GLIKOLISIS DAN RESPIRASI

RESPIRASI SELULAR
Cara Sel Memanen Energi
TIK: Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat
menjelaskan cara sel memanen energi kimia
melalui proses respirasi selular dan faktorfaktor yang mempengaruhi respirasi
Pokok Bahasan:
Glikolisis
Respirasi Anaerob
Respirasi Aerob: Siklus Krebs & Rantai Respirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
1
Energi Matahari
Ekosistem
Fotosintesis dan
Respirasi merupakan
proses yang
berkebalikan
Fotosintesis
Respirasi Selular
Kerja Selular
Energi Panas
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
2
Aktivitas hidup memerlukan energi dalam bentuk ATP
Pernapasan
Paru-paru
Gambar
Orang
berolah raga
Aliran darah
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
Sel-sel otot
melakukan
Respirasi
Selular
3
ATP dapat digunakan untuk:
Kerja transpor
Protein
membran
Solut
Solut ditranspor
Kerja mekanik
Portein motor
Portein dipindahkan
Kerja kimia
Reaktan
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
Produk
4
ATP dihasilkan dari proses oksidasi molekul organik
(seperti glukosa) di dalam sel hidup
Glukosa + Oksigen
Karbondioksida + Air + Energi
Oksidasi
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O
Reduksi
ΔG = - 686 kkal/mol
Reaksi oksidasi dan reduksi memiliki peran penting
dalam proses-proses biologi, seperti Respirasi
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
5
Respirasi Selular
Melibatkan reaksi oksidasi-reduksi di dalam sel
Memanen energi kimia menjadi ATP
Reaksi umum
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
6 CO2 + 12 H2O + ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
6
Glikolisis tahap awal dari respirasi selular
1 molekul Glukosa
2 ATP
2 molekul asam piruvat
4 ATP
2 NADH
Glikolisis
sitosol
glukosa
2 piruvat
Respirasi selular
Terjadi pada seluruh organisme
Menggunakan enzim-enzim sitoplasma
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
7
Glikolisis
Glukosa
ATP
ADP
Tahap persiapan
(memerlukan
energi)
Glukosa 6-Fosfat
Fruktosa 6-Fosfat
ATP
ADP
Fruktosa 1,6-difosfat
Gliseraldehid 3-difosfat
NADH
Asam 1,3-difosfogliserat
(2 molekul)
ATP
Tahap
menghasilkan
Asam 3-fosfogliserat
energi
(2 molekul)
Asam 2-fosfogliserat
(2 molekul)
Asam fosfoenolpiruvat
(2 molekul)
ATP
Asam piruvat (2 molekul per
molekul glukosa)
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
8
Lintasan Respirasi Aerobik-Anaerobik
Ketersediaan
Oksigen
Asam Piruvat
Oksigen
tak ada / tak cukup
Respirasi
Anaerobik
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
Oksigen
ada / cukup
Respirasi
Aerobik
9
Lintasan Respirasi Anaerobik
Contoh : Fermentasi pada Ragi
Glukosa
2 Piruvat
2 Asetaldehid
2 Etanol
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
10
Pada otot hewan dan manusia saat kontraksi berlebihan
Glukosa
2 Piruvat
2 Asam
laktat
Timbunan asam laktat menurunkan pH otot sehingga
kapasitas serat otot menurun, menimbulkan rasa lelah.
Asam laktat dibawa ke liver, dan diubah kembali
menjadi asam piruvat jika oksigen telah cukup kembali.
Pada respirasi anaerob hanya dihasilkan 2 ATP (per 1
molekul glukosa)
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
11
Lintasan Respirasi Aerobik
Respirasi :
Pernapasan (memasukkan O2 dan mengeluarkan CO2)
Oksidasi molekul-molekul organik oleh sel (respirasi selular)
terjadi di dalam mitokondria (pada sel-sel eukariot)
Ruang
intermembran
Kompleks
Membran sintesis
ATP
Membran luar
dalam
matriks
Krista
Keterangan :
• membran luar
: permeabel terhadap sebagian besar molekul kecil
• membran dalam : hanya dapat melewatkan molekul-molekul tertentu
seperti asam piruvat dan ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
12
Respirasi aerobik
Tahap awal : oksidasi asam piruvat
Siklus Krebs
Transport elektron
Elektron berenergi
tinggi dibawa NADH
NADH & FADH2
glukosa
Glikolisis
Rantai transport edan kemiosmosis
siklus
Krebs
asam piruvat
mitokondria
Fluida
sitoplasma
CO2
ATP
CO2
ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
ATP
13
Perubahan piruvat menjadi asetil KoA
sitosol
Mitokondria
Protein transpor
Piruvat
Koenzim A
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
Asetil Ko A
14
Asam sitrat
(6 karbon)
Asetil KoA
(2 karbon
masuk)
Asam α-ketoglutarat
(5 karbon)
Siklus Krebs
Asam suksinat
(4 karbon)
Asam oksaloasetat
(4 karbon)
Asam malat
(4 karbon)
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
15
Rantai Transport Elektron
Hasil oksidasi gula menghasilkan :
- ATP
- NADH dan FADH2 (pembawa elektron berenergi tinggi)
Elektron berenergi tinggi dalam NADH dan FADH2
dilewatkan setahap demi setahap ke tingkat energi yang
rendah dan akhirnya diterima oksigen (O2)
Siklus
Krebs
Energi
Te
red
uks
i
Te
rok
sid
asi
Rantai Transport Elektron
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
16
Mengapa harus ada rantai transpor elektron ?
Dari makanan via NADH
spor
tran
tai
Ra n
Pelepasan
energi
panas
Energi
untuk
sintesis
tron
elek
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
17
H+
H+
H+
Kompleks
Protein
H+
Pembawa
elektron
Aliran
elektron
NADH
NAD+
H+
ADP
Rantai Transpor Elektron
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
+
P
ATP
ATP sintase
18
Sintesis ATP Melalui Kemiosmosis
Digerakkan oleh gradien proton (H+) antara ruang
antar membran dan matriks mitokondria
Melibatkan 2 hal :
- gradien proton
- energi potensial yang terbentuk dilepaskan dan
digunakan untuk membentuk ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
19
Mitokondria
Sitosol
elektron
melintasi
membran
Glikolisis
Glukosa
Rantai transport
elektron dan
fosforilasi oksidatif
2 Piruvat
Fosforilasi
substrat
Fosforilasi
substrat
Maksimum per satu
mol glukosa
Fosforilasi
oksidatif
38 ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
20
Energi maksimum hasil oksidasi 1 molekul glukosa
Tempat proses
Dalam sitoplasma
glikolisis
Produk
Setara ATP Total ATP
2 ATP
2 ATP
2 ATP
2 NADH
6 ATP
6 ATP
asam piruvatAsetil KoA
1 NADH
3 ATP (2 X)
6 ATP
Siklus Krebs
3 NADH
1 FADH2
1 ATP
9 ATP
2 ATP (2 X)
1 ATP
24 ATP
Dalam mitokondria
dari glikolisis
dari respirasi
Total
38 ATP
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
21
Efisiensi Konversi Energi
Gula dibakar
100 % hilang
sebagai panas
75 % hilang sebagai panas
Mesin mobil
25 % energi terpakai
60 % hilang
Sel hidup
40 % energi (ATP)
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
22
Rotenon
Sianida, CO
Rantai transpor elektron
Oligomisin
ATP sintase
Pengaruh senyawa racun pada proses transpor elektron dan
kemiosmosis (Cambel et al., 2000).
- Rotenon: termasuk insektisida,
- oligomisin: fungisida,
- dinitrophenol (DNP) pernah digunakan sebagai obat
101 / V / Glikolisis dan
penurun beratBIO
badan
Respirasi
23
ATP diperlukan untuk menggerakkan biosintesis
Siklus
Kreb
Sintesis Glukosa
Asetil
KoA
Grup
amino
Asam amino
Protein
Asam lemak Gliserol
Lemak
Gula
Karbohidrat
sel, jaringan, organisma
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
24
Makanan, co.
kacang tanah
Karbohidrat
Lintasan Pemecahan
Bahan Makanan
Lemak
Protein
Gliserol Asam lemak
Glukosa
Asam amino
Grup amino
Glikolisis
Asetil
KoA
ATP
Siklus
Kreb
BIO 101 / V / Glikolisis dan
Respirasi
Fosforilasi
Oksidatif
25