA )

17

4/18/2015



Glycolysis Glukosa

Piruvat

Oksidasi piruvat

Fosforilasi oksidatif: Transpor elektron dan kemiosmosis

Siklus Krebs

Acetyl CoA

MITOCHONDRION

SITOSOL

ATP

ATP

ATP




OKSIDASI PIRUVAT

MITOCHONDRION Sitosol

CO2

Coenzyme A 3

1

2

Piruvat

NAD

NADH + H

Acetyl CoA

Protein transpor

18

4/18/2015

• SIKLUS KREBS/ SIKLUS ASAM SITRAT MENYEMPURNAKAN PEMECAHAN ASETIL CoA MENJADI CO2 • SIKLUS TERSEBUT MENGOKSIDASI BAHAN BAKAR ORGANIK YANG DITURUNKAN DARI PIRUVAT, MENGHASILKAN 1 ATP, 3 NADH, DAN 1 FADH2 SEKALI PITARAN

Pyruvate CO2

NAD

CoA NADH + H

Acetyl CoA CoA CoA

Siklus Krebs/ Siklus asam sitrat

2 CO2 3 NAD

FADH2

3 NADH

FAD

+ 3 H ADP + P i ATP

19

4/18/2015

• SIKLUS KREBS TERDIRI DARI 8 TAHAP YANG DIKATALISIS OLEH ENZIM SPESIFIK • NADH DAN FADH2 YANG DIHASILKAN DALAM SIKLUS KREBS MEMBAWA ELEKTRON YANG DIEKSTRAK DARI MAKANAN KE RANTAI TRANSPOR ELEKTRON.

SIKLUS KREBS Acetyl CoA CoA-SH

1

Oxaloacetate

Citrate


20

4/18/2015


H2O

1

Oxaloacetate 2

Citrate Isocitrate



H2O

1

Oxaloacetate 2

Citrate Isocitrate NAD


3

NADH + H CO2

-Ketoglutarate

21

4/18/2015


H2O

1

Oxaloacetate 2



NADH

3

+ H CO2

CoA-SH

-Ketoglutarate 4

CO2

NAD

NADH + H

Succinyl CoA


H2O

1

Oxaloacetate 2



NADH

3

+ H CO2

CoA-SH

-Ketoglutarate 4 CoA-SH

5 NAD

Succinate GTP GDP

Pi

Succinyl CoA

CO2

NADH + H

ADP

ATP

22

4/18/2015


H2O

1

Oxaloacetate 2



NADH

3

+ H CO2

Fumarate

CoA-SH

-Ketoglutarate 4

6

CoA-SH

5

FADH2

CO2

NAD

FAD

Succinate

NADH

Pi

GTP GDP

+ H

Succinyl CoA

ADP

ATP


H2O

1

Oxaloacetate 2

Malate


H2O


7

NADH

3

+ H CO2

Fumarate

CoA-SH

-Ketoglutarate 4

6

CoA-SH

5

FADH2

NAD

FAD

Succinate GTP GDP

Pi

Succinyl CoA

CO2

NADH + H

ADP

ATP

23

4/18/2015


NADH + H

H2O

1

NAD

8

Oxaloacetate 2

Malate


H2O


7

NADH

3

+ H CO2

Fumarate

CoA-SH

-Ketoglutarate 4

6

CoA-SH

5

FADH2

NAD

FAD

Succinate GTP GDP

Pi

Succinyl CoA

CO2

NADH + H

ADP

ATP

Animation

Please note that due to differing operating systems, some animations will not appear until the presentation is viewed in Presentation Mode (Slide Show view). You may see blank slides in the “Normal” or “Slide Sorter” views. All animations will appear after viewing in Presentation Mode and playing each animation. Most animations will require the latest version of the Flash Player, which is available at http://get.adobe.com/flashplayer.

24

4/18/2015

• SELAMA FOSFORILASI OKSIDATIF, KEMIOSMOSIS MENGKOPEL TRANSPOR ELEKTRON KE SINTESIS ATP • DALAM GLIKOLISIS DAN SIKLUS CREBS,NADH and FADH2 MEMBAWA SEBAGIAN BESAR ENERGI YANG DIEKSTRAKSI DARI MAKANAN • KEDUA PEMBAWA ELEKTRON TERSEBUT MENGIRIM ELEKTRON KE DALAM RANTAI TRANSPOR ELEKTRON YANG MENGGERAKKAN SINTESIS ATP MELALUI FOSFORILASI OKSIDATIF

25

4/18/2015

Animasi Please note that due to differing operating systems, some animations will not appear until the presentation is viewed in Presentation Mode (Slide Show view). You may see blank slides in the “Normal” or “Slide Sorter” views. All animations will appear after viewing in Presentation Mode and playing each animation. Most animations will require the latest version of the Flash Player, which is available at http://get.adobe.com/flashplayer.

• PERHITUNGAN ATP YANG DIHASILKAN MELALUI RESPIRASI SELULER • SELAMA RESPIRASI SELULER, ENERGI MENGALIR SBB : GLUKOSA  NADH  RANTAI TRANSPOR ELEKTRON  GAYA GERAK PROTON  ATP • KIRA-KIRA 34% ENERGI DALAM GLUKOSA DITRANSFER KE DALAM ATP SELAMA RESPIRASI SELULER, KIRA-KIRA MEMBUAT 32 ATP • ITULAH BEBERAPA ALASAN SEHINGGA JUMLAH ATP YANG DIHASILKAN TIDAK BISA DIKETAHUI DENGAN PASTI

26

4/18/2015

Sistem pembolak balik elektron melewati membran

MITOCHONDRION 2 NADH or 2 FADH2

2 NADH

Glycolysis 2 Pyruvate

Glucose

2 NADH

Pyruvate oxidation 2 Acetyl CoA

6 NADH

Citric acid cycle

 2 ATP

 2 ATP

Maximum per glucose:

2 FADH2

Fosforilasi oksidatif : Rantai transpor Elektron dan kemiosmosis

 kira-kira 26 atau 28 ATP

About 30 or 32 ATP

CYTOSOL

• FERMENTASI ( RESPIRASI ANAEROBIK) MEMUNGKINKAN SEBAGIAN SEL MEMPRODUKSI ATP TANPA BANTUAN OKSIGEN • 2 FERMENTASI UMUM YAITU FERMENTASI ALKOHOL DAN FERMENTASI ASAM LAKTAT

27

4/18/2015

Glucose Glycolysis

CYTOSOL

Pyruvate O2 tersedia : respirasi seluler aerob

Tidak ada O2 : Fermentation

MITOCHONDRION Ethanol, laktat, atau produk lainnya

Acetyl CoA

Siklus Krebs

2 ADP  2 P

Glucose

i

2 ADP  2 P

2 ATP

Glycolysis

Glucose

i

2 ATP

Glycolysis

2 Pyruvate 2 NAD 

2 Ethanol (a) Fermentasi alkohol

2 NADH  2 H

2 NAD 

2 CO2

2 Acetaldehyde

2 NADH  2 H

2 Pyruvate

2 Lactate (b) Fermentasi asam laktat

28

4/18/2015

• GLIKOLISIS DAN SIKLUS KREBS MENGHUBUNGKAN BANYAK JALUR METABOLISME LAIN

Proteins

Carbohydrates

Asam amino

gula

lemak Glycerol

Asam lemak

Glycolysis Glucose

Glyceraldehyde 3- P

NH3

Pyruvate

Acetyl CoA

Siklus Krebs


29

4/18/2015

• PRINSIP PENAWARAN DAN PERMINTAAN MENGATUR EKONOMI METABOLIK • SEL TIDAK MENGHAMBURKAN ENERGINYA UNTUK MEMBUAT SESUATU LEBIH BANYAK DARI YANG DIBUTUHKAN • MEKANISME UMPAN BALIK MENGONTROL RESPIRASI SELULER

Glucose AMP Glycolysis Fructose 6-phosphate 

Merangsang 

Phosphofructokinase  Fructose 1,6-bisphosphate menghambat

menghambat

Pyruvate ATP

sitrat Acetyl CoA

Siklus Krebs


30

4/18/2015

PRINSIP PEMANENA N ENERGI

RESPIRASI SELULER PROSESPROSES METABOLIS ME YANG TERKAIT

PROSES RESPIRASI SELULER

31

2015 PRINSIP PEMANENA N ENERGI PROSESPROSES PROSES RESPIRASI SELULER METABOLIS ME YANG TERKAIT

Recommend Documents