Respirasi seluler Bahasan

01/03/2017
Respirasi seluler
dr.Syazili Mustofa, M. Biomed
Lektor Mata Kuliah Ilmu Biomedik
Fakultas Kedokteran Universitas Lampung
Bahasan
•
•
•
•
•
1. metabolisme oksidatif dan produksi ATP
2. Siklus asam sitrat
3. fosforilasi oksidatif dan fungsi mitokondria
4. produksi ATP dari glukosa (glikolisis)
5. Oksidasi dari asam lemak dan benda keton
1
01/03/2017
Transformasi energi pada metabolisme
bahan bakar
• Saat terjadi respon
seluler, misalnya
kontraksi otot,
akanterjadi
transformasi energi.
ATP akan dipecah
menjadi ADP dan fosfat
inorganik
• Pada respirasi seluler
O2 digunakan untuk
menghasilkan ATP
melalui proses oksidasi
bahan bakar menjadi
CO2.
Transformasi energy ini pada dasarnya
dapat dibagi menjadi 3 fase
• ; (1) Oksidasi bahan bakar (lemak, protein, karbohidrat), (2)
perubahan energy dari oksidasi bahan bakar menjadi ikatan
fosfat berenergi tinggi pada ATP, dan (3) penggunaan energi
yang terikat fosfat pada ATP untuk melangsungkan proses
yang memerlukan energi.
• Dua fase awal adalah bagian dari respirasi seluler. Respirasi
seluler menggunakan O2 dan energi yang dihasilkan dari
oksidasi bahan bakar untuk menghasilkan ATP. Jadi, pada
dasarnya, kita perlu bernafas karena sel sel kita
memerlukan O2 untuk menghasilkan ATP yang cukup.
Produksi ATP tersebut berasal dari oksidasi bahan bakar
menjadi CO2. Respirasi seluler menggunakan lebih dari 90%
)2 yang kita hirup.
2
01/03/2017
Respirasi seluler
• Pada fase 1 respirasi, energi dari oksidasi
bahan bakar di simpan di koenzim NAD+ dan
FAD, yang langsung akan direduksi menjadi
NADH dan FADH2. Penyimpanan tersebut
dikatalis oleh enzim yang mampu
memindahkan electron dari bahan bakar ke
koenzim yang mampu menerima electron
tersebut (NAD+ dan FAD).
3
01/03/2017
Mitokondria
Mitokondria
• Membran dalam mitokondria membentuk infoldings,
disebut krista, yang membentuk matriks mitokondria.
• Sebagian besar enzim untuk siklus TCA, oksidasi asam
lemak, dan untuk sintesis DNA mitokondria ditemukan
dalam matriks.
• ATP synthase dan kompleks protein dari rantai transpor
elektron yang tertanam dalam membran mitokondria
bagian dalam.
• Membran mitokondria luar permeabel terhadap ionion kecil, tapi membran dalam mitokondria kedap.
4
01/03/2017
Glikolisis
Siklus ATP-ADP
5
01/03/2017
Hydrolisis ATP menjadi ADP dan
inorganic phosphate (Pi).
• Terjadi karena pemutusan ikatan fosfodiester
antara molekul fosfat
6
01/03/2017
Fosforilasi
oksidatif
Reduksi
NAD+ dan
NADP+
7
01/03/2017
Reduksi FAD
Siklus asam sitrat
8
01/03/2017
Fosforilasi
oksidatif.
• Panah Biru menunjukkan jalur transportasi elektron dari NADH ke O2.
elektron akan melewati rantai, proton dipompa dari matriks mitokondria
ke ruang antarmembran, sehingga membentuk suatu gradien potensial
electochemical, melintasi membran mitokondria bagian dalam. Muatan
positif dan negatif pada membran menunjukkan potensial membran.
Aliran proton ke dalam matriks melalui pori di ATP synthase, akan
menghasilkan energi. Energi inilah yangakan digunakan untuk membentuk
ATP dari ADP dan Pi.
9
01/03/2017
Glikolisis dan TCA
•
•
•
•
Glukosa adalah bahan bakar universal untuk
sel manusia. Setiap jenis sel pada manusia
mampu menghasilkan adenosin trifosfat (ATP)
dari glikolisis, jalur di mana glukosa dioksidasi
dan dibelah untuk membentuk piruvat.
glikolisis sangat penting karena menyangkut
ketersediaan bahan bakar dan adanya
ketersediaan glukosa dalam darah, serta
kemampuan glikolisis untuk menghasilkan
ATP baik dengan adanya O2 atau tidak.
Glukosa adalah gula utama dalam makanan
kita, dan, gula yang beredar dalam darah
untuk memastikan bahwa semua sel memiliki
pasokan bahan bakar terus menerus.
Otak menggunakan glukosa hampir secara
eksklusif sebagai bahan bakar.
10
01/03/2017
11
01/03/2017
12
01/03/2017
Glycerol 3phosphate
shuttle.
Because NAD and NADH cannot cross
the mitochondrial membrane, shuttles
transfer the reducing equivalents into
mitochondria. Dihydroxyacetone
phosphate (DHAP) is reduced to
glycerol-3-P by cytosolic glycerol 3-P
dehydrogenase, using cytosolic NADH
produced in glycolysis. Glycerol-3-P
then reacts in the inner mitochondrial
membrane with mitochondrial
glycerol-3-P dehydrogenase, which
transfers the electrons to FAD and
regenerates DHAP, which returns to the
cytosol. The electron transport chain
transfers the electrons to O2, which
generates approximately 1.5 ATP for
each FAD(2H) that is oxidized
• Glucose, produced in the liver by gluconeogenesis, is
converted by glycolysis in muscle, red blood cells, and
many other cells, to lactate. Lactate returns to the liver
and is reconverted to glucose by gluconeogenesis.
13
01/03/2017
Fungsi
biosintetik
glikolisis
Tempat utama
regulasi jalur
glikolitik
• Hexokinase dan
phosphofructokinase-1
adalah enzim utama
mengatur glikolitik di otot
• Aktivitas pyruvate
dehydrogenase pada
mitokondria yang
menentukan apakah
pyruvate diubah menjadi
lactate atau menjadi
acetyl CoA.
14
01/03/2017
Pathwa
ys
leading
to lactic
acidemi
a.
Ikhtisar metabolisme
asam lemak rantai
panjang di mitokondria.
•
•
•
•
•
(1) Fatty acid binding
proteins (FaBP)
memindahkan asam lemak
melintasi membran plasma
dan mengikat mereka dalam
sitosol.
(2) Fatty asil CoA sintetase
mengaktifkan asam lemak
menjadi lemak asil COA.
(3) Carnitine mengangkut
lemak gugus asil yang
diaktifkan ke dalam
mitokondria.
(4) beta oksidasi
menghasilkan NADH, FAD
(2H), dan asetil CoA
(5) Dalam hati, asetil CoA
diubah menjadi benda keton
15
01/03/2017
Activation of a fatty acid by a fatty acyl
CoA synthetase
Major metabolic routes for longchain
fatty acyl CoAs.
16
01/03/2017
Transport of long-chain fatty acids into
mitochondria.
Beta oksidasi
17
01/03/2017
The ketone bodies, acetoacetate
and -hydroxybutyrate, are
synthesized in the
liver.
18
01/03/2017
Synthesis of
the ketone
bodies
acetoacetate,
Oxidation of ketone
bodies.
19
01/03/2017
Regulation of ketone body synthesis.
20