KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: METABOLISME GULA
KELOMPOK KOMPETENSI F
70
Penguasaan konsep tentang respirasi seluler ini merupakan topik yang sangat penting, untuk membantu guru dalam memahami konsep-konsep lainnya, seperti
kebutuhan energi dalam bergerak, proses pengubahan bahan makanan pada sistem pencernaan dan proses pernapasan.
Bahan ajar ini berisi uraian materi dan beberapa alternatif kegiatan atau praktikum yang mengacu pada standar isi di Sekolah Menengah Atas untuk mata
pelajaran Biologi. Materi pelatihan ini disusun untuk membimbing guru sebagai pembelajar sepanjang hayat dalam mencapai kompetensi sesuai dengan silabus
yang telah ditetapkan. Materi Metabolisme Gula ini meliputi Mitokondria serta Proses Respirasi Sel Glikolisis, Siklus Krebs, Rantai Transpor Elektron.
A. Tujuan
Kegiatan pembelajaran ini bertujuan meningkatkan pengetahuan guru mengenai faktor-faktor yang terlibat dan yang mempengaruhi proses respirasi sel secara
aerob, peran respirasi bagi sel, serta tahapan proses respirasi mulai dari glikolisis sampai pada tahapan transfer elektron dan keterampilan praktik dalam topik
respirasi seluler.
B. Indikator Ketercapaian Kompetensi
Setelah melakukan pembelajaran ini guru mampu: 1. Menjelaskan konsep respirasi.
2. Menjelaskan peran respirasi bagi sel. 3. Menjelaskan faktor-faktor yang terlibat pada proses respirasi aerob.
4. Menjelaskan tahapan proses respirasi sampai menghasilkan energi.
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: METABOLISME GULA
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: METABOLISME GULA
KELOMPOK KOMPETENSI F
71
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Biologi SMA
C. Uraian Materi
Makhluk hidup bernapas memerlukan pasokan oksigen untuk proses respirasi sel. Respirasi sel adalah proses di mana sel memperoleh energi dengan
memecah molekul glukosa. Respirasi sel membutuhkan oksigen O
2
dan mengeluarkan karbondioksida CO
2
. Secara umum, reaksi kimia respirasi sel adalah pemecahan glukosa menjadi karbon dioksida dan air H
2
O.
Persamaan reaksi tersebut menunjukkan bahwa respirasi seluler adalah reaksi oksidasi reduksi. Glukosa adalah molekul berenergi tinggi dan produk
pecahannya, CO
2
dan H
2
O, adalah molekul rendah energi. Sel melakukan respirasi seluler untuk membangun molekul ATP. Respirasi merupakan fungsi
kumulatif dari tiga tahapan metabolik, yaitu : Glikolisis, Siklus Krebs, serta Rantai Transpor Elektron dan Fosforilasi Oksidatif. Glikolisis terjadi dalam sitosol,
mengawali perombakan dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa yang disebut piruvat. Siklius Krebs terjadi dalam matriks mitokondria,
menguraikan turunan piruvat menjadi karbon dioksida. Transpor elektron dan fosforilasi oksidatif terjadi di membran dalam mitokondria. Rantai transpor
elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan kedua langkah yang pertama dan melewatkan elektron ini dari satu molekul ke molekul yang lain.
Fosforilasi oksidatif bertanggung jawab atas hampir 90 ATP yang dihasilkan oleh respirasi.
1. Sitosol
Seluruh daerah diantara nukleus dan membran yang membatasi sel disebut sitoplasma. Sitoplasma terdiri atas medium semi cair yang disebut sitosol, yang
di dalamnya terletak organel-organel yang mempunyai bentuk dan fungsi terspesialisasi. Sebagian besar sitosol terdiri atas air, ion terlarut, molekul kecil,
dan sejumlah besar molekul larut air seperti protein, mengandung sekitar 20-
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: METABOLISME GULA
KELOMPOK KOMPETENSI F
72
30 protein. Sitosol merupakan gel di mana sebagian besar metabolisme sel berlangsung. Sitosol memainkan peran utama dalam fungsi sel. Karena
komposisinya sebagian
besar berair,
lokasi di
dalam sel,
dan kompartementalisasi, dapat mendukung proses yang terjadi di dalam unit-unit
dasar kehidupan. Tanpa sitosol, sel tidak akan berfungsi dengan baik, yang akan merugikan kehidupan dan kesehatan organisme.
2. Mitokondria
Mitokondria adalah organel yang berukuran sekitar 0,5 - 1 mm dan sampai 7 mm. Bentuknya seperti bola, batang, atau badan berserabut, tetapi struktur
umum adalah sama. Jumlah mitokondria per sel bervariasi tergantung pada kebutuhan energi. Bentuk dan jumlah mitokondria di setiap sel tergantung pada
jenis jaringan tertentu. Jaringan dengan kapasitas yang tinggi untuk melakukan fungsi metabolisme aerobik seperti otot rangka atau ginjal akan memiliki jumlah
mitokondria yang lebih banyak. Mitokondria memiliki dua membran, masing-masing terdiri dari bilayer fosfolipid.
Kedua membran tersebut berbeda dalam strukturnya, sehingga menentukan fungsi biokimia masing-masing membran. Membran dalam dan luar ditandai
dengan komposisi fosfolipid yang berbeda. Rasio komposisi fosfolipid untuk membran luar adalah 50 : 50 karena berfungsi transpotasi dengan sedikit
enzimatik. Membran luar secara luas permeabel untuk ion dan molekul yang lebih besar.
Gambar 3.1 Struktur mitrokondria
Sumber: http:biowiki.ucdavis.edu
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: METABOLISME GULA
KELOMPOK KOMPETENSI F
73
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Biologi SMA
Membran dalam memiliki rasio protein - lipid 80:20. Membran dalam membungkus matriks mitokondria dengan membentuk krista. Bentuk ini berfungsi
untuk meningkatkan luas permukaan membran mesin enzimatik utama pada saat fosforilasi oksidatif. Membran mitokondria bagian lebih permeabel untuk ion dan
molekul kecil dari membran luar, sehingga memberikan kompartementalisasi melalui pemisahan matriks dari lingkungan sitosol.
Ruang yang terdapat di antara dua membran dinamakan ruang intra cista atau ruang inter membrane. Ruang yang terdapat di sisi dalam pada membran dalam
disebut ruang matriks. Matriks mitokondria berisi berbagai enzim yang terlibat pada saat terjadinya metabolik utama, seperti karbohidrat, lipid, asam amino
oksidasi, urea, dan biosintesis heme. Mitokondria itu merupakan struktur yang dapat memperbanyak dirinya sendiri
yang berarti bahwa satu mitokondria dapat membentuk mitokondria kedua, ketiga dan seterusnya. Hal ini diperlukan oleh sel untuk meningkatkan jumlah ATP-nya.
3. Proses Respirasi Sel Glikolisis, siklus Krebs, dan rantai transpor elektron adalah tiga langkah dari
respirasi aerobik. Mereka terdiri dari serangkaian reaksi metabolisme yang terjadi di sitoplasma bagian luar dan mitokondria bagian dalam dari sel-sel dari
organisme hidup. Energi biokimia yang diperoleh dari nutrisi diubah menjadi ATP Adenosin tri-fosfat, karbon dioksida dan air selama respirasi aerobik.
Tahapan glikolisis dan siklus Krebs merupakan jalur katabolik yang menguraikan glukosa dan bahan bakar organik lainnya. Glikolisis terjadi di dalam sitosol
merupakan proses awal perombakan dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa yang disebut piruvat. Siklus Krebs, yang terjadi dalam matriks
mitokondria, menyempurnakan pekerjaan ini dengan menguraikan turunan piruvat menjadi karbon dioksida CO
2
. Dengan demikian, karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi merupakan fragmen molekul organik yang teroksidasi.
Sebagian tahap glikolisis dan siklus Krebs ini merupakan reaksi redoks, di mana enzim dehidrogenase mentransfer elektron dari substrat ke NAD
+
untuk membentuk NADH.
