Daur ini seluruhnya terjadi pada glioksisom. Daur glioksilat (Gambar 39). Reaksi ini dapat memakai satu-satunya sumber karbon yaitu asetil– KOA. Dua asetil-KOA dipergunakan menghasilkan satu molekul suksinat yang kemudian dipakai untuk glukoneogenesis dalam mitokondria. Suksinat diubah menjadi malat dan kemudian pada sitosal diubah menjadi fosfenol piruvat untuk disintesis menjadi glukosa baru.
3.
Mekanisme jalannya oksidasi glukosa secara aerob:
Jalur-jalur Oksidasi Hidrat Arang a. Glikolisis atau jalur Embden-Meyerhoff
Glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa menjadi persenyawaan 3 atom karbon, yaitu 2 mol asam piruvat. Tiap-tiap langkah pada proses glikolisis memerlukan enzim khusus. Glikolisis berlangsung di sitoplasma dan bersifat an aerob, serta glikolisis dapat berjalan baik di dalam protoplasma ada atau tidak ada oksigen. Glikolisis merupakan rangkaian reaksi biokimia yang mempunyai tahapan yaitu pertama/persiapan dimana pengubahan glukosa sampai menjadi gliseraldehid-3-phosphat. Kedua pengubahan gliseraldehid-3-phosphat menjadi dua molekul asam piruvat.
Jalur EM (glikolisis) dapat dihambat oleh senyawa tertentu sehingga dapat mengganggu jalannya glikolisis yaitu yodoasetat dengan menghambat aktivitas enzim gliseraldehid-3P dehidrogenase dan fluorida menghambat enzim enolase.
Energi yang dihasilkan pada peristiwa glikolisis adalah sebagai berikut: –2 ATP + 4 ATP + 2 NADH (6 ATP) = 8 ATP. Setelah terbentuk 2 molekul asam piruvat di dalam sitosol jika ada O2 maka akan dilaksanakan respirasi aerob yaitu masuk siklus Krebs yang berlangsung di membran mitokondria.
Reaksi-reaksi pada proses glikolisis atau jalur EMP dapat dijabarkan menjadi 10 reaksi antara lain:
1. Reaksi ke-1 yang dikatalisis heksokinase bersifat irreversibel dalam kondisi intraseluler. Heksokinase pada hati disebut glukokinase dan hanya bekerja pada glukosa dan tidak pada heksosa yang lain. Glukokinase ini sangat beguna untuk menyimpan kelebihan gula darah di hati dalam bentuk glikogen. Pada orang yang terkena penyakit diabetus melitus terjadi desifiensi enzim glukokinase.
2. Reaksi ke-2 dikatalisis oleh enzim phosphoglukoisomerase, yang merubah bentuk aldolase menjadi bentuk ketose. Enzim ini memerlukan ion Mg++
dan sifatnya spesifik reaksi ini.
3. Reaksi ke-3 merupakan reaksi fosforilasi
0. Tidak menjawab
1. Menjawab glikolisis dan keterangannya saja 2. Sampai dekarboksilasi
oksidatif serta keterangannya
3. Sampai siklus Krebs dan keterangannya.
Glukosa
ATP Heksokinase/Glukokinase
ADP Mg2+
Glukosa-6-fosfat
Phosphoglukoisomerase Fruktosa-6-fosfat
ATP Phosphofruktokinase
ADP Fruktosa-1,6-di fosfat Aldolase pospotriose isomerase
Dihidroksiaseton Pospat Gliseroldehid-3-fosfat
Pi
Gliseraldehid-3-phosphat
NAD+ dehidrogenase
NADH
1,3 diphosphogliserat
ADP Phosphogliserat kinase Mg2+
ATP
3 Phosphogliserat
Phosphogliserat mutase 2 Phosphogliserat
enolase H2O
Phosphoenol Piruvat
ADP Piruvat kinase ATP Mg2+
Asam Piruvat Skema Glikolisis.
Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Jalur ini merupakan jalur respirasi aerob dan asam piruvat masuk ke mitokondria, kemudian diubah menjadi dua asetil-KoA. Reaksi ini disebut dekarboksilasi oksidatif karena terjadi oksidasi dan kehilangan gugus karboksil menjadi CO2.
Reaksi ini dikatalisis oleh enzim komplek piruvat DH-ase, koenzim TPP (Tiamin Pyro Phosphate), L(S)2 (Lipoamida teroksidasi), KO ASH, FAD dan NAD (Gambar 43). Energi ATP yang dihasilkan untuk 1 mol piruvat terbentuk 1 NADH atau 3 ATP (2 asam piruvat = 6 ATP).
Gambar 43. Dekarboksilasi oksidatif
b. Siklus Asam Sitrat (Daur Krebs)
Juga dikenal dengan nama siklus asam trikarboksilat. Asetil-KoA hasil dari dekarboksilasi oksidatif dengan reaksi kondensasi dengan oksaloasetat dengan enzim sitrat sintetase menghasilkan asam sitrat (reaksi bersifat reversibel).
Asam sitrat diubah menjadi isositrat dengan dibantu enzim akonitase (reversibel). Kemudian isositrat diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan dikatalisis enzim isositrat dehidrogenase dengan KoDH-ase NAD+ (bersifat reversibel). Produk NADH memasuki transport elektron menghasilkan 3 ATP.
-ketoglutarat diubah menjadi suksinil-KoA dengan dikatalisis oleh enzim -ketoglutarat dehidrogenase dengan KoDH-ase NAD+ (bersifat reversible). Hasil NADH memasuki transport elektron menghasilkan 3 ATP.
Suksinil-KoA dikatalisis oleh enzim suksinat tiokinase menjadi asam suksinat dengan menghasilkan 1 molekul GTP (setara dengan 1 ATP).
Reaksinya bersifat Reversibel.
Suksinat diubah menjadi fumarat dengan dikatalisis enzim suksinat dehidrogenase dengan Ko-DH-ase FAD (bersifat reversibel). Produknya FADH2
masuk transport elektron dengan dihasilkan 2 mol ATP.
Fumarat diubah menjadi malat dikatalisis enzim fumerase (reversibel). Malat diubah menjadi oksaloasetat dikatalisis malat dehidrogenase dengan Ko-DH-ase NAD+ (reaksinya bersifat reversibel). Hasil NADH masuk transport elektron menghasilkan 3 ATP. Daur asam sitrat menyeluruh dapat dilihat pada Gambar 44.
Daur Asam Sitrat
4.
Mekanisme jalannya oksidasi glukosa secara an aerob:
Apabila di dalam sitoplasma/protoplasma tidak terdapat oksigen maka untuk memperoleh energi walaupun sedikit melalui respirasi anaerob/fermentasi.
Sel-sel otak tidak dapat hidup lama tanpa oksigen, karena energi yang dihasilkan pada proses fosforilasi menurun akibatnya tidak dapat
0. Tidak menjawab 1. Menjawab glikolisis dan
keterangannya saja 2. Sampai alkohol/karbon
3, keterangannya tidak
mempertahankan kehidupannya. Beberapa sel lebih toleran terhadap kekurangan oksigen karena dapat membentuk ATP secara anaerob melalui fermentasi.
Jenis-jenis invertebrata tertentu dan mikroorganisme dapat hidup tanpa adanya oksigen.
Fermentasi alkohol telah diteliti oleh Louis Pasteur pada minuman anggur (wine). Air buah anggur dibubuhi ragi (fungi uni sel) dapat merubah gula menjadi etanol/alkohol.
Perubahan gula menjadi etanol
Energi yang digunakan 6 ATP (2NADH) sehingga ATP yang diperoleh pada respirasi anaerob beralkohol ini adalah 2 ATP.
Glukosa + 2 pi + 2 ADP 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2H2O.
Fermentasi laktat biasanya pada sel-sel jaringan otot hewan dan manusia pada saat kegiatan yang maksimal seperti lari. Pada saat lari diperlukan energi yang banyak, sehingga sel-sel otot mengadakan respirasi sangat cepat dan perlu banyak oksigen. Oleh karena O2 yang dibawa darah tidak mencukupi keperluan untuk respirasi aerob, sehingga untuk menutupi kebutuhan energi sel otot mengadakan respirasi anaerob/fermentasi. Asam piruvat sebagai penerima elektron dari NADH + H+, asam piruvat mereduksi menjadi asam laktat dan NAD+ berfungsi kembali pada saat glikolisis.
CH3-CO-COOH + NADH + H+ laktat CH3-CHOH-COOH+NAD+ Dehidrogenase
Glukosa + 2 ADP + 2 pi 2 laktat + 2H+ + 2 ATP + 2H2O.
Karena pada fermentasi ini digunakan 2 NADH atau 6 ATP sehingga total hasil hanya 2 ATP.
Asam laktat yang dihasilkan dalam sel otot masuk ke peredaran darah dan dapat menurunkan pH darah secara drastis. Untuk mencegah tidak lebih parah masa asam laktat dalam darah harus dioksidasi sehingga pada saat relaksasi masih perlu oksigen lebih banyak (nafas terengah-engah) akibat kekurangan O2 pada saat fermentasi.
lengkap
3. Sampai alkohol/karbon 3, keterangannya
,5.
Pembeda tanaman C3 dan C4, termasuk siklusnya:
Tumbuhan C-3 yaitu tumbuhan yang pada sel mesofil mengandung kloroplas dan pada sel-sel seludang berkas pembuluh tidak mengandung kloroplas. Tumbuhan C-3 memfiksasi CO2 dilakukan oleh enzim RUDP (Ribulosa difosfat Karboksilase) menghasilkan senyawa karbon yang beratom 3 (3 atom karbon). Kemudian CO2 akan diproses melalui siklus Calvin dihasilkan amilum dan gula (Gambar 50). Tumbuhan C-3 contohnya adalah bayam, kangkung, akasia, poaceae, Gymnospermae, Pteridophyta dan Bryophyta.
Tumbuhan C-4 mempunyai kloroplas pada sel-sel mesofil dan sel-sel seludang berkas pembuluh. Kloroplas pada mesofil tidak mempunyai enzim RUDP atau RUBP, terapi mempunyai enzim fosfenol piruvat (PEP) yang dapat memfiksasi CO2. Fiksasi CO2 oleh PEP akan menghasilkan asam organik dengan 4 atom karbon. Asam organik tersebut ditransfer ke seludang berkas pembuluh yang mengandung enzim RUDP dan dikeluarkan CO2 nya, kemudian proses melewati siklus Calvin menghasilkan gula (Gambar 51). Contoh tumbuhannya adalah jagung, padi, tebu, gandum, glagah, ilalang, dan lain-lain.
Tumbuhan C-4 mengandung asam malat dan asam aspartat berada pada sel mesofil, sedangkan asam fosfo gliserat (APG), sukrosa an pati dihasilkan di dalam seludang parenkim. Fosfo enol pirufat (PEP) karboksilase terdapat pada sel-sel mesofil dan RUBP hanya terdapat pada seludang parenkim. CO2
dalam bentuk malat dan aspartat masuk dalam sel mesofil, sehingga pada sel mesofil PEP karboksilase meningkat dan RUBP menurun.
0. Tidak menjawab 1. Menjawabperbedaanya
saja
2. Menjawab perbedaan dan siklus tapi tidak lengkap
3. Menjawab perbedaan dan siklus dengan lengkap
Siklus Benson Calvin
Sel Mesofil
Sel seludang parenkim Daur Calvin Modivikasi (C-4)
6.