Kegunaan energi kimia
dalam sel
BIOSINTESIS
KONTRAKSI DAN GERAKAN
TRANSPOR AKTIF
Dari makanan.
Energi yang diekstrak dari
makanan digunakan untuk
memberi energi gugus fosfat agar
dapat membentuk ATP.
ATP memiliki energi yang dapat
dilepaskan dengan mudah melalui
pemutusan ikatan pada fosfat
ketiga.
Energi yang dilepaskan digunakan
untuk menjalankan proses-proses
kehidupan.
Pembebasan fosfat ketiga mengubah
ATP menjadi molekul yang memiliki 2 gugus fosfat ( ADP).
ADP dapat membentuk ATP kembali
bila terdapat gugus fosfat dan energi.
p p p
ATP energi keluar energi
masuk
p p p p p p
Tanjakan energi
■
Bagaimana makanan diubah
menjadi energi?
■
Apakah nutrisi yang berbeda
diekstrak energinya melalui cara
yang berbeda?
Tiga tahap katabolisme
1. DEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR MENJADI MOLEKUL “BUILDING BLOCK”
2. DEGRADASI MOLEKUL “BUILDING BLOCK” MENJADI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI
MOLEKUL “BUILDING
BLOCK” MOLEKUL
BESAR
Katabolisme tahap I
Protein
Poli sakarida
Lipida
Asam amino
Glukosa
HASIL UMUM DEGRADASI MOLEKUL
“BUILDING BLOCK”
Katabolisme tahap II
Asam amino
Glukosa
Gliserol, Asam Lemak
Asam
HASIL AKHIR YAN SEDRHANA HASIL
UMUM
Katabolisme tahap III
Asam Piruvat
Asetil ko-A
CO2
Terjadi di sitoplasma.
Memotong 1 molekul gula berkarbon 6
menjadi 2 molekul gula berkarbon 3 (asam piruvat adalah hasil akhir).
Tidak menghasilkan banyak energi
(hanya dihasilkan 2 ATP), tetapi dapat berlangsung sangat cepat dan tidak
membutuhkan oksigen (anaerobik).
glukosa
glukosa 6-fosfat
fruktosa 6-fosfat
fruktosa 1,6-difosfat
ADP
ADP
fruktosa 1,6-difosfat
gliseraldehida 3-fosfat
Asam 1,3-difosfogliserat
2 NADH + 2 H+
2 NAD+ + 2 P
2 ADP
2 ADP
2 ATP
2 ATP
Beberapa bakteri dan jasad eukaryot
hanya menggunakan Glikolisis sebagai cara untuk memperoleh energi.
Fermentasi alkohol yang dilakukan
khamir pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi
alkohol.
Fermantasi asam laktat yang terjadi di
banyak sel jaringan hewan pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi asam laktat.
Membutuhkan 2 ATP.
Menghasilkan energi cukup
untuk menggabungkan fosfat
ke 4 molekul ADP membentuk 4
ATP.
Hasil 4 ATP – perlu 2 ATP =
Hasil bersih 2 ATP.
Perolehan energi melalui glikolisis,
karena cepat.
Tidak membutuhkan oksigen
(anaerobik).
Dihasilkan asam laktat yang dapat
membakar otot.
Perlu energi lebih banyak.
Tidak boleh terbentuk asam
laktat terlalu banyak, maka kondisi tidak boleh anaerob.
Jangka waktu lari maksimal
Detik Menit
10 30 60
90 80 70 %
anaerobik
% aerobik
2 4 10 30 60 120
50 35 15 5 2 1
Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
Daur Krebs dan rangkaian
transpor elektron terjadi di dalam
mitokondria
sel
membran dalam
Membran luar
glikolisis Daur Krebs membrane luar membran dalam Rangkaian transpor elektron kompartemen dalam
H2O
O2 H+ e -kompartemen luar H+
H+ H+
H+ H+
H+
Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke
mitokondria.
Berikatan dengan koenzim A
membentuk asetil koA, 1 molekul NADH, dan CO2.
Daur Krebs terjadi di kompartemen
dalam dari mitokondria.
glikolisis
Asam piruvat
cytosol NAD+
koenzim
A NADH Menuju ke rangkaian
transpor elektron koA
CO2
Kompartemen dalam Daur Krebs mitokondrion
Daur Krebs
CoA
asetil koenzim A
asam sitrat
CO2
NADH NAD+
asam oksaloasetat 1.
2.
3.
4.
5. 6.
asam a-ketoglutarat
CO2 NAD+ NAD+ asam malat NADH NADH
FADH2 FAD+
asam suksinat
ATP
turunan asam a-ketoglutarat
ADP
6 NADH 2 FADH2
Rangkaian transpor elektron CO2 2 ATP GLYCOLYSIS
Asetil koA didegradasi sempurna
menjadi CO2.
Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari
setiap asetil koA yang memasuki Daur Krebs (total 2 ATP tiap glukosa).
Semua elektron dapat diikat dalam
bentuk 6 NADH (per glukosa) untuk
diproses lebih lanjut melalui rangkaian transpor elektron.
Elektron dibebaskan dari oksidasi
nutrisi selama katabolisme.
Elektron dipindahkan oleh
pembawa elektron melalui suatu
proses untuk menghasilkan ATP.
Oksidasi:
Pengambilan/pemindahan
elektron dari suatu senyawa.
Reduksi:
Penambahan/pemberian elektron
kepada suatu senyawa.
Dalam sel hidup, beragam molekul terlibat
dalam proses transfer energi.
Masing-masing molekul memiliki kecenderungan untuk mendapatkan atau kehilangan
elektron.
Di dalam sel, proses oksidasi dan reduksi
tidak terjadi secara terpisah.
Proses oksidasi-reduksi yang terjadi
berpasangan disebut REAKSI REDOKS.
Molekul yang memindahkan
elektron selama proses oksidasi
reduksi di dalam sel.
NADH, FADH
2adalah molekul
pembawa elektron
Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2
bentuk:
Bentuk membawa elektron atau atom
hidrogen ( NADH) dan tanpa atom hidrogen (NAD+).
NAD+ berperan sebagai senyawa
pengoksidasi, bila menerima atom
hidrogen dan elektron, menjadi NADH.
NADH dapat memindahkan
elektron ke molekul lain, dan
kembali menjadi NAD.
Proses pemindahan ini
dikendalikan/dilakukan oleh
enzim.
NAD+
-NADH NAD+
-kosong terisi kosong
NAD + H H + + -NAD NAD -+ H
+ H +
+ H
proton
teroksidasi
■
NADH memindahkan elektron ke
suatu rangkaian molekul yang
terdapat di membran dalam
mitokondria.
■
Perpindahan elektron
mengakibatkan perpindahan ion
H
+melawan gradien konsenrasi.
■ Energi yang terbentuk pada saat
masuknya kembali ion H+ ke dalam
mitokondria melalui ATP sintase, digunakan untuk menggabungkan
fosfat dengan ADP untuk membentuk ATP.
■ Dihasilkan ATP yang lebih banyak pada
tahap ini (32 ATP per glukosa).
■ Di akhir rangkaian
O2 + 2 electrons + 2 H+ = H
2O.
■ Penyebab kebutuhan oksigen.
GLYCOLYSIS
ELECTRON TRANSPORT CHAIN
O2 H2O
32 ATP KREBS CYCLE SINTESIS ATP mitokondria inner compartment outer compartment inner membrane
Kompartemen bagian luar
inner
membrane
NADH
RANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRON
ATP
synthesis
ADP + P
ATP
NAD+
2 H+ + 1/2 O 2
H2O Kompartemen bagian dalam
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK
food
amino acids sugars glycerol fatty acids
Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
Reaksi secara keseluruhan:
C6H12O6 + 6 O2 + ADP 6 CO2
+ 6 H2O + ATP.
