9/28/2016
Pendahuluan
UNSYIAH
Universitas Syiah Kuala
METABOLISME
Pengantar Biologi MPA-107, 3 (2-1)
ANABOLISME (Pembentukan molekul kompleks dari molekul sederhana yang memerlukan energi , misalnya fotosintesis)
Kuliah 4
SEL: RESPIRASI Tim Pengantar Biologi Jurusan Biologi FMIPA Unsyiah
KATABOLISME (penguraian molekul kompleks menjadi molekul sederhana yang melepakan energi , misalnya respirasi) ‹#›
A. Respirasi Selular/Aerobik
RESPIRASI SELULAR
FERMENTASI DAN RESPIRASI ANAEROBIK
RESPIRASI AEROBIK
Proses selular yang menguraikan karbohidrat dan metabolit lainnya yang bersamaan dengan pembentukan energi (ATP) Menggunakan oksigen (bersifat aerobik) dan mengasilkan karbon dioksida(CO2) Biasanya melibatkan penguraian glukosa menjadi CO2 dan air Energi dihasilkan dari molekul glukosa : Dilepaskan secara bertahap agar produksi ATP lebih efisien.
* Respirasi selular sering digunakan untuk menyebutkan prose respirasi aerobik, hal yang akan kita ikuti di sebagian besar pada bab ini.
Enzim oksidasi-reduksi terdiri dari NAD+ dan FAD sebagai koenzim
‹#›
‹#›
Respirasi pada Tumbuhan
‹#›
‹#›
1
9/28/2016
1. Respirasi pada tumbuhan berlangsung siang dan malam karena cahaya bukan merupakan syarat. Jadi proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama tumbuhan hidup. 2. Substrat respirasi adalah setiap bahan organik tumbuhan yang teroksidasi sebagian (menjadi senyawa teroksidasi) atau reteduksi sempurna (menjadi karbondioksida dan uap air) dalam metabolisme respiratoris.
1. Umumnya substrat untuk respirasi adalah zat yang tertimbun dalam jumlah yang relatif banyak dalam sel tumbuhan dan bukan zat yang merupakan senyawa antara hasil dari penguraian. Hasil penguraian biasanya disebut metabolik antara. 2. Karbohidrat merupakan substrat utama respirasi dalam sel-sel tumbuhan dengan glukosa sebagai molekul pertama. Substrat respirasi yang paling penting di antara karbohidrat adalah sukrosa (disakarida= glukosa dan fruktosa) dan pati (sering terdapat dalam sel tumbuhan sebagai cadangan karbohidrat)
‹#›
‹#›
NAD+ (nikotinamida adenin dinukleotida) Disebut koenzim oksidasi-reduksi. Karena : Mengoksidasi metabolit dengan menerima elektron Mereduksi metabolit dengan melepaskan elektron Setiap molekul NAD+ digunakan secara berulang.
Reaksi ringkas penguraian glukosa :
Elektron dihilangkan dari substrat dan diterima oleh oksigen, dimana bergabung dengan H+ menjadi air.
