Bab II Struktur dan Fungsi Jaringan Struktur dan Fungsi Jaringan
B. Ka Kata ta bol bolis isme me
Ketika kita melakukan aktivitas, misalnya berolahraga, dalam Ketika kita melakukan aktivitas, misalnya berolahraga, dalam tubuh terjadi pembakaran glukosa dan lemak menjadi energi atau tubuh terjadi pembakaran glukosa dan lemak menjadi energi atau panas. Pemecahan glukosa dan lemak atau bahan makanan lain panas. Pemecahan glukosa dan lemak atau bahan makanan lain yang menghasilkan energi atau panas disebut
yang menghasilkan energi atau panas disebutkatabolismekatabolisme. Dengan. Dengan
Potongan Potongan
hati hati
Larutan H Larutan H22OO22 Gelembung
Gelembung banyak banyak
Gelembung Gelembung sedikit sedikit
24
24 Metabolisme Metabolisme
kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi. Tenaga yang dibebaskan tersebut dibebaskan sejumlah energi. Tenaga yang dibebaskan dalam respirasi berasal dari tenaga potensial kimia yang berupa dalam respirasi berasal dari tenaga potensial kimia yang berupa ikatan kimia.
ikatan kimia.
Respirasi yang memerlukan oksigen disebut respirasi aerob Respirasi yang memerlukan oksigen disebut respirasi aerob dan respirasi yang tidak memerlukan oksigen disebut respirasi dan respirasi yang tidak memerlukan oksigen disebut respirasi anaerob. Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh anaerob. Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh kelompok mikroorganisme tertentu (bakteri), sedangkan pada kelompok mikroorganisme tertentu (bakteri), sedangkan pada organisme tingkat tinggi belum diketahui kemampuannya untuk organisme tingkat tinggi belum diketahui kemampuannya untuk melakukan respir
melakukan respirasi anaerob. asi anaerob. Dengan demikian bila tidak tersediaDengan demikian bila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi tidak akan melakukan respiras oksigen, organisme tingkat tinggi tidak akan melakukan respirasii anaerob melainkan akan melakukan proses fermentasi.
anaerob melainkan akan melakukan proses fermentasi.
Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil akhirnya Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil akhirnya berupa CO
berupa CO22 dan Hdan H22O O dan dan respirasi tidak respirasi tidak sempurna yang sempurna yang hasilhasil akhirnya berupa senyawa organik.
akhirnya berupa senyawa organik.
Sumber:
Sumber: Inquiry Into Life, Mader, S. S.Inquiry Into Life, Mader, S. S.
Di manakah reaksi respirasi berlangsung? Sebagian reaksi Di manakah reaksi respirasi berlangsung? Sebagian reaksi respirasi berlangsung dalam mitokondri
respirasi berlangsung dalam mitokondria dan sebagian yang a dan sebagian yang lainlain terjadi di sitoplasma. Mitokondria mempunyai membran ganda terjadi di sitoplasma. Mitokondria mempunyai membran ganda (luar dan dalam) serta ruangan intermembran (di antara (luar dan dalam) serta ruangan intermembran (di antara membran luar dan
membran luar dan dalam). Krista dalam). Krista merupakan lipatan-lipatan darimerupakan lipatan-lipatan dari membran dalam. Ruangan paling dalam berisi cairan seperti gel membran dalam. Ruangan paling dalam berisi cairan seperti gel yang disebut
yang disebutmatriksmatriks. P. Perhatikan erhatikan Gambar 2.Gambar 2.9. A9. ATP palinTP paling banyakg banyak dihasilkan selama respirasi pada mitokondria sehingga dihasilkan selama respirasi pada mitokondria sehingga mitokondria sering disebut
mitokondria sering disebut mesin selmesin sel..
Pada awal bab ini telah dijelaskan bahwa berdasarkan Pada awal bab ini telah dijelaskan bahwa berdasarkan kebutuhan oksigen, terdapat dua jenis respirasi yaitu respirasi kebutuhan oksigen, terdapat dua jenis respirasi yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Bagaimanakah proses kimia pada aerob dan respirasi anaerob. Bagaimanakah proses kimia pada masing-masing jenis respirasi? Marilah kita pelajari dalam uraian masing-masing jenis respirasi? Marilah kita pelajari dalam uraian berikut.
berikut.
a.
a. RResespipirarasi si AAereroobb
Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob dibedakan Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob dibedakan
Apakah Reaksi Apakah Reaksi Fosforilasi Itu?
Fosforilasi Itu?
Reaksi fosforilasi adalah reaksi Reaksi fosforilasi adalah reaksi penggabungan gugus fosfat penggabungan gugus fosfat organik ke dalam senyawa organik organik ke dalam senyawa organik (ADP) menggunakan sejumlah (ADP) menggunakan sejumlah energi, sehingga dapat membentuk energi, sehingga dapat membentuk ikatan fosfat berenergi tinggi (ATP).
ikatan fosfat berenergi tinggi (ATP).
Energi yang digunakan untuk mem- Energi yang digunakan untuk mem- bentuk ikatan fosfat tersebut pada bentuk ikatan fosfat tersebut pada keadaa
keadaan standar sebesar 7.000 n standar sebesar 7.000 kal/kal/
mol.
mol.
Kri
Kriststaa MaMatrtrikikss
Membran Membran
luar
luar RuangRuang intermembran intermembran
Membran Membran
dalam dalam
Sitosol
Sitosol : tempat berlangsungnya: tempat berlangsungnya glikolisis
glikolisis
Matriks
Matriks : tempat reaksi transisi dan: tempat reaksi transisi dan siklus Krebs
siklus Krebs
Krista
Krista : tempat sistem transpor : tempat sistem transpor elektron
elektron
Gambar 2.9 Gambar 2.9
Struktur mitokondria Struktur mitokondria
Biologi Kelas XII
Biologi Kelas XII 2525 Krebs, dan sistem transpor elektron.
Krebs, dan sistem transpor elektron.
a)
a) Glikolisis Glikolisis
Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan hasil Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan hasil akhirnya berupa senyawa asam piruvat. Selain akhirnya berupa senyawa asam piruvat. Selain menghasilkan 2 molekul asam piruvat, dalam glikolisis menghasilkan 2 molekul asam piruvat, dalam glikolisis juga
juga dihasilkan 2 dihasilkan 2 molekul molekul NADHNADH22 dan 2 ATP jika dan 2 ATP jika tumbuhan dalam keadaan normal (melalui jalur tumbuhan dalam keadaan normal (melalui jalur A ATP TP fosfofruktokinase
fosfofruktokinase ) atau 3 ATP jika tumbuhan dalam) atau 3 ATP jika tumbuhan dalam keadaan stress atau sedang aktif tumbuh (melalui keadaan stress atau sedang aktif tumbuh (melalui jalu
jalurrpirofosfat fosfofruktokinase pirofosfat fosfofruktokinase ). A). ATP yang dihTP yang dihasilkaasilkann dalam reaksi glikolisis dibentuk melalui reaksi dalam reaksi glikolisis dibentuk melalui reaksi fosfo
fosforilasi rilasi tingkat substrat. Bagaimanakatingkat substrat. Bagaimanakah reaksi h reaksi kimiakimia yang terjadi dalam glikolisis? Coba pelajari skema yang terjadi dalam glikolisis? Coba pelajari skema proses glikolisis pada Gambar 2.10 berikut.
proses glikolisis pada Gambar 2.10 berikut.
Piruvat merupakan hasil akhir
Piruvat merupakan hasil akhir jalur glikolisis. Jikajalur glikolisis. Jika berlangsung respirasi aerobik, piruvat memasuki berlangsung respirasi aerobik, piruvat memasuki mitokondria dan segera mengalami proses lebih mitokondria dan segera mengalami proses lebih
Sumber:
Sumber: Dokumentasi Penerbit Dokumentasi Penerbit
Gambar 2.10 Gambar 2.10
Rangkaian proses glikolisis, diawali dengan glukosa dan diakhiri dengan piruvat Rangkaian proses glikolisis, diawali dengan glukosa dan diakhiri dengan piruvat
Glukosa Glukosa
2 ATP 2 ATP
2 ADP 2 ADP
Isomerisasi Isomerisasi
DHAP
DHAP PGALPGAL
2 NAD
2 NAD 4 ADP4 ADP
2 NADH
2 NADH22 4 ATP4 ATP
Asam
Asam piruvatpiruvat
26
26 Metabolisme Metabolisme
Cermati dan pelajari kembali skema glikolisis di depan.
Cermati dan pelajari kembali skema glikolisis di depan.
Diskusikan dengan kelompok Anda untuk menjelaskan glikolisis Diskusikan dengan kelompok Anda untuk menjelaskan glikolisis secara sederhana dan mudah. Jangan lupa sebutkan enzim yang secara sederhana dan mudah. Jangan lupa sebutkan enzim yang berper
berperan dalam setiap tahap glikolisis. Paparkan hasil diskusi di kelas.an dalam setiap tahap glikolisis. Paparkan hasil diskusi di kelas.
Secara ringkas glikolisis dapat digambarkan Secara ringkas glikolisis dapat digambarkan dalam reaksi kimia berikut.
dalam reaksi kimia berikut.
Glukosa + 2 NAD
Glukosa + 2 NAD++ + 2 ATP + 2 ADP + 2 P + 2 ATP + 2 ADP + 2 P →→2 asam piruvat + 2 NADH + 4 ATP2 asam piruvat + 2 NADH + 4 ATP
2 C
2 C33HH44OO33 ++ 22 CCoo AA 22 CC22HH33O-Co O-Co A A + + 2 2 COCO22
Asam piruvat
Asam piruvat Co-enzim ACo-enzim A Karbon dioksidaKarbon dioksida 2NADH + H
2NADH + H++ 2NAD
2NAD++
Asetil Co-A Asetil Co-A
Daur Krebs Daur Krebs disebut juga daur asam disebut juga daur asam sitrat atau daur asam sitrat atau daur asam
trikarboksilat.
trikarboksilat.
b)
b) Pembentukan Asetil Co-A atau Reaksi Transisi Pembentukan Asetil Co-A atau Reaksi Transisi Reaksi pembentukan asetil Co-A sering disebut Reaksi pembentukan asetil Co-A sering disebut reaksi transisi
reaksi transisi karena menghubungkan glikolisis karena menghubungkan glikolisis dengan daur Krebs. P
dengan daur Krebs. Pembentukan asetil Co-embentukan asetil Co-A padaA pada organisme eukariotik berlangsung dalam matriks organisme eukariotik berlangsung dalam matriks mitokondria, sedangkan pada organisme prokariotik mitokondria, sedangkan pada organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol.
berlangsung dalam sitosol.
Pada reaksi ini, asam piruvat dikonversi menjadi Pada reaksi ini, asam piruvat dikonversi menjadi gugus asetil (2C) yang bergabung dengan Co- gugus asetil (2C) yang bergabung dengan Co- enzim A membentuk asetil Co-A dan melepaskan enzim A membentuk asetil Co-A dan melepaskan CO
CO22. Reaksi ini terjadi 2 kali untuk setiap 1 molekul. Reaksi ini terjadi 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa. Perhatikan reaksi pembentukan asetil glukosa. Perhatikan reaksi pembentukan asetil Co-A berikut.
Co-A berikut.
c)
c) Daur Krebs Daur Krebs
Daur Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria.
Daur Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria.
