PPG DALJAB ANGKATAN IV UNIVERSITAS SEBELAS MARET TAHUN 2021
MATERI AJAR BIOLOGI SMA/ MA
KELAS XII
SEMESTER GANJIL
PROSES RESPIRASI AEROB PADA MAKHLUK HIDUP
PENULIS:
MISTARINA, S.Pd
ii
PENDALAMAN MATERI BIOLOGI
PROSES RESPIRASI AEROB PADA MAKLUK HIDUP
PROBLEM BASED LEARNING KELAS XII SMA/MA
SEMESTER GANJIL
PENULIS:
MISTARINA, S.Pd
PPG DALJAB ANGKATAN IV UNIVERSITAS SEBELAS MARET
2021
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah memberikan kasih dan berkatNya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan modul ajar biologi berbasis Problem Based Learning (PBL) pada materi Proses Respirasi Aerob pada Makhluk Hidup untuk siswa SMA/MA kelas XII.
Materi ajar ini disusun berdasarkan kompetensi inti dan kompetensi dasar.
Pokok penyajian materi ajar ini bertumpu pada kesesuaian wawasan dan kemampuan dalam mengembangkan kemampuan peseta didik. Sehingga peserta didik dapat menggali dan mengembangkan ilmu pengetahuan khususnya pada bidang Biologi.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada pihak yang membantu terselesaikannya modul siswa. Modul ini masih jauh dari kesempurnaan karena waktu yang tersedia untuk membuat modul ini sangat singkat, oleh karena itu kami sangat membutuhkan perbaikan berupa saran dan kritik untuk meningkatkan kualitas modul ajar ini supaya dapat dimanfaatkan secara optimal sehingga dapat meningkatkan mutu pembelajaran biologi di SMA sesuai dengan kurikulum yang berlaku.
Teluk Kuantan, September 2021
Penulis
ii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI ... ii
I. PENDAHULUAN ...1
1.1 Deskripsi Singkat ...1
1.2 Relevansi ...2
1.3 Panduan Belajar...3
II. INTI ...4
2.1 Kompetensi Dasar ...4
2.2 Indikator Pembelajaran ...4
2.3 Uraian Materi ...5
2.3.1 Pengertian Respirasi Aerob ...5
2.3.2 Proses Respirasi Aerob ...5
2.4 Rangkuman...13
2.5 Forum diskusi ...14
III. PENUTUP ...15
3.1 Soal Sumatif ...15
3.2 Umpan Balik Dan Tindak Lanjut ...17
3.4 Kunci jawaban ...17
Daftar Pustaka ...18
1
I. PENDAHULUAN
1.1 Deskripsi Singkat
Pernahkah kalian pergi ke rumah sakit? Kalau kita perhatikan, pada umumnya para pasien yang berada di rumah sakit kebanyakan di infus.
Apa tujuan pemberian infus kepada para pasien ini? Pada saat sakit, terkadang seseorang akan kehilangan selera makan. Bahkan, seorang pasien di rumah sakit dengan kondidi tertentu tidak diperbolehkan menguyah makanan. Namun, tubuh perlu mendapatkan asupan makanan yang cukup untuk menjaga kondisi tubuh. Oelh karena itu, biasanya pasien di rumah sakit akan diberi cairan infus. Dengan memasukkan cairan infus ke tubuh pasien, kebutuhan zat makanan akan terpenuhi terutama glukosa yang menjadi sumber energi utama.
Sumber: https://www.liputan6.com/health/read/4022243/alasan-kemenkes- merekomendasikan-615-rs-turun-kelas
Cairan infus, biasanya memiliki kandungan glukosa, ion-ion organik dalam bentuk garam mineral seperti natrium, kalium, klor dan kalsium.
2 Dengan demikian, pemberian cairan infus sangat membantu seorang pasien dalam melangsungkan proses metabolism untuk memperoleh energi.
Berdasarkan ilustrasi tersebut, dapat kita sadari bahwa dalam kehidupan sehari – hari, kita sering berhadapan dengan persoalan yang apabila kita telusuri ternyata merupakan masalah biologi.
Pada dasarnya, tujuan dari pemberian cairan infus tersebut kepada pasien adalah untuk membantu pasien melangsungkan proses metabolism untuk memperoleh energi.
Proses metabolisme merupakan keseluruhan proses reaksi kimia yang terjadi pada sel tubuh mahluk hidup, baik reaksi pemecahan maupun penyusunan senyawa kimia tertentu. Proses metabolisme dalam tubuh dibedakan menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme.
1.2 Relevansi
Proses respirasi aerob memiliki peran penting dalam perkembangan ilmu biologi. Tidak sedikit masalah kontekstual yang berkaitan dengan proses respirasi aerob. Materi dalam modul ini dibahas menggunakan problem based learning, dengan demikian akan ada banyak pembahasan yang diawali dengan pemecahan masalah dalam kehidupan sehari-hari.
Salah satu contoh dari proses respirasi aerob yang terjadi di dalam sel tubuh adalah proses pengubahan makanan dan minuman yang kita konsumsi menjadi energi. Energi dibutuhkan oleh tubuh agar sel dan jaringan tubuh tetap sehat, tumbuh dan berkembang, serta fungsinya berjalan dengan baik.
Jadi, setelah mempelajari materi ajar ini, diharapkan pembaca mampu menguasai konsep dasar tentang proses respirasi aerob yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup.
3
1.3 Panduan Belajar
1) Berdoala sebelum dan sesudah membaca materi ajar ini 2) Bacalah petunjuk modul terlebih dahulu
3) Dalam modul ini terdapat Masalah yang berisi tentang permasalahan kontekstual dalam kehidupan sehari-hari terkait respirasi aerob yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup.
4) Dalam masalah yang disajikan tersebut terdapat pula alternatif penyelesaiannya. Ada pula definisi dan juga konsep terkait respirasi aerob yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup.
5) Setelah memahami masalah, maka simpulkan konsep dasar tentang proses respirasi aerob pada makhluk hidup
6) Kemudian silahkan kerjakan tes sumatif yang ada di modul.
7) Kalian bisa terlebih dahulu menjawab soal tes sumatif kemudian baru mencocokkan dengan kunci jawaban tersebut.
4
II. INTI
2.1 Kompetensi Dasar
Adapun Kompetensi Dasar yang harus siswa penuhi dalam modul ini adalah:
3.2 Menjelaskan proses metabolisme sebagai reaksi enzimatis dalam makhluk hidup
4.2 Menyusun laporan hasil percobaan tentang mekanisme kerja enzim, fotosintesis, dan respirasi anaerob
2.2 Indikator Pembelajaran
Materi pada modul ini penulis batasi hanya pada proses Katabolisme yaitu membahas tentang respirasi aerob. Adapun indikator yang akan dicapai, yaitu:
2.2.1 Menganalisis proses yang terjadi pada setiap tahapan respirasi aerob
2.2.2 Mengidentifikasi hasil dari setiap tahapan respirasi aerob
2.2.3 Menghitung jumlah energi total yang dihasilkan dari respirasi aerob
5
2.3 Uraian Materi
2.3.1 Pengertian Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan proses pengubahan sari-sari makanan menjadi energi yang membutuhkan oksigen (O2) bebas.
Berdasarkan kebutuhan oksigen, respirasi sel dibedakan menjadi dua macam, yaitu repirasi aerob dan respirasi anaerob. Nah pada bahan ajar ini, kita akan membahas secara rinci proses yang terjadi pada RESPIRASI AEROB.
2.3.2 Proses Respirasi Aerob
Sebelum memahami apa itu respirasi aerob, mari kita pahami konsep awal katabolisme dari permasalahan yang berkaitan dengan kehidupan sehari-hari.
Sebagai gambaran awal tentang materi katabolisme ini, mari perhatikan pada gambaran masalah berikut ini.
Masalah Konsep Katabolisme Karbohidrat
Sumber : https://cdn-asset.jawapos.com/wp-content/uploads/2019/06/olahraga-5.jpg
Salah satu aktivitas yang dilakukan oleh makhluk hidup adalah bergerak, contoh aktivitas bergerak salah satunya adalah olahraga marathon. Dalam berolahraga atau beraktivitas, tubuh memerlukan energi. Energi dihasilkan melalui proses katabolisme dengan cara mengubah makanan dan minuman yang dikonsumsi.
Bagaimana proses pengubahan bahan makanan yang kita konsumsi menjadi energi tersebut?
Berapa jumlah energi yang dihasilkan oleh makan an yang berupa karbohidrat, lemak dan protein?
Adakah kaitan oksigen yang kita hirup dengan pembentukan energi?
6 Berdasarkan kegiatan tersebut, Anda telah mengetahui proses pembentukan energi pada makhluk hidup. Jadi proses pengubahan makan menjadi energi terjadi pada proses respirasi sel. Melalui proses respirasi sel akan dihasilkan energi yang dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup untuk melakukan berbagai aktivitas.
2.3.2.1 Tahapan-Tahapan Respirasi Aerob
Persamaan reaksi pada proses respirasi aerob adalah sebagai berikut.
Respirasi bertujuan menghasilkan energi dari sumber nutrisi yang dimiliki. Semua makhluk hidup melakukan respirasi dan tidak hanya berupa pengambilan udara secara langsung. Respirasi dalam kaitannya dengan pembentukan energi dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnya dinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugas pembentukan energy ini adalah mitokondria.
Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena didalamnya terjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, diikuti dengan pelepasan energi. Energi yang kita gunakan dapat berasal dari hasil metabolisme tumbuhan.
Sumber :https://www.gurupendidikan.co.id/wp content/uploads/2016/09/aerob.jpg
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP
Glukosa oksigen karbon air energi dioksida
7 Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi empat tahap, yaitu:
1. glikolisis,
2. dekarboksilasi oksidatif 3. siklus krebs
4. transport elektron.
Untuk memahami tahapan-tahapan tersebut, cermati uraian berikut ini.
a) Glikolisis
Glikolisis adalah peristiwa pemecahan molekul glukosa (senyawa kimia dengan 6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat (senyawa kimia dengan 3 atom C).
Peristiwa glikolisis menunjukkan perubahan dari glukosa, kemudian makin berkurang kekomplekskan molekulnya dan berakhir sebagai molekul asam piruvat. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel. Prosesnya terdiri atas beberapa langkah, seperti pada gambar berikut:
Sumber : https://ekosistem.co.id/glikolisis/
8 Terdapat 10 tahapan pada proses glikolisis yang dikelompokkan menjadi 3 fase, yaitu:
a) Fase investasi energi, terdiri dari 3 tahap mulai dari pemecahan glukosa sampai menjadi fruktosa 1,6-difosfat
b) Fase pembelahan, dimana fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi 2 molekul gliseraldehid 3 fosfat
c) Fase pembentukan energi, mulai dari 1,3-difosfogliserat sampai terbentuk asam piruvat
Jadi hasil akhir dari proses glikolisis ini adalah:
b) Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif berlangsung dalam matriks mitokondria dan merupakan reaksi kimia yang mengawali siklus Krebs. Setiap asam piruvat yang dihasilkan pada glikolisis kemudian akan diubah menjadi Asetil-KoA (koenzim-A). Perhatikan gambar berikut.
Sumber : https://hisham.id/wp-content/uploads/2019/08/Dekarboksilasi-oksidatif- Piruvat.jpg
Asam piruvat ini akan mengalami dekarboksilasi sehingga gugus karboksil akan hilang sebagai CO2 dan akan berdifusi keluar sel. Dua gugus
2molekul asam piruvat
2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi
2 molekul ATP
9 karbon yang tersisa kemudian akan mengalami oksidasi sehingga gugus hidrogen dikeluarkan dan ditangkap oleh akseptor elektron NAD+. Gugus yang terbentuk, kemudian ditambahkan koenzim-A sehingga menjadi asetil- KoA.
Hasil akhir dari proses dekarboksilasi oksidatif adalah
c) Siklus Krebs
Siklus Krebs merupakan tahap lanjutan dari dekarboksilasi oksidatif.
Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukan reaksi respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat.
Siklus Krebs berlangsung didalam matrik mitokondria pada kelompok eukariota sedangkan pada kelompok prokariota berlangsung didalam sitoplasma.
Proses metabolis ini berupa siklus karena adanya beberapa molekul organik yang kembali dihasilkan setiap kali reaksi berakhir. Terdapat delapan tahapan dalam satu kali siklus Krebs.
Untuk memahami proses yang terjadi pada siklus Krebs, perhatikan gambar berikut.
Sumber :https://1.bp.blogspot.com/5bxQ20mVpJM /WXchUDlxjiI/s1600/siklus%2Bkrebs.jpg
2 Asetil Koenzim A
2 molekul NADH
10 Dapat disimpulkan bahwa siklus Krebs merupakan tahap ketiga dalam respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus Krebs selanjutnya.
Jadi dalam siklus Krebs, dari setiap 1 molekul glukosa akan dihasilkan:
d) Sistem Transpor Elektron
Pada tahap ini terjadi rantai transport electron dan sintesis NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada tahapan sebelumnya menjadi ATP.
Proses transport elektron berlangsung di krista (membran dalam) mitokondria. Tahapan ini disebut juga fosforilasi oksidatif karena mengoksidasi NADH dan FADH2 yang akan menyumbangkan electron dan ion hidrogen (H+)
Akseptor terakhir pada sistem transport elektron adalah O2. Inilah yang menyebabkan prosenya ini respirasi aerob. O2 akan bereaksi dengan H+ sehingga terbentuk H2O. H+ juga akan memacu pembentukan ATP melalui sintesis ATP oleh enzim ATP sintetase.
Berikut gambar dari pengubahan NADH dan FADH2 menjadi ATP
6molekul NADH
2 molekul FADH
2 2 molekul ATP
1 NADH = 3 ATP 1 FADH2 = 2 ATP
11 Sumber : https://idschool.net/sma/proses -dan-hasil-akhir-transpor-elektron/
Sumber : https://idschool.net/sma/proses -dan-hasil-akhir-transpor-elektron/
Rincian ATP yang dihasilkan dari respirasi aerob ini adalah:
Sumber :https://imgix2.ruangguru.com/assets/miscellaneous/png_sylo6n_7386.png
Ada perbedaan antara jumlah ATP yang dihasilkan organisme eukariotik dan prokariotik. Pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH2 terjadi dalam membrane mitokondria. Namun, NADH pada glikolisis dibentuk di dalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus
12 dimasukkan ke mitokondria. Pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan pada proses respirasi aerob sebanyak 36.
Sementara pada organisme prokariotik tidak memiliki mitokondria sehingga tidak terjadi pengurangan ATP untuk pemindahan NADH ke dalam mitokondria. Sehingga total ATP yang dihasilkan oleh organisme prokariotik pada proses respirasi aerob sebanyak 38.
13
2.4 Rangkuman
Selamat! Anda telah berhasil menyelesaikan kegiatan belajar tentang respirasi aerob. Hal-hal penting yang telah anda pelajari dalam kegiatan belajar ini dapat dibaca pada rangkuman berikut.
Respirasi aerob merupakan proses pengubahan bahan makanan menjadi energi yang membutuhkan oksigen (O2) bebas.
Respirasi aerob berlangsung melalui 4 tahapan, yaitu tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs dan sistem transport elektron.
Dalam proses respirasi aerob, 1 molekul glukosa akan menghasilkan energi sebesar 36 ATP
14
2.5 Forum diskusi
Untuk memperkuat pemahaman Saudara silakan diskusikan soal berikut!
Diabetes mellitus merupakan penyakit yang ditandai tingginya kadar glukosa (gula sederhana) yang ada dalam darah akibat penurunan sekresi atau kinerja insulin. Insulin adalah hormone yang diproduksi oleh pankreas dan berfungsi untuk mengendalikan kadar gula dalam darah. Kekurangan insulin atau menurunnya kerja insulin membuat tubuh tidak mampu mengubah glukosa menjadi sumber energi bagi sel. Oleh karena itu, penderita diabetes mellitus perlu melakukan diet khusus agar kadar gula dalam darah dapat terkendali.
Berdasarkan permasalahan tersebut, bagaimana keterkaitan penyakit diabetes mellitus dengan metabolisme karbohidrat dan teknologi pengganti gula dalam diet penderita diabetes mellitus?
15
III. PENUTUP
3.1 Soal Sumatif
Kerjakan soal tes sumatif di bawah ini untuk mengukur kemampuan pemahaman tentang materi respirasi aerob.
1. Perhatikan reaksi umum respirasi berikut!
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energi H2O dan CO2 berturut-turut dihasilkan pada tahap ....
a. glikolisis dan dekarboksilasi b. glikolisis dan daur Krebs c. dekarboksilasi dan daur Krebs d. transpor elektron dan glikolisis e. transpor elektron dan daur Krebs
2. Pernyataan yang sesuai antara proses dan hasil pada glikolisis respirasi aerob terdapat pada….
Substrat Hasil
a. Glukosa 2 asam piruvat, 2 NADH,2 ATP b. Glukosa 2 asam piruvat, 2 NADH,2 CO2
c. Asam piruvat
2 asetil KoA, 2 NADH,1 FADH, 1 ATP d. Asam
piruvat
2 asetil koA, 2 NADH, 2 FADH, 2 ATP e. Asam
piruvat
2 asetil KoA, 2 NADH,1 FADH, 2 ATP
3. Elektron yang digunakan pada reaksi transport electron berasal dari ….
a. Glikolisis
b. NADH dan FADH2
c. ADP dan ATP d. siklus Krebs e. NAD+ dan FAD+
4. Perhatikan beberapa hasil dari peristiwa respirasi aerob berikut!
1) 4 CO2
2) 2 ATP
16 3) 2 FADH2
4) 2 NADH 5) 2 asam piruvat
Suatu tahap respirasi aerob berlangsung di sitosol. Hasil dari tahap tersebut ditunjukkan oleh angka….
a. 1), 2) dan 3) b. 1), 3) dan 5) c. 1), 4) dan 5) d. 2), 3) dan 4) e. 2), 4) dan 5)
5. Perhatikan skema rangkaian reaksi respirasi berikut ini!
Bagian 1, dan 2 secara berurutan adalah ….
a. glikolisis, siklus krebs b. glikolisis, transfer electron c. siklus krebs, transfer electron d. siklus krebs, glikolisis
e. transfer electron, siklus krebs
17 3.2 Umpan Balik Dan Tindak Lanjut
Setelah mengerjakan Uji Kompetensi segera periksa jawaban Anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada akhir modul. Untuk mengetahui skor yang Anda peroleh, perhitungannya adalah sebagai berikut;
Hitunglah jumlah jawaban Anda yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi ajar.
RUMUS:
Arti tingkat penguasaan yang Anda capai:
100% = sangat kompeten 65% - 75% = kompeten
< 65% = tidak kompeten
Apabila Anda mencapai tingkat penguasaan 65% atau lebih, Selamat! Anda dapat melanjutkan ke materi ajar selanjutnya. Tetapi apabila tingkat penguasaan Anda kurang dari 65%, maka Anda harus kembali mempelajari uraian materi ajar ini, terutama pada bagian materi yang kurang Anda kuasai.
Belajarlah lebih giat lagi, jangan berkecil hati, pasti Anda berhasil!
3.4 Kunci jawaban
Berikut ini merupakan kunci jawaban dari tes sumatif tersebut diatas.
1. e 2. a 3. b 4. e 5. a
Tingkat Penguasaan = (Jumlah jawaban benar x 5) %
18
Daftar Pustaka
Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. 2008. Biologi Ed. 9. Jakarta: Erlangga Hastuti, Retno dkk. 2021. Buku Interaktif Biologi Untuk SMA/MA.
Yogyakarta : Intan Pariwara
Irnaningtyas. 2019. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Erlangga Nurulfitri, Susi. 2020. Modul Pembelajaran SMA Biologi. Jakarta:
Kemendikbud
Purwoko, Agung dkk. 2018. Erlangga Express UN 2018 untuk SMA/MA Biologi Program IPA. Jakarta: Erlangga
