PPT PowerPoint Presentation

RESPIRASI SEL

• Semua sel tumbuhan dan hewan melakukan respirasi.

• Proses Pertukaran gas (CO2 dan O2) antara tumbuhan dan atm.

• Respirasi adalah proses pengubahan KH menjadi energi (ATP) untuk digunakan pada reaksi-reaksi metobolisme termasuk FS

12/02/24 samsepandiangan.wordpress.com1

Oksidasi-Reduksi dan Aliran Energi

• Oksidasi adalah hilangnya elektron dan reduksi adalah penambahan elektron.

• Oksidasi juga hilangnya atom hidrogen dan reduksi penambahan atom hidrogen

• Karena oksidasi dan reduksi terjadi

bersama-sama disebut reaksi redox

• Reaksi Redox dicontohkan pada reaksi fotosintesis dan respirasi seluler

• Melalui fotosintesis dan respirasi terjadi

aliran energi dari matahari melalui semua

mahluk hidup.

Respirasi Selluler

• Persamaan respirasi selluler merupakan kebalikan dari fotosintesis:

• C

⁶

H

¹²

O

⁶

+ 6O

²

→ 6CO

²

+ 6H

²

O + Energy

• Dalam reaksi ini, glukosa dioksidasi dan oksigen direduksi menjadi air.

• Oksidasi sempurna 1 mol glukosa

mengahsilkan 686 kcal yang digunakan

untuk mensintesis ATP.

Respirasi Selluler

Terjadi dalam 3 seri reaksi 1. Glikolisis

2. Siklus Asam Sitrat

3. Rantai Transpor Elektron Menghasilkan

• karbon dioksida

• air

• ATP (energi kimia)

• panas Termasuk

• reaksi anaerob (tanpa O₂) – menghasilkan sedikit ATP

• reaksi aerob (memerlukan O₂) – menghasilkan sebagian besar ATP _4-11

Respirasi Selluler

• Repirasi selluler adalah langkah untuk melepaskan energi dari karbohidrat dan molekul lain yang digunakan untuk

mensintesis molekul ATP.

• Merupakan reaksi aerob yang memerlukan oksigen (O

₂

) dan melepaskan karbon

dioksida (CO

₂

), dan termasuk pemecahan sempurna glukosa menjadi karbon

dioksida dan air.

• Oksidasi glukosa adalah reaksi exergonik (melepaskan energi) yang mendorong

sintesis ATP, yang merupakan reaksi endergonik (membutuhkan energi ).

• Pemecahan satu molekul glukosa

menghasilkan maximum 36 hingga 38 ATP, merupakan 40% energi potensial dalam

molekul glukosa.

Molekul ATP

• setiap molekul ATP memiliki 3 bagian:

• satu molekul adenine

• satu mol ribosa

• tiga molekul phosphate dalam satu rantai

• fospat yang ketiga berikatan energi tinggi

• Ketika ikatan putus, energi ditransfer

• Bila ikatan putus, ATP menjadi ADP

• ADP menjadi ATP melalui phosphorylasi

• fosforilasi memerlukan energi yang dihasilkan dari respirasi selluler

4-12

Respirasi Selluler

Tahap-tahap pemecahan sempurna Glukosa

• Oksidasi glukosa dengan melepaskan atom hidrogen meliputi 4 tahap:

• Glycolysis – pemecahan glukosa menjadi dua molekul pyruvat dalam sitoplasma tanpa oksigen; menghasilkan 2 ATP

• Reaksi transisi – pyruvat dioksidasi

menjadi 2-carbon acetyl grup yang dibawa

oleh CoA, dan CO

₂

dilepaskan; dua kali

per molekul glukosa.

•

Siklus asam sitrat – satu seri reaksi oksidasi yang melepaskan CO₂ dan meghasilkan ATP, NADH, dan FADH2; dua kali permol glukosa

•

System transpor elektron – satu seri carrier yang menerima elektron yang dilepas dari glukosa dan melewat kannya dari satu carrier ke carrier

berikutnya hingga pada elektron receptor terakhir yaitu, O₂ ; air dihasilkan; energi dihasilkan dan

digunakan untuk mensintesis 32 hingga 34 ATP

•

Jika oksigen tidak tersedia, terjadi fermentasi di dalam sitoplasma, tidak terjadi respirasi selluler.

Di luar Mitokondria: Glikolisis

• Glycolysis terjadi di dalam sitoplasma ,

pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat.

• Glikolisis dijumpai diseluruh organisme dan berkembang sebelum siklus asam sitrat dan sistem transpor elektron

• Glikolisis tidak memerlukan oksigen.

Glikolisis

• seri dari 10 reaksi

• memecahkan glukosa menjadi 2 asam piruvat

• terjadi di sitoplasma

• fase anaerob dari respirasi sellular

• menghasilkan 2 molekul ATP per glukosa Diringkas menjadi 3 kejadian utama

1. Fosforilasi 2. Penguraian

3. Menghasilkan NADH dan ATP

4-13

Tahap-Tahap Investasi Energi

•

Pada saat glikolisis mulai, dua ATP digunakan untukmengaktifkan glukosa, molekul berkarbon 6 menjadi dua molekul berkarbon 3 (C3), yaitu PGAL.

•

PGAL membawa fosfat dari ATP.

•

Dari titik ini, setiap molekul C₃ mengalami seri reaksi yang sama.

Glikolisis

Kejadian 1 – Fosforilasi

• dua fosfat ditambahkan ke glukosa

• memerlukan ATP

Kejadian 2 – Penguraian

• 6-karbon glukosa

diuraikan menjadi dua molekul berkarbon 3

4-14

Langkah –langkah Memanen Energi

• Oksidasi PGAL dengan memindahkan elektron diikuti ion hidrogen, keduanya diikat oleh coenzyme NAD

⁺

:

• 2 NAD

⁺

+ 4H → 2 NADH + 2 H

⁺

• Oksidasi PGAL dan substrat berikutnya

menghasilkan grup fosfat berenrgi tinggi

yang digunakan untuk mensintesis ATP

pada fosforilasi tingkat substrat .

Glikolisis

Langkah 3 – Produksi NADH dan ATP

• atom hidrogen dilepas

• atom hidrogen berikatan dengan NAD⁺ untuk menghasilkan NADH

• NADH mengirimkan hidrogen ke

rantai transpor elektron jika oksigen tersedia

• ADP difosforilasi menjadi ATP

• dua molekul asam piruvat

dihasilkan

4-15

Ringkasan Glikolisis

•

^Input:

•

^Glukosa

•

^{2 NAD+}

•

^{2 ATP}

•

4 ADP + 2 P

•

^Output:

•

^{2 pyruvat}

•

^{2 NADH}

•

^{2 ADP}

•

2 ATP (hasil bersih)

Reaksi Anaerob

Jika oksigen tidak tersedia

• rantai transpor

elektron tidak dapat menerima NADH

• asam piruvat diubah

menjadi asamlaktat .

• glykolisis terhambat

• produki ATP berkurang

4-16

Reaksi Aerob

If oxygen tersedia

• asam piruvat digunakan untuk menghasilkan

acetyl CoA

• siklus asam sitrat mulai

• Rantai transpor

elektron berfngsi

• karbon dioksida dan air

terbentuk

• 36 molekul ATP

dihasilkan per glukosa

4-17

Di dalam Mitokondria

• Mitokondria adalah organel sel yang memiliki dua lapis membran, dengan ruang antar membran diantara kedua lapis membaran.

• Cristae adalah lipatan membran bagian dalam yang menjulur ke matrix, bagian palin dalam yang

mengandung cairan seperti gel

• Reaksi transisi dan siklus asam sitrat berlangsung di matrix; system transpor elektron terdapat pada crista.

Reaksi Transisi /Antara

•

Reaksi transisi menghubungkan glikolisis ke siklus asam sitrat.

•

Pyruvat dirubah menjadi acetyl group (C₂ ayang berikatan dengan coenzyme A (CoA), dan CO₂ dilepaskan.

•

Selama reaksi oksidasi ini, NAD⁺ dirubah

menjadi NADH + H⁺; Reaksi transisi ini terjadi dua kali per molekul glukosa.

Siklus Asam Sitrat

•

Siklus asam sitrat adalah jalur metabolisme yang terdapat di dalam matrik mitokondria.

•

Pada awal siklus asam sitrat, CoA membawa C₂ acetyl group bergabung dengan molekul C₄ ,

dan menghasilkan C₆ (asam sitrat).

•

Setiap acetyl group yang diterima dari reaksi transisi dioksidasi menjadi 2 molekul CO₂

•

Selama siklus, oksidasi berlangsung bila NAD⁺ menerima elektron pada ketiga tempat dan FAD menerima satu kali elektron.

•

Fosforilasi tingkat substrat menghasilkan satu ATP setiap putaran (siklus); per glukosa terjadi dua kali putaran.

•

Selama siklus asam sitrat, ke enam carbon dalam glukosa menjadi CO₂.

•

Reaksi transisi menghasilkan dua CO₂, dan siklus asam sitrat mengasilkan empat CO₂ per molekul glukosa.

Siklus Asam Sitrat

• mulai dengan ketika acetyl CoA berikatan dengan asam oxaloacetat untuk

menghasilkan asam sitrat asam sitrat berubah menjadi asam oksalo asetat melalui satu seri reaksi

• Siklus berlangsung ber

ulang-ulang sepanjang asam piruvat dan oksigen tersedia.

• untuk setiap siklus

ditransfer atom hidrogen ke NAD⁺ dan FAD

• Dihasilkan Dua CO₂

4-18

Siklus Asam Sitrat

Input dan Output Siklus asam Sitrat per Glukosa

•

^Input:

•

2 acetyl groups

•

^{6 NAD+}

•

^{2 FAD}

•

2 ADP + 2 P

•

^Output:

•

^{4 CO}2

•

^{6 NADH}

•

^{2 FADH}2

•

^{2 ATP}

Sistem Transpor Elektron

•

Sistem transpor elektron terdapat pada krista

mitokondria, merupakan satu seri protein carrier yang melewatkan elektron dari satu ke yang lain.

•

Elektron di bawa oleh NADH dan FADH₂ ke sistem transpor elektron.

•

Pada saat elektron di lewatkan dari satu carrier ke carrier berikutnya, energi dilepas dan

digunakan untuk membentuk ATP dengan fosforilasi oksidatif

•

Oxygen menerima energi elektron yang dihabiskan pada akhir sistem transpor elektron.

•

Kemudia, oxygen bergabung dengan hidrogen, dan membentuk air:

•

^{½ O}2 + 2 e^- + 2 H⁺ → H2O

•

Pada saa NADH membawa elektron ke carrier

pertama, cukup energi dilepaskan pada saat elektron diterima O₂ untuk menghasilkan 3 ATP; dua ATP

dihasilkan pada saat FADH2 menyampaikan elektron ke carrier.

Sistem Transpor Elektron