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