katabolisme - Kamrianti Ramli

KATABOLISME
respirasi aerob
KAMRIANTI RAMLI
STANDAR KOMPETENSI
2. Memahami pentingnya proses
metabolisme pada organisme
KOMPETENSI DASAR
2.2. Mendeskripsikan proses katabolisme dan
anabolisme karbohidrat
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah pembelajaran selesai, siswa diharapkan mampu :
• Menjelaskan pengertian katabolisme karbohidrat
• Menjelaskan pemecahan polisakarida menjadi monosakarida
• Menjelaskan pemakaian glukosa (monosakarida) pada respirasi
dalam sel
• Menjelaskan tahapan respirasi aerob yaitu siklus krebs,
glikolisis, dan transport electron
• Menuliskan enzim-enzim yang berperan dalam respirasi sel
• Menjelaskan jumlah energi yang diperoleh dalam respirasi
anaerob
• Menjelaskan proses fermentasi
• Menjelaskan hasil akhir dari respirasi anaerob pada proses
fermentasi tape ketan
Katabolisme
Proses pemecahan
molekul kompleks
menjadi molekul
sederhana dengan
menggunakan enzim
sebagai katalisis dengan
membutuhkan oksigen
yang terjadi di
sitoplasma dan berakhir
di dalam mitokondria
Respirasi sel
Kemampuan sel-sel untuk
memecah senyawa-senyawa
kompleks menjadi senyawa
sederhana baik menggunakan
oksigen bebas maupun tidak
menggunakan oksigen bebas
Katabolisme karbohidrat
pemecahan molekul karbohidrat
(polisakarida, disakarida) menjadi
unit-unit yang lebih kecil (glukosa)
Ringkasan Persamaan untuk Respirasi
Aerobik
C6H1206
glukosa
+ 6O2
oksigen
6CO2 + 6H20
karbon
air
dioksida
Jenis Utama Jalur yang melepaskan
energi
Jalur Anaerobik
Jalur Aerobik
• Yang pertama mengalami
evolusi
• Tidak memerlukan
oksigen
• Dimulai dengan glikolisis
pada sitoplasma
• Diselesaikan di
sitoplasma
• Yang mengalami evolusi
kemudian
• Memerlukan oksigen
• Dimulai dengan glikolisis
pada sitoplasma
• Diselesaikan di
mitokondria
Peran Koenzim
• NAD+ dan FAD menerima elektron dan hidrogen
• Menjadi NADH dan FADH2
• Membawa elektron dan hidrogen ke rantai transfer
elektron
Ingat
NADH setara dengan 3 ATP
FADH2 setara dengan 1 ATP
Contoh
3 NADH
2 FADH2
= 9 ATP
= 2 ATP
GLIKOLISIS
PROSES PEMECAHAN SENYAWA GLUKOSA (6
ATOM C MENJADI SENYAWA ASAM PIRUVAT 3
ATOM C) DENGAN MEMBEBASKAN ENERGI (NADH
DAN ATP)
PERISTIWA INI BERLANGSUNG DALAM
SITOPLASMA.
GLUKOSA + 2 ADP + 2P + 2 NAD+
2 ASAM PIRUVAT + 2 ATP + 2 NADH
GLIKOLISIS
Glukosa
• Gula sederhana
(C6H12O6)
• Atom-atom terikat
melalui ikatan kovalen
Glikolisis Berlangsung dalam Dua Tahap
• Tahap-tahap yang membutuhkan energi
• glukosa dan turunan berkarbon 6 yang diaktivasi
energi ATP
• Tahap-tahap yang melepaskan energi
• Produk pada bagian pertama dibagi menjadi
molekul piruvat berkarbon tiga
• Membentuk ATP dan NADH
Tahap-tahap glikolisis yang memerlukan energi
Digunakan 2 ATP
glukosa
ATP
ADP
Hexose kinase
P
glukosa-6-fosfat
PhosphoGlucose
Isomerase
fruktosa-6-fosfat
ATP
ADP
Phosphofructose
kinase
P
P
fruktosa1,6-bisfosfat
Aldolase
P
PGAL
P
PGAL
P
P
NAD+
Pi
NADH
1,3-bisfosfogliserat
ADP
ATP
3-fosfogliserat
NADH
1,3-bisfosfogliserat
ADP
ATP
PhosphoGlycerate
Kinase
PhosphoGlycerate
Mutase
P
2-fosfogliserat
2-fosfogliserat
H2
O
PEP
P
H2
O
Enolase
PEP
ATP
piruvat
PGAL
hydrogenase
3-fosfogliserat
P
P
NAD+
Pi
ATP
piruvat
Pyruvate Kinase
Glikolisis: Hasil Bersih Energi
Tahap-tahap yang membutukan energi:
2 ATP digunakan
Tahap-tahap yang melepaskan energi:
2 NADH dibentuk
4 ATP dibentuk
Hasil Bersih : 2 ATP dan 2 NADH
1
2
3
Enzim
Reaksi Tahap Kedua
• Reaksi persiapan
• Piruvat dioksidasi menjadi unit-unit
asetil berkarbon dua dan karbon
dioksida
• NAD+ direduksi
• Siklus Krebs
• Unit-unit asetil dioksidasi mejadi
karbon dioksida
• NAD+ dan FAD direduksi
REAKSI PERSIAPAN/DEKARBOKSILASI
OKSIDATIF ASAM PIRUVAT
Proses pelepasan satu molekul karbon dan
penambahan ko.A sehingga berubah menjadi
senyawa asetil ko.A
Proses ini menghasil akseptor elektron 2
nadh sebanyak 2 molekul
Reaksi Persiapan
piruvat
koenzyme A (KoA)
NAD+
NADH
O
KoA
asetil-KoA
O karbon dioksida
SIKLUS KREBS
=KoA
asetil-KoA
Siklus
Krebs
KoA
oksaloasetat
Sitrat
NADH
H2O
NAD+
H2O
malat
H2O
FADH2
NAD+
NADH
fumarat
FAD
isositrat
O
a-ketoglutarat
NAD+
NADH
KoA
O
suksinat
suksinil-KoA
ATP
O
ADP + gugus
fosfat
O
Siklus Krebs
Keseluruhan
Reaktan
•
•
•
•
Asetil-KoA
3 NAD+
FAD
ADP dan Pi
Keseluruhan hasil
•
•
•
•
•
Koensim A
2 CO2
3 NADH
FADH2
ATP
Hasil-hasil tahap kedua
• Semua molekul karbon dalam piruvat
berakhir dengan karbon dioksida
• Koensim direduksi (molekul ini
megambil elektron dan hidrogen)
• Satu molekul ATP terbentuk
• Oksaloasetat berkarbon empat
dihasilkan
Reduksi koensim selama dua tahap
pertama
• Glikolisis
• Reaksi persiapan
• Siklus Krebs
2 NADH
2 NADH
2 FADH2 + 6 NADH
• Total
2 FADH2 + 10 NADH
TRANSFOR ELEKTRON
Fosforilasi Transfer Elektron
• Terjadi di dalam mitokondria
• Koensim membawa elektron ke rantai
transfer elektron
• Transfer elektron membentuk gradien
ion H+
• Aliran H+ menuruni gradien mendorong
pembentukan ATP
Membentuk Gradien H+
NADH
Membuat ATP:
Model Kemiosmotik
ATP
BAGIAN DALAM
Kepentingan Oksigen
• Fosforilasi transpor elektron
membutuhkan adanya oksigen
• Pengeluaran oksigen mengirim elektron
dari rantai tranfer elektron, kemudian
menggabungkannya dengan H+ untuk
membentuk air
Ringkasan Panen Energi
(per molekul glukosa)
• Glikolisis
• 2 ATP dibentuk melalui fosforilasi tingkat substrat
• Siklus Krebs dan reaksi persiapan
• 2 ATP dibentuk melalui fosforilasi tingkat substrat
• Fosforilasi transport elektron
• 32 ATP dibentuk
KOMPETENSI DASAR
2.2. Mendeskripsikan proses
katabolisme dan anabolisme
karbohidrat
TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Menjelaskan jumlah energi yang diperoleh dalam
respirasi anaerob
2. Menjelaskan proses fermentasi
3. Menjelaskan hasil akhir dari respirasi anaerob pada
proses fermentasi tape ketan
Jalur Anaerob
• Tidak menggunakan oksigen
• Menghasilkan ATP lebih sedikit dibanding
jalur aerobik
• Dua jenis
• Jalur Fermentasi
• Transport elektron anaerobik
FERMENTASI
Jalur Fermentasi
• Diawali dengan glikolisis
• Tidak dapat memecah glukosa secara
sempurna menjadi karbon dioksida dan air
• Hanya menghasilkan 2 ATP dari glikolisis
• Langkah-langkah yang mengikuti glikolisis
hanya menghasilkan NAD+
Fermentasi Laktat
GLIKOLISIS
C6H12O6
ATP
Energi yang
digunakan
2 NAD+
2 ADP
2
NADH
ATP
2 piruvat
2 ATP net
PEMBENTUKAN
LAKTAT
elektron, hidrogen
dari NADH
Animal dan bakteri
2 laktat
CONTOH
Apabila pada atlit lari cepat, untuk pemenuhan
energi yang cepat dan segera untuk lari cepat,
sel otot atlit tersebut melakukan fermentasi
laktat.
ANIMASI
ANIMASI
GLIKOLISIS
Fermentasi
Alkoholik
C6H12O6
2
ATP
Energi yang
digunakan
2 NAD+
2 ADP
2
4
NADH
ATP
2 piruvat
Energi yang
dihasilkan
2 ATP net
PEMBENTUKAN
ETANOL
2 H2O
2 CO2
2 asetaldehid
elektron, hidrogen
dari NADH
Plantae dan fungi
2 etanol
CONTOH
Yeast/Khamir, organisme sel tunggal eukariot fungi
menggunakan jalur anaerob fermentasi alkohol ini.
Ingat adonan roti? Saccharomyces cerevisiae
Itulah kerja organisme ini, yang memetabolisme
gula
dengan
mengeluarkan
CO2
yang
mengembangkan adonan roti.
Pabrik bir dan anggur juga memanfaatkan
organisme yang menempuh jalur fermentasi
alkohol ini.
MAKANAN
lemak
Asam
lemak
Karbohidrat
lengkap
glikogen
Gula sederhana
gliserol
glukosa-6-fosfat
protein
Asam amino
NH3
GLIKOLISIS
PGAL
piruvat
asetil-KoA
SUMBER ENERGI
ALTERNATIF
SIKLUS
KREBS
urea
Tulang
belakang
Proses-proses yang terkait
Energi cahaya
matahari
FOTOSINTESIS
air
+
karbon
dioksida
Molekul
gula
RESPIRASI
AEROBIK
oksigen