Glukosa dioksidasi dan O2 direduksi ‹#›
‹#›
1. Tahap-Tahap Respirasi Selular
FAD (flavin adenin dinukleotida)
Disebut juga koenzim oksidasi-reduksi
Kadang-kadang digunakan sebagai pengganti NAD+
Menerima dua elektron dan dua ion hidrogen (H+) menjadi FADH2
‹#›
‹#›
2
9/28/2016
Animasi Glikolisis
a. Glikolisis adalah penguraian glukosa menjadi dua molekul piruvat ( senyawa berkarbon 3) Terjadi di sitoplama Terjadi pembentukkan ATP Tidak memerlukan oksigen Glikolisis terbagi dua fase : Fase investasi energi Dua ATP digunakan untuk mengaktifkan glukosa Glukosa dipecahkan menjadi dua molekul G3P Fase pembayaran energi Oksidasi G3P terjadi dengan menghilangkan elektron dan ion hidrogen Dua elektron dan satu ion hidrogen diterima oleh NAD+ menjadi dua NADH Netto : 2 ATP Kedua G3P diubah menjadi piruvat ‹#›
b. Reaksi antara/persiapan
‹#›
Animasi Kerja NAD+
Kedua piruvat dioksidasi dan memasuki mitokondria Energi elektron disimpan di dalam NADH Piruvat diubah menjadi 2 asetil KoA Melekatkan Koenzim A menjadi asetil KoA Elektron (sebagai atom hidrohen) ditransfer ke NAD+ CO2 dilepaskan, dan ditranspor keluar mitokondria masuk ke sitoplama
‹#›
c. Siklus asam sitrat/siklus Krebs
‹#›
Animasi siklus Krebs
Terjadi di dalam mitokondria
Dimulai dengan penambahan gugus asetil berkarbon dua ke oksaloasetat, membentuk molekul berkarbon enam (asam sitrat)
NADH, FADH2 menangkap energi elektron
ATP dibentuk dengan fosforilasi tingkat substrat
Dua siklus untuk satu molekul glukosa
Mengasilkan 4 CO2, 2 ATP, 6 NADH dan 2 FADH2 (per molekul glukosa)
‹#›
‹#›
3
9/28/2016
b. Rantai transpor elektron dan Kemiosmosi (Fosforilasi oksidatif)
Lokasi Eukariot : krista mitokondria Prokariot aerobik : membran plasma Serangkaian molekul pembawa : Membawa elektron secara berturut-turut dari satu ke yang lain Susunan komplek protein dan sitokrom Menerima elektron dari NADH dan FADH2 Oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir Ion oksigen bergabung dengan ion hidrogen membentuk air
Rantai
transpor elektron tidak membuat ATP secara langsung Rantai transpor elektron berfungsi menguraikan penurunan energi-bebas dalam jumlah besar menjadi serangkaian langkah yang lebih kecil, yang melepaskan energi dalam jumlah yang mudah dikelola.
‹#›
‹#›
2. Perhitungan Produksi ATP
Animasi pompa proton
Selama
respirasi selular, sebagian energi mengalir dalam
urutan : Glukosa NADH rantai transpor elektron gaya gerakproton ATP
‹#›
‹#›
B. Fermentasi dan Respirasi Anaerobik Kebanyakan
respirasi selular membutuhkan oksigen untuk menghasilkan ATP Glikolisis bisa menghasilkan ATP tanpa oksigen (pada kondisi aerobik ataupun kondisi anaerobik) Tanpa O2 glikolisis bisa digandengkan dengan fermentasi dan respirasi anaerobik untuk menghasilkan ATP Respirasi anaerobik menggunakan rantai transpor elektron dengan penerima elektron selain O2,misalnya sulfat Fermentasi menggunakan fosforilasi sebagai pengganti rantai traspor elektron untuk menghasilkan ATP
Fermentasi
terdiri dari glikolisis plus reaksi-reaksi yang membetuk kembali NAD+, dimana akan digunakan kembali pada glikolisis Ada dua tipe fermentasi : fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.
‹#›
‹#›
4
9/28/2016
Pada
fermentasi alkohol, piruvat diubah menjadi etanol dalam dua tahap, langkah pertama melepaskan CO2 Fermentasi alkohol oleh khamir digunakan untuk pembuatan bir, anggur, dan roti
Pada fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk akhir, tanpa pelepasan CO2 Fermentasi asam laktat oleh fungi dan bakteri tertentu dimanfaatkan dalam industri pengolahan susu untuk membuat keju dan yogurt Sel otot manusia membuat ATP melalui fermentasi asam laktat ketika oksigen sulit diperoleh
‹#›
Referensi
‹#›
UNSYIAH
Universitas Syiah Kuala
Campbell, N.A, Reece, J.B., Urry, L.A, Cain, M.L., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., and Jackson, R.B. 2013. Biology 10th Ed. Pearson Benjamin Cummings, San Francisco.
Terima kasih Mader, S.S., and Michael W. 2012. Biology 11th Ed. McGraw-Hill, New York.
‹#›
5
