TAP.COM - A. RESPIRASI SELULAR AEROBIK RESPIRASI PADA TUMBUHAN
9/28/2016
Pendahuluan
U N SY I AH
METABOLISME
U nive rsit a s Syia h Kua la
ANABOLISME (Pembentukan
molekul kompleks dari molekul
sederhana yang memerlukan
energi , misalnya fotosintesis)
Pengantar Biologi MPA-107, 3 (2-1)
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
#
U N SY I AH
U nive rsit a s Syia h Kua la
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
Pendahuluan
U N SY I AH
METABOLISME
U nive rsit a s Syia h Kua la
ANABOLISME (Pembentukan
molekul kompleks dari molekul
sederhana yang memerlukan
energi , misalnya fotosintesis)
Pengantar Biologi MPA-107, 3 (2-1)
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
#
U N SY I AH
U nive rsit a s Syia h Kua la
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