194
Pendidikan dan Latihan Profesi Guru 2012
Rayon 114 Unesa
Rantai transport electron di mitokondria menghasilkan ATP dari produk yang dihasilkan pada siklus Krebs. Hidrogen yang dihasilkan oleh substrat pada tahap glikolisis sampai siklus
Krebs akhirnya berkombinasi dengan oksigen membentuk H
2
O. Agar hal ini dapat berlangsung terjadi suatu angkutan hidrogen sepanjang suatu rantai sistem redoks. Pada saat elektron
melewati rantai transport elektron, proton dipompa menuju ruang antar membran hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan konsentrasi H
+
.Di ruang antar membran konsentrasi H
+
lebih tinggi daripada di dalam matriks. Adanya perbedaan pH ini membentuk energi potensial kimia yang kuat untuk mendorong berlangsungnya fosforilasi oksidatif, sehingga ion H
+
ini dikembalikan ke dalam matriks melalui mol Fo F
1
ATP sintase. Arus proton ini akan digunakan untuk menggabungkan ADP + Pi menjadi ATP. Apabila satu molekul didegradasi secara
sempurna melalui jalur glikolisis dan siklus kreb akan menghasilkan 36-38 ATP. Bentuk-bentuk gula yang lain seperti fruktosa, sukrosa, laktosa, dan galaktosa dapat juga didegradasi menjadi
senyawa antara jalur dengan siklus tersebut. B.
Anabolisme Karbohidrat
Karbohidrat yang diperlukan oleh manusia dan hewan berasal dari tumbuhan. Tumbuhan mensintesis karbohidrat dari H2O dan CO2 dengan bantuan cahaya dan klorofil melalui
peristiwa fotosintesis. Reaksi Utama Fotosintesis meliputi Reaksi terang dan reaksi gelap. 1.
Reaksi terang ; Dalam Fotosistem II, energy pada elektron yang tereksitasi di berbagai pigmen sampai pusat reaksi dipindahkan ke rantai transport elektron.Selain itu elektron
yang lain diperoleh melalui proses fotolisis, yang mana air dioksidasi menjadi molekul oksigen.Persamaan reaksinya adalah: 2H
2
O O
2
+ 4H
+
+ 4 e. Proton yang diperoleh akan dilepaskan ke lumen tilakoid, sementara elektron yang berenergi tinggi dipindahkan
ke P 680 di pusat reaksi. Elektron kemudian bergerak pada rantai transport electron yang berlokasi di membrane tilkoid. Dimulai dari plastoquinon yang menerima dua electron dan
dua proton untuk membentuk PQH
2
. Elektron kemudian dipindahkan ke sitokrom bf kompleks.Disini terdapat pompa proton dan pompa H
+
menuju lumen tilakoid. Elektron kemudian dipindahkan ke plastocyanin, protein berisi Cu yang menangkap electron
melalui siklus diantara Cu
2+
dan Cu
+
dan kemudian memberikannya ke PS-1. Di sini diperoleh lagi energy dari cahaya dan electron ditransport oleh aseptor electron yang lain
yaitu feredoksin, suatu protein. Elektron kemudian digunakan oleh enzim NADP reduktase untuk mereduksi NADP nicotinamide adenine dinucleotide phosphate menjadi NADPH.
Jadi pada akhirnya di reaksi terang : dua foton diserap melalui PS II hasilnya: oksidasi molekul air untuk memberikan O
2
dan dilepaskannya H
+
menuju lumen dalam tilakoid; pembentukan NADPH melalui reduksi NADP dan transport H
+
memasuki lumen pada tilakoid melalui sitokrom bf kompleks.Proses tersebut dinamakan aliran electron non
siklik, dihasilkannya NADPH dan gradient proton di membrane tilakoid.NADPH digunakan untuk Siklus Calvin, sementara gradien proton digunakan oleh ATP synthase,enzim yang
membuat ATP. Fotosistem I dapat bekerja sendiri tanpa PS II, hal ini dapat terjadi ketika aliran electron kembali lagi ke P700 melalui plastosianin. Prosesnya disebut aliran electron
siklik Elektron tidak mereduksi NADP, hanya diperoleh gradient proton.
2. Reaksi gelap. Tahap berikutnya dari fotosintesis adalah reaksi yang tidak bergantung
cahaya. Energi dalam bentuk ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi cahaya
195
Pendidikan dan Latihan Profesi Guru 2012
Rayon 114 Unesa
digunakan untuk mereduksi CO
2
menjadi karbohidrat. Reaksi fiksasi CO
2
berlangsung di
dalam stroma kloroplas melalui siklus Calvin. Siklus Calvin terdiri dari tiga tahap,yaitu karboksilasi, penambatan CO
2
; reduksi, penggunaan ATP dan NADPH untuk
pembentukan Glyceraldehyde-3 phosphat yaitu 3 carbon gula yang digunakan untuk tahap siklus selanjutnya dan beberapa diteruskan sebagai produk dari siklus karbohidrat ;
regenerasi, dimana aseptor CO
2
dibentuk kembali.
Sintesis dari bahan non karbohidrat disebut glukoneogenesis. Glukoneogenesis
lazim terjadi di hati dan ginjal. Bahan-bahan non karbohidrat yang dapat dijadikan glukosa antara lain adalah laktat, malat, gliserol, dan beberapa jenis asam amino.
Sintesis glukosa dari asam laktat. Adanya aktivitas otot akan menghasilkan
banyak asam laktat sebagai hasil dari fermentasi glukosa. Laktat terdapat di otot akan dikirim ke hati dan ginjal untuk sintesis glukosa..
Sintesis glukosa dari asam malat. Sebagian besar oksaloasetat akan diubah menjadi asam malat oleh enzim malat dehidrogenase di mitokondria. Asam malat
akan berdifusi ke sitosol dan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malat dehidrogenase di yang terdapat di sitosol. Selanjutnya dilakukan
pengubahan menjadi glukosa. Sintesis glukosa dari gliserol. Sebagai hasil pemecahana triasilgliserol salah satu jenis lipida akan dihasilkan 3 molekul asam
lemak dan 1 molekul gliserol. Gliserol tersebut dapat dimanfaatkan oleh tubuh untuk mensintesis glukosa.
Sintesis glukosa dari asam amino. Asam amino-asam amino glukogenik seperti
arginin, histidin, glutamate, glutamine, prolin, isoleusin, metionin, valin, tirosin, dan fenilalanin dapat memasuki senyawa antara siklus kreb untuk selanjutnya
membentuk oksaloasetat. Oksaloasetat akan diubah menjadi PEP dan selanjutnya menjadi glukosa dengan cara membalik jalur glikolisis. Selain disintesis dari bahan
non karbohidrat, glukosa juga dapat dibentuk dari jenis heksosa yang lain seperti fruktosa, galaktosa, manosa, dan jenis karbohidrat lainnya.
Pendidikan dan Latihan Profesi Guru 2012
Rayon 114 Unesa
196
Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.8. Memahami lingkup dan kedalaman biologi sekolah
Indikator Esensial : 1.8.40.Menunjukkan perubahan ATP dalam proses metabolisme
Adenosin trifosfat ATP berperan sebagai senyawa antara utama yang menghubungkan reaksi kimia penghasil energi dan reaksi yang membutuhkan
energi. Selama katabolisme, atau pemecahan dari bahan bakar sel berenergi tinggi, sebagian diantara energi bebasnya diambil, untuk membuat ATP dari
adenosin difosfat ADP dan fosfat Pi, suatu proses yang memerlukan input energi bebas. ATP lalu memberikan sejumlah energi kimianya kepada proses-
proses yang memerlukan energi, dengan memecah diri menjadi ADP dan fosfat. ATP, karenanya, berperan sebagai pembawa energi kimia dari proses-proses
penghasil energi menuju aktivitas sel dasar yang memerlukan energi. Seperti yang terdapat pada gambar 1.8.40.1
Gambar 1.8.40.1. Siklus ATP dalam sel ATP dan produk hidrolisis selanjutnya, adenosin difosfat ADP dan adenosin
monofosfat AMP, merupakan nukleotida. Nukleotida terdiri dari basa purin dan pirimidin heterosiklik, gula dengan 5-karbon, dan satu atau lebih gugus fosfat. Di
dalam ATP, ADP, dan AMP, basa yang terkandung adalah purin adenin, dan gula 5-karbonnya adalah D-ribosa. ATP, ADP dan AMP terdapat di dalam semua
bentuk kehidupan, dan melakukan fungsi universal yang sama. Nukleotida tidak hanya terdapat di dalam sitosol sel, tetapi juga di dalam mitokhondria dan inti
sel.
Pada pH 7,0 kedua senyawa ATP dan ADP terdapat sebagai anion ATP
4-
dan ADP
3-
yang bermuatan banyak, karena hampir semua kandungan fosfat mengion sempurna pada pH ini. Akan tetapi, di dalam cairan intra sel yang mengandung
Mg
2+
pada konsentrasi tinggi, ATP dan ADP terdapat, terutama sebagai senyawa kompleks Mg ATP
2-
dan Mg ADP
-
Di dalam banyak reaksi enzimatik yang melibatkan ATP sebagai donor fosfat, bentuk aktifnya sebenarnya merupakan
Oksidasi molekul bahan bakar
penghasil energi Biosintesis
kerja kimia Transport
aktif kerja osmiotik
Kontraksi otot kerja
mekanin Pemindaha
n informasi genetik
ATP
ADP
Pendidikan dan Latihan Profesi Guru 2012
Rayon 114 Unesa
197 senyawa kompleks MgATP
2
-. Di dalam sel, konsentrasi ATP biasanya relatif tetap konstan dalam keadaan imbang, kecepatan pembentukan ATP diimbangi oleh
kecepatan degadrasinya. Jadi, gugus fosfat ujung pada ATP mengalami penguraian dan penggantian secara terus-menerus selama metabolisme sel. ATP
berfungsi menghubungkan reaksi-reaksi penghasil energi dan reaksi-reaksi yang membutuhkan energy.
Jika ATP mengalami kehilangan gugus terminal fosfatnya pada hidrolisis, dengan membentuk ADP dan fosfat anorganik. Beberapa senyawa fosfat
menghasilkan energi bebas lebih banyak dari energi yang diberikan pada hidrolisis ATP pada keadaan baku, beberapa senyawa fosfat lain menghasilkan
energi yang lebih sedikit. Sebagai contoh, bagi reaksi enzimatik. Glukosa 6- fosfat
2-
+ H2O glukosa + fosfat
∆G
o
’ = -3,3 kkalmol, menunjukkan bahwa reaksi ini memberikan energi bebas yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan hidrolisis ATP ∆G
o
’ = -7,3 kkalmol pada keadaan baku., ATP disebut senyawa fosfat berenergi tinggi dan
glukosa 6-fosfat ditentukan sebagai senyawa fosfat berenergi rendah. Kemudian, ditemukan bahwa sel juga mengandung beberapa senyawa fosfat seperti
fosfoenol piruvat, dan 3-fosfogliseroil fosfat, dengan energi bebas hidrolisis baku yang jauh lebih besar dari ATP. Senyawa-senyawa tersebut dinamakan senyawa
fosfat berenergi tinggi.
A. ATP Berperan Sebagai Senyawa Antara yang Berlaku Umum Di Dalam