Daur Krebs menghasilkan senyawa antara yang Daur Krebs menghasilkan senyawa antara yang berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon untuk berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon untuk sintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia sintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia kerangka karbon, daur Krebs juga menghasilkan 3 kerangka karbon, daur Krebs juga menghasilkan 3 NADH
NADH22,, 1 FADH1 FADH22, dan 1 ATP untuk, dan 1 ATP untuk setiap satu asamsetiap satu asam piruvat. Senyawa NADH dan FADH
piruvat. Senyawa NADH dan FADH22 selanjutnya selanjutnya akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron untuk menghasilkan ATP. Oksidasi 1 NADH untuk menghasilkan ATP. Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan oksidasi 1 FADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan oksidasi 1 FADH22 menghasilkan 2 ATP. Berbeda dengan glikolisis, menghasilkan 2 ATP. Berbeda dengan glikolisis, pembentukan ATP pada daur Krebs terjadi melalui pembentukan ATP pada daur Krebs terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Reaksi yang terjadi pada reaksi fosforilasi oksidatif. Reaksi yang terjadi pada
Biologi Kelas XII
Biologi Kelas XII 2727
NAD NAD++
F
Fuummaarraatt AATTPP ADP ADP
α
α-katoglutarat-katoglutarat
FADH
FADH22 FAFADD
NAD NAD
+ +
NADH NADH22 Gambar 2.11
Gambar 2.11 Daur Krebs Daur Krebs
Sumber:
Sumber: Dokumentasi Dokumentasi PenerbiPenerbit t
d)
d) Sistem transpor elektron Sistem transpor elektron
Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai pembawa elektron yang terdir
pembawa elektron yang terdiri atas i atas NAD, FNAD, FADAD, koenzim, koenzim Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron terjadi dalam Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron terjadi dalam membran mitokondria. Sistem transpor elektron ini membran mitokondria. Sistem transpor elektron ini berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH atauatau NADPH
NADPH22 dadann FADHFADH22 untuk muntuk menghasenghasilkailkan An ATPTP. P. Perhaterhati-i- kan skema sistem transpor elektron pada Gambar kan skema sistem transpor elektron pada Gambar 2.12 berikut.
2.12 berikut.
Hasil samping Hasil samping daur Krebs daur Krebs
N N A A D D H H + + H H N N A A D D + +
Sumber:
Sumber: Dokumentasi Penerbit Dokumentasi Penerbit
Gambar 2.12 Gambar 2.12
Sistem transpor elektron Sistem transpor elektron
A A A A H H 2 2
ADP + P ADP + P ATP ATP
F F A A D D F F A A D D H H + + H H + +
C C o o Q Q H H 2 2 C C o o Q Q
2H 2H++
F F e e + + 3 3 F F e e + + 2 2
ATP ATP ADP + P ADP + P
C C Y Y T T b b
C C Y Y T T c c
F F e e + + 2 2 F F e e + + 3 3
F F e e + + 3 3 F F e e + + 2 2
C C Y Y T T a a
ATP ATP ADP + P ADP + P
F F e e + + 3 3 F F e e + + 2 2
C C Y Y T T a a 3 3
1 1 2 2
O O 2 2 O O - - 2 2
2H 2H++
H H22OO
2
2 AAsseettiill 44CCOO22
2
2 AADDP P + + 2 2 PP 2 2 AATTPP 6 NAD
6 NAD++ 6 NADH6 NADH
2
2FFAADD 22 FFAADDHH22 Input
Input OutputOutput
Mengingat oksidasi NADH atau NADPH
Mengingat oksidasi NADH atau NADPH22 dandan FADH
FADH22 terjadi di dalam membran mitokondria, terjadi di dalam membran mitokondria,
Di
Di Mana Tempat TMana Tempat Terjadinyaerjadinya Reaksi Fosforilasi?
Reaksi Fosforilasi?
Adapun h
Adapun hasil akhir dasil akhir daur Krebs aur Krebs ditampilkaditampilkan sebagan sebagaii berikut.
berikut.
28
28 Metabolisme Metabolisme
sistem membran dalam sehingga tidak diperlukan sistem membran dalam sehingga tidak diperlukan A
ATP TP lalagi gi untuntuk uk mememamasuksukkakan n NANADH DH ke ke daldalamam mitokondria. Akibatnya total hasil bersih ATP yang mitokondria. Akibatnya total hasil bersih ATP yang dihasilkan respirasi aerob pada organisme dihasilkan respirasi aerob pada organisme prokariotik lebih tinggi
prokariotik lebih tinggi daripada eukariotik.daripada eukariotik.
Energi (ATP) dalam sistem transpor elektron Energi (ATP) dalam sistem transpor elektron terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Energi terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau NADPH
NADPH22dapat digunakan untuk membentuk 3 moldapat digunakan untuk membentuk 3 mol A
ATPTP. Reak. Reaksinya sebasinya sebagai berikut.gai berikut.
NADH + H
NADH + H++ ++ 2211OO22 + 3ADP + 3H + 3ADP + 3H33POPO44 →→ NADNAD++ ++ 3ATP + 4H
3ATP + 4H22OO
4.
4. αα-ketoglutarat-ketoglutarat →→ suksinil Co-A suksinil Co-A 5.
5. SukSuksinsinatat→→ fumarat fumarat 6.
6. MaMalalatt→→ oksaloasetat oksaloasetat
Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH
oksidasi 1 mol FADH22 dapat menghasilkan 2 mol dapat menghasilkan 2 mol A
ATPTP..
Berapakah jumlah total ATP yang dihasilkan Berapakah jumlah total ATP yang dihasilkan selama proses respirasi aerob pada organisme selama proses respirasi aerob pada organisme eukariotik? Perhatikan Gambar 2.13 berikut.
eukariotik? Perhatikan Gambar 2.13 berikut.
Berdasarkan Gambar 2.13 tersebut tampak Berdasarkan Gambar 2.13 tersebut tampak bahwa pada organisme eukariotik setiap molekul bahwa pada organisme eukariotik setiap molekul glukosa akan menghasilkan 36
glukosa akan menghasilkan 36 AATP dalam respirasi.TP dalam respirasi.
Hasil ini berbeda dengan respirasi pada organisme Hasil ini berbeda dengan respirasi pada organisme prokariotik. Telah diketahui bahwa oksidasi NADH prokariotik. Telah diketahui bahwa oksidasi NADH
Glukosa Glukosa
Glikolisis Glikolisis
2 piruvat 2 piruvat 2
2 AATTPP
2
2 AATTPP
2 asetil – Co-A 2 asetil – Co-A
Siklus Siklus Krebs Krebs
2
2 NNAADDHH
2
2 NNAADDHH
6
6 NNAADDHH
2
2 FFAADDHH22 2 CO
2 CO22
4 CO 4 CO22
4
4 AATTPP
6
6 AATTPP
1
188 AATTPP
4
4 AATTPP S
S i i s s t t e e m m
t t r r a a n n s s p p o o r r e e l l e e k k t t r r o o n n
M M i i t t o o k k o o n d n d r r i i a a S S i i t t o o p p l l a a s s m m a a
4 ATP 4 ATP
O
O22 HH22OO 3
32 2 AATTPP = = 336 6 AATTPP
+ +
Hasil ATP:
Hasil ATP:
Gambar 2.13 Gambar 2.13
Jumlah energi yang dihasilkan dari setiap molekul glukosa pada organisme eukariotik Jumlah energi yang dihasilkan dari setiap molekul glukosa pada organisme eukariotik
Sumber:
Sumber: Biology, Mader, S. S.Biology, Mader, S. S.
Biologi Kelas XII
Biologi Kelas XII 2929 menghasilkan hasil bersih 4 ATP setelah dikurangi
menghasilkan hasil bersih 4 ATP setelah dikurangi 2 A
2 ATPTP. . Sementara itu, pada organisme prokariotiSementara itu, pada organisme prokariotik,k, karena tidak memiliki sistem membran dalam maka karena tidak memiliki sistem membran dalam maka tidak diperlukan ATP lagi untuk memasukkan NADH tidak diperlukan ATP lagi untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria sehingga 2 NADH ke dalam mitokondria sehingga 2 NADH menghasi
menghasilkan 6 lkan 6 AATPTP. Akibatnya tot. Akibatnya total hasial hasil bersl bersih Aih ATPTP yang dihasilkan respirasi aerob pada organisme yang dihasilkan respirasi aerob pada organisme prokariotik, yaitu 38 ATP.
prokariotik, yaitu 38 ATP.
Bagaimanakah efisiensi respirasi? Pembakaran Bagaimanakah efisiensi respirasi? Pembakaran glukosa secara sempurna menghasilkan CO glukosa secara sempurna menghasilkan CO22 dandan H
H22O di luar tubuh makhluk hidup dan dihasilkan pulaO di luar tubuh makhluk hidup dan dihasilkan pula energi sebesar 680
energi sebesar 680 kkal. kkal. Dari uraian di depan Dari uraian di depan telahtelah diketahui bahwa melalui respirasi 1 molekul glukosa diketahui bahwa melalui respirasi 1 molekul glukosa menghasilkan 36 ATP. Sebuah ATP setara dengan menghasilkan 36 ATP. Sebuah ATP setara dengan 10 kkal energi sehingga perombakan glukosa dalam 10 kkal energi sehingga perombakan glukosa dalam tubuh makhluk hidup melalui respirasi menghasilkan tubuh makhluk hidup melalui respirasi menghasilkan
= 10 kkal x 36 = 360 kkal. Jika jumlah energi itu
= 10 kkal x 36 = 360 kkal. Jika jumlah energi itu dibandingkan, akan diperoleh hasil efisiensi respirasi dibandingkan, akan diperoleh hasil efisiensi respirasi sebesar:
sebesar:
360 kkal 360 kkal 680 kkal
680 kkal × 100 % = 53% × 100 % = 53%
2)
2) Respirasi Aerob Melalui Oksidasi Langsung atau Jalur Respirasi Aerob Melalui Oksidasi Langsung atau Jalur Pentosa Fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS) Pentosa Fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS) Daur ini diawali dengan proses fosforilasi glukosa Daur ini diawali dengan proses fosforilasi glukosa dengan fosfor yang berasal dari
dengan fosfor yang berasal dari AATP sehingga terbentukTP sehingga terbentuk glukosa 6-fosfat. Selanjutnya, glukosa 6-fosfat dioksidasi glukosa 6-fosfat. Selanjutnya, glukosa 6-fosfat dioksidasi dengan NADP terbentuk 6-fosfoglukonat. Tahap dengan NADP terbentuk 6-fosfoglukonat. Tahap selanjutnya, 6-fosfoglukonat didekarboksilasi dan selanjutnya, 6-fosfoglukonat didekarboksilasi dan dioksidasi dengan NADP sehingga terbentuk ribulosa dioksidasi dengan NADP sehingga terbentuk ribulosa 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat melanjutkan siklus sehingga 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat melanjutkan siklus sehingga terbentuk kembali glukosa 6-fosfat. Perhatikan skema terbentuk kembali glukosa 6-fosfat. Perhatikan skema pada Gambar 2.14 berikut untuk membantu pemahaman pada Gambar 2.14 berikut untuk membantu pemahaman Anda.
Anda.
NADPH NADPH++ + H + H++ NADP
NADP++ NADPHNADPH++ + H + H++ NADP
NADP++
G
Glluukkoossaa GGlluukkoossa a 66--PP Ribulosa 5-PRibulosa 5-P A
ATPTP
Asam 6-fosfoglu Asam 6-fosfoglukonatkonat ADP
ADP
30
30 Metabolisme Metabolisme
Pada daur HMS, setiap keluar 1 CO
Pada daur HMS, setiap keluar 1 CO22 akan dihasilkan akan dihasilkan 2 NADPH
2 NADPH22. Selanjutnya, NADPH. Selanjutnya, NADPH22 dioksidasi dalam dioksidasi dalam sistem transpor elektron. Pada daur ini, dihasilkan sistem transpor elektron. Pada daur ini, dihasilkan senyawa antara berupa gula, sedangkan pada daur senyawa antara berupa gula, sedangkan pada daur Krebs berupa asam or
Krebs berupa asam organik. Pganik. Pada daur HMS dihasilkanada daur HMS dihasilkan gula ribulosa 6-fosfat (gula beratom C=5) yang gula ribulosa 6-fosfat (gula beratom C=5) yang merupakan gula penting untuk membentuk nukleotida.
merupakan gula penting untuk membentuk nukleotida.
Nukleotida merupakan senyawa yang sangat penting Nukleotida merupakan senyawa yang sangat penting karena ber
karena berperan antara lain sebagai penyusun peran antara lain sebagai penyusun AATP danTP dan DNA.
DNA.
b.
b. ReRespspirirasasi i AnAnaeaerorobb
Respirasi anaerob terjadi bila tidak ada oksigen. Perlu Respirasi anaerob terjadi bila tidak ada oksigen. Perlu diingat, bahwa dalam respirasi aerob oksigen berperan diingat, bahwa dalam respirasi aerob oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir
sebagai penerima elektron terakhir. . Bila peran Bila peran oksigen di-oksigen di- gantikan oleh zat lain, terjadilah
gantikan oleh zat lain, terjadilah respirasi anaerob. Organela-respirasi anaerob. Organela- organela
organela dan dan reaksi-reaksi yang reaksi-reaksi yang terlibat dalam terlibat dalam prosesproses respirasi aerob sam
respirasi aerob sama dengan respirasi anaerob. Adapun zata dengan respirasi anaerob. Adapun zat lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO33 dan SO
dan SO44. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan mikroorganism
mikroorganisme. e. Dengan demikian, organisme tingkat tinggiDengan demikian, organisme tingkat tinggi tidak dapat melakukan respirasi anaerob. Bagaimana tidak dapat melakukan respirasi anaerob. Bagaimana organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik jika tidak ada oksigen? Apabila tidak menjadi energi kinetik jika tidak ada oksigen? Apabila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi mengubah energi tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik melalui proses potensial kimia menjadi energi kinetik melalui proses fermentasi.
fermentasi.
2
2. . F Fe er rm me en nt ta as si i
Fermentasi terjadi bila tidak tersedia cukup oksigen. Respirasi Fermentasi terjadi bila tidak tersedia cukup oksigen. Respirasi anaerob juga terjadi bila tidak terdapat oksigen. Akan tetapi, anaerob juga terjadi bila tidak terdapat oksigen. Akan tetapi, bukan berarti fermentasi sama dengan respirasi anaerob. Salah bukan berarti fermentasi sama dengan respirasi anaerob. Salah satu perbedaannya antara lain terletak pada keterlibatan organela satu perbedaannya antara lain terletak pada keterlibatan organela mitokondria pada respirasi anaerob yang berfungsi untuk mitokondria pada respirasi anaerob yang berfungsi untuk mengoksidasi NADH
mengoksidasi NADH22 atau NADPHatau NADPH22. Sementara itu, pada. Sementara itu, pada fermentasi tidak melibatkan mitokondria. Dengan demikian fermentasi tidak melibatkan mitokondria. Dengan demikian perbedaan respirasi anaerob dengan fermentasi juga terletak perbedaan respirasi anaerob dengan fermentasi juga terletak pada proses-proses yang terjadi dalam mitokondria. Perhatikan pada proses-proses yang terjadi dalam mitokondria. Perhatikan skema Gambar 2.15.
skema Gambar 2.15.
Glukosa Glukosa CC66
Biologi Kelas XII
Biologi Kelas XII 3131
Alkohol Alkohol CC22
ADP ADP
A ATPTP
2X
2X Piruvat Piruvat CC33
Laktat C Laktat C33
COCO22
Gambar 2.15 Gambar 2.15 Fermentasi Fermentasi
Sumber:
Sumber: Biology, Mader, S. S.Biology, Mader, S. S.
a.
a. FeFermrmenentatasi Asi Asasam Lm Lakaktatatt
Bagaimana fermentasi asam laktat berlangsung? Telah Bagaimana fermentasi asam laktat berlangsung? Telah diketahui bahwa glikolisis
diketahui bahwa glikolisis menghasilkan asam menghasilkan asam piruvat. Tpiruvat. Tanpaanpa adanya
adanya oksigen, asam piruvat oksigen, asam piruvat tidak dapat tidak dapat masuk ke masuk ke siklussiklus Krebs di mitokondria. Namun, asam piruvat akan mengalami Krebs di mitokondria. Namun, asam piruvat akan mengalami reduksi secara langsung oleh NADH membentuk senyawa reduksi secara langsung oleh NADH membentuk senyawa 3C, yaitu asam laktat, tanpa melepaskan CO
3C, yaitu asam laktat, tanpa melepaskan CO22.. Fermenta
Fermentasi asam laktat dari si asam laktat dari jamur dan bakteri tertentujamur dan bakteri tertentu dimanfaatkan dalam pembuatan keju dan yoghurt. Sel otot dimanfaatkan dalam pembuatan keju dan yoghurt. Sel otot juga mampu melakukan fermentas
juga mampu melakukan fermentasi asam i asam laktat, jika asamlaktat, jika asam piruvat mengalami proses reduksi, bukan oksidasi seperti piruvat mengalami proses reduksi, bukan oksidasi seperti dalam siklus Krebs. Kapan sel otot melakukan fermentasi dalam siklus Krebs. Kapan sel otot melakukan fermentasi asam laktat? Ketika tubuh membutuhkan energi yang besar asam laktat? Ketika tubuh membutuhkan energi yang besar dalam waktu singkat, otot akan melakukan fermentasi.
dalam waktu singkat, otot akan melakukan fermentasi.
Misalnya pada atlet lari cepat (
Misalnya pada atlet lari cepat (sprint sprint ). Atlet tersebut mem-). Atlet tersebut mem- butuhkan oksigen sangat besar saat lari. Selanjutnya, dengan butuhkan oksigen sangat besar saat lari. Selanjutnya, dengan oksigen yang banyak asam piruvat akan masuk siklus Krebs oksigen yang banyak asam piruvat akan masuk siklus Krebs seperti kondi
seperti kondisi normal, sehinggsi normal, sehingga pembentukan Aa pembentukan ATP (energi)TP (energi) juga
juga besar. Ketika besar. Ketika berlarberlari, i, pasokan pasokan oksigen oksigen untuk untuk tubuhtubuh berkurang. Padahal masih dibutuhkan energi (ATP) yang berkurang. Padahal masih dibutuhkan energi (ATP) yang besar untuk berlari. Oleh karena itu asam piruvat diubah besar untuk berlari. Oleh karena itu asam piruvat diubah menjadi asam laktat. Hal ini karena asam laktat tetap dapat menjadi asam laktat. Hal ini karena asam laktat tetap dapat menghasilkan ATP meskipun jumlah oksigen dalam tubuh menghasilkan ATP meskipun jumlah oksigen dalam tubuh terbatas. Laktat sebenarnya merupakan racun bagi sel, terbatas. Laktat sebenarnya merupakan racun bagi sel, sehingga laktat yang terbentuk dalam sel otot akan dibawa sehingga laktat yang terbentuk dalam sel otot akan dibawa keluar oleh darah menuju hati. Laktat selanjutnya diubah keluar oleh darah menuju hati. Laktat selanjutnya diubah menjadi asam piruvat. Oleh karenanya, ATP dapat segera menjadi asam piruvat. Oleh karenanya, ATP dapat segera diperoleh kembali melalui daur Krebs. Apabila atlet tersebut diperoleh kembali melalui daur Krebs. Apabila atlet tersebut sudah selesai beraktivitas kemudian melakukan istir
sudah selesai beraktivitas kemudian melakukan istirahat yangahat yang cukup serta jumlah O
cukup serta jumlah O22 dalam tubuh terpenuhi, asam laktat dalam tubuh terpenuhi, asam laktat yang telah diubah menjadi asam piruvat dapat memasuki daur yang telah diubah menjadi asam piruvat dapat memasuki daur krebs kembali. Selanjutnya, pelari ters
krebs kembali. Selanjutnya, pelari tersebut dapat memperolehebut dapat memperoleh A
ATP daTP dari respiri respirasi arasi aerob serob seperti keperti kondiondisi semsi semula.ula.
b.
b. FeFermrmenentatasi si AlAlkokohoholl