Pengaruh akhir dari kedua reaksi ini, yang dihubungkan oleh senyawa antara ATP, adalah pindahnya energi kimia dari X P menuju Y melalui pemindahan gugus
fosfat. ATP hampir selalu merupakan perantara bagi reaksi pemindahan gugus fosfat tersebut, karena sel biasanya tidak mengandung kinase yang dapat memindahkan
senyawa fosfat secara langsung dari senyawa fosfat dengan energi super tinggi kepada senyawa penerima berenergi rendah.
B. Pembentukan ATP
ATP dapat dihasilkan melalui berbagai proses selular, namun seringnya dijumpai di mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif dengan bantuan enzim pengkatalisis
ATP sintetase. Pada tumbuhan, proses ini lebih sering dijumpai di dalam kloroplas melalui proses fotosintesis fotofosforilasi. Pada hakekatnya proses : Fosforilasi ADP
meliputi tiga cara yaitu 1. Fosforilasi tingkat substrat : merupakan hidrolisis senyawa kaya energi, yg
dirangkai dgn fosforilasi dan tidak memerlukan O
2
, Misalnya : PEP + H
2
O Piruvat + Pi Pi + ADP ATP
2. Fosforilasi oksidatif , yaitu pembentukan ATP dari ADP, dihubungkan
dengan suatu rantai oksidasi dan memerlukan O
2.
Terjadi dlm mitokondria, dan merupakan respirasi aerob. Mula-mula, glukosa dipecah menjadi asam piruvat di
dalam sitosol dalam reaksi glikolisis. Dari satu molekul glukosa akan dihasilkan dua molekul ATP. Tahap akhir dari sintesis ATP terjadi dalam mitokondria dan
menghasilkan total 36 ATP.
3. Fosforilasi fotosintetik Fotofosforilasi , yaitu mengubah energi cahaya
menjadi energi kimia dlm bentuk ATP, terjadi dlm kloroplas tilakoid yg terkena sinar.
Fosforilasi tingkat substrat.Terdapat dua senyawa penting pemberi gugus
fosfat kepada ADP, yaitu 3-fosfogliseroil fosfat dan fosfoenolpiruvat. Keduanya dibentuk pada reaksi pemecahan glukosa yang menghasilkan energi yang
disebut glikolisis.. Di dalam sel, senyawa fosfat berenergi tinggi ini tidak mengalami hidrolisis; sebaliknya, gugus fosfat tersebut dipindahkan ke ADP,
menghasilkan ATP, oleh kerja kinase spesifik. Bagi senyawa 3-fosfogliseroil fosfat reaksi pemindahan gugus fosfat, yang dikatalisis oleh fosfogliserat kinase
adalah : 3-
Fosfogliseroil fosfat + ADP ↔ATP + 3-fosfogliserat.Fosfoenolpiruvat, senyawa fosfat berenergi tinggi lainnya, yang dibentuk pada pemecahan glukosa
menjadi piruvat juga memberikan gugus fosfatnya ke ADP melalui reaksi serupa yang dikatalisis oleh piruvat kinase
yaitu : Fosfoenolpiruvat + ADP → piruvat + ATP. Reaksi ini bersifat tidak dapat balik di dalam sel. Jadi senyawa
fosfoenolpiruvat dan 3-fosfogliseroil fosfat, yang mengandung sebagian besar energi kimia yang dilepaskan di dalam pemecahan glukosa, dapat memindahkan
sejumlah besar energi ke ADP, untuk menghasilkan ATP.
Fotofosforilasi. ATP diproduksi oleh ATP Sintase, suatu protein kompleks
yang terdapat di membrane tilakoid.Aliran proton terjadi akibat gradient elektrokimia dari lumen tilakoid ke stroma.Ion H
+
dilumen tilakoid berasal dari oksidasi H
2
O dan PQH
2.
Oksidasi ini menyebabkan konsentrasi H
+
di lumen
menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan stroma,jadi ada perbedaan konsentrasi
378
MODUL PLPG 2014 | PENDALAMAN MATERI BIOLOGI
H
+
yang tajam menuju stroma,tetapi tilakoid tidak permeable terhadap H
+
kecuali bila diangkut oleh ATP Sintase.Pergerakan H
+
melalui ATP sintase menyebakan perubahan struktur pada beberapa polipeptida sehingga mereka dapat mengikat
ADP dan Pi cukup kuat yang memungkinkannya bereaksi membentuk ATP.. Sisntesis ATP melalui aliran elektron siklis disebut fotofosforilasi siklik,
sedangkan sintesis ATP melalui aliran electron non siklik PS I dan PS II disebut fotofosforilasi non siklik.
Fosforilasi oksidatif. Fosforilasi Oksidatif adalah proses terbentuknya ATP
akibat transport elektron dalam membran dalam mitokondria krista. Yang menempati membran dalam mitokondria adalah protein ATP sintase atau faktor
penggandeng CFo + CF
1
, enzim yang sebenarnya membuat ATP. Mekanisme fosforilasi oksidatif berdasarkan teori Chemiosmotic hypothesis, yaitu: Transport
elektron memompa H
+
dari matriks ke ruang antara 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 lubang spesifik didalam mol Fo F
1
ATP sintase. Arus proton ini akan menghasilkan energi yang digunakan untuk menggabungkan ADP + Pi menjadi
ATP. ATP dapat terurai sebagai gugus ortofosfat atau pirofosfat selama
penggunaannya di dalam reaksi biosintetik,dan secara berturut-turut membentuk ADP atau AMP. AMP yang terbentuk pada reaksi yang memberikan pirofosfat
dapat difosforilasi kembali menjadi ADP oleh reaksi adenilat kinase, ATP + AMP 2 ADP. Nukleosida 5 trifosfat lain seperti GTP, UTP, CTP dan lain-lain juga
berpartisipasi sebagai pembawa gugus fosfat berenergi tinggi yang akan disalurkan menjadi berbagai jalur sintesis. Gugus fosfat terminal ujung ATP
selalu mengalami pergantian pada kecepatan tinggi oleh fosfat anorganik di dalam sel yang tangah melakukan respirasi,dalam suatu keadaan imbang
dengan kecapatan penggunaan fosfat terminal ATP yang cukup tinggi dapat diatasi oleh kecepatan sintesanya kembali dari fosfat dan ADP.
ATP Synthase
Gambar 1.8.40.3. Sintesis ATP
MODUL PLPG 2014 | PENDALAMAN MATERI BIOLOGI
379
Latihan soal 1. Jelaskan, apakah proses-proses metabolisme didalam sel membutuhkan energi dari
ATP? 2. Bagaimana ATP menyimpan energi?
3. Bagaimana AMPADP di ”daur ulang” untuk membentuk ATP kembali? 4. Bagaimana proses pembentukan ATP di dalam sel baik pada tumbuhan ataupun
organisme lain?
380
MODUL PLPG 2014 | PENDALAMAN MATERI BIOLOGI
Kompetensi Guru Mata Pelajaran : 1.8. Memahami lingkup dan kedalaman biologi sekolah
Indikator Esensial : 1.8.41. Menganalisis fenomena yang terjadi berkaitan dengan faktor abiotik dan
pengaruhnya terhadap proses fotosintesis Laju Fotosintesis berbagai spesies tumbuhan yang tumbuh pada berbagai daerah
yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung dan hutan hujan tropika sangat berbeda. Perbedaan ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman cahaya, suhu dan
ketersediaan air, tetapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada kondisi khusus yang optimum bagi mereka. Spesies yang tumbuh pada lingkungan yang kaya
sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada spesies yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara dan cahaya yang terbatas.
Species dengan lintasan C-4 untuk penambatan CO
2
nya umumnya mempunyai laju fotosintesis tinggi, sedangkan tumbuhan sukulen gurun yang tumbuh lambat dan
menganut metabolism CAM termasuk yang paling lambat laju fotosintesisnya. Berbagai factor mempengaruhi fotosintesis. H
2
O, CO
2
, cahaya, hara dan suhu, seperti juga umur dan genetika tumbuhan.
A. Ketersediaan air
