presentasi kuliah III-Metabolisme Sel II (Respirasi)

Sri Lestari Utami, S.Si., MKes.
RESPIRASI SEL
 Merupakan jalur pelepasan energi dengan pembentukan ATP
 Terbagi atas 2 keadaan :
☺Aerobik → perlu O2 ; pada organisme multiseluler kompleks
dan aktif ; C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O ; ATP yang
dihasilkan lebih banyak dari respirasi anaerob (sekitar 36
ATP lebih atau hingga 38 ATP untuk setiap molekul glukosa)
☺Anaerobik → tidak perlu O2 ; organisme uniseluler dan
tingkat rendah ; ATP yang dihasilkan jumlah lebih sedikit,
yaitu 2 ATP untuk setiap molekul glukosa
 Respirasi sel aerob terdiri atas 3 tahap
1. Glikolisis
2. Tahap persiapan dan siklus Krebs
3. Fosforilasi transport elektron
 Respirasi sel anaerob terdiri atas 2 keadaan :
Jalur fermentasi
Transport elektron anerobik
GLIKOLISIS
 Berlangsung di sitoplasma ; glukosa → glukosa 6-fosfat
→ 2 piruvat
 Terdiri atas 2 tahap :
1. Membutuhkan energi (energy requiring step) → transfer
gugus fosfat dari 2 molekul ATP pada 1 molekul glukosa →
fosforilasi
2. Melepaskan energi (energy releasing step) → fosforilasi
pada tingkat substrat
fruktosa 1,6-bifosfat (molekul glukosa yang teraktifasi) →
PGAL (fosfogliseraldehid) → molekul intermediat yang tidak
stabil (ada gugus fosfat) → gugus fosfat dilepas pada ADP
membentuk ATP → dihasilkan 4 molekul ATP & NADH
a. Energi netto : 2 mol ATP
b. NAD+ + e- + H+ → NADH
↓
koenzim nicotinamide adenin dinucleotide → reuse
TAHAP PERSIAPAN DAN SIKLUS KREBS
 Berlangsung di mitokhondria
 Glukosa dipecah secara sempurna → CO2 + H2O
 Ciri-ciri yang mencolok pada tahap ini : transfer e- & H+ dengan
melibatkan banyak koenzim (NAD+ & FAD+) untuk membentuk
NADH dan FADH2 dalam jumlah yang banyak.
Sehingga terdapat 3 fungsi : (1) terangkutnya elektron dan
hidrogen melalui NAD+ dan FAD+, sehingga terbentuk NADH
dan FADH2 ; (2) terbentuknya 2 ATP pada fosforilasi tingkat
substrat dan (3) pengaturan kembali bentukan intermediat
siklus Krebs menjadi oksaloasetat
 Tahap persiapan (dekarboksilasi oksidatif)
Enzim (koenzim A) memindahkan 2 atom C dari piruvat →
asetil ko-A
 Siklus Krebs (siklus asam sitrat/TCA cycle)
Oksaloasetat (4 atom C) sebagai titik awal masuk siklus +
piruvat (2 atom C) → asam sitrat (6 atom C) → dst
jalur
siklik
enzim-enzim & koenzim
 Jumlah energi yang dihasilkan dengan bantuan koenzim :
glikolisis
2 NADH
dekarboksilasi oksidatif
2 NADH
siklus Krebs
6 NADH + 2 FADH2
---------------------------- +
10 NADH + 2 FADH2
 Jika NADH dikonversi menjadi 3 ATP dan FADH2 menjadi 2
ATP maka jumlahnya adalah 34 ATP
 Jumlah total net ATP yang dihasilkan pada respirasi ini setelah
konversi bentukan energi di atas pada tahap ke-3 akan
bervariasi (antara 36 ATP hingga 38 ATP) tergantung pada
perubahan konsentrasi reaktan, bentukan intermediat atau
produknya.
FOSFORILASI TRANSPORT ELEKTRON
 Terjadi dalam matriks (inner compartment/ruang dalam) &
ruang intermembran (outer compartment/ruangan luar) ;
terdapat sistem transport elektron dan sintase ATP →
berinteraksi dengan e- dan H+ dari koenzim-koenzim →
fosforilasi transport elektron
 e- masuk dalam sistem transport elektron pada membran
dalam sehingga menyebabkan adanya gradien konsentrasi &
elektrik padanya
H+ (ruangan dalam) → ↑↑↑ (ruangan
luar)
H+ (ruangan luar) → ↓↓↓ (ruangan dalam) dengan
membentuk ATP dan H2O (O2 sebagai akseptor terakhir dari H+
dan e-
JALUR FERMENTASI
 Terjadi dalam sitoplasma & pada organisme sel-sel prokaryotik
& Protista
 Dimulai glikolisis : glukosa ------------------> 2 mol piruvat
2 ATP & 2 mol NADH
tahap akhir
regenerasi NAD+ (koenzim pada glikolisis)
 Terbagi atas 2 jenis :
Fermentasi laktat : pada Bakteri dan sel-sel otot
piruvat + e- + H+ → laktat + NAD+↑
dari NADH
Fermentasi alkohol :
piruvat --------> asetaldehid ------> alkohol (seperti etanol)
enzim
e- + H+ dari NADH
TRANSPORT ELEKTRON ANEROBIK
 Oleh organisme prokaryotik yang berperan dalam siklus global
dari sulfur, nitrogen & elemen lain untuk suplai nutrien ke dalam
ekosistem
Seperti : Archaebacteria & Eubacteria tertentu
 Terjadi aliran e- pada sistem transport di membran plasma
 Jumlah energi yang dihasilkan bervariasi tetapi dengan jumlah
yang sedikit.
SUMBER ENERGI ALTERNATIF
 Terdapat beberapa sumber energi alternatif pada manusia
selain glukosa yang harus difosforilasi terlebih dahulu setelah
masuk dalam sel sehingga tidak dapat keluar sel lagi
 Glikogen (polisakarida) yang dipecah menjadi glukosa jika
dibutuhkan dan akan dibentuk kembali jika kadar glukosa
dalam darah meningkat sementara konsentrasi ATP dalam
sitosol sel masih besar.
 Lemak akan dipecah lebih dulu menjdi lemak dan gliserol
sebelum masuk jalur pelepasan energi
 Protein akan dipecah menjadi asam-asam amino sebelum
masuk jalur tersebut