RESPIRASI Transformasi Energi Dalam Makhluk Hidup

RESPIRASI

Transformasi Energi Dalam Makhluk Hidup

Meti Indrowati

Materi MK- Tranformasi Energi Pend. IPA FKIP UNS

2020

• Sumber energi semua kehidupan adalah matahari

• Mh tidak dapat mencipatak dan memusnahkan energi  memanfaatkan dan mengubah dalam bentuk lain

• Pemakaian energi matahari -> ditangkap klorofil dalam tumbuhan hijau untuk fotosintesis < 1%

• Perubahan bentuk energi 

transformasi energi

Inti transformasi energi dalam biologi terjadi pada sel sebagai satuan organisasi makhluk hidup terkecil.

Bidang kajian biologi terkait transformasi energi  respirasi sel dan fotosintesis

Transforma si energi dalam sel

Light energy

ECOSYSTEM

CO₂ + H₂O

Photosynthesis in chloroplasts

Cellular respiration in mitochondria

Organic

molecules + O₂

ATP

powers most cellular work

Heat energy

Transformasi energi dalam biologi ??

https://www.youtube.com/watch?v=5jBV9vJmXZI https://www.youtube.com/watch?v=7J4LXs-oDCU

• Sel sebagai organisasi terkecil makhluk hidup

• Transformasi energi dalam sel

• Bagian sel hewan dan tumbuhan

Gambaran umum sel hewan

Gambaran umum sel tumbuhan

Respirasi Selular

• Energi dari makanan  tidak dapat langsung digunakan

• Respirasi:

• Oksidasi senyawa makanan (mis: glukosa)

• Aerob : akseptor e  O2

• Anaerob: akseptor e  senyawa lain

• Reaksi kimia yg dapat digunakan oleh sel  reaksi redoks

• Berlangsung dalam sitoplasma & mitokondria

RESPIRASI

Proses Pembongkaran (katabolisme/disimilasi) gula

heksosa (hasil fotosintesis) untuk menghasilkan energi guna proses-proses kehidupan tanaman (sintesis

(anabolisme), gerak, dan Pertumbuhan) yang di bantu oleh enzim-enzim pernafasan

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ --- 6 CO₂ + 6 H₂O + 675 kal

Tahap Respirasi Selular

1. Glikolisis

• Perombakan glukosa  asam piruvat

• Hasil: sedikit ATP & NADH

2. Siklus Krebs

• Oksidasi senyawa “bahan bakar” (mis: CH₂O, as lemak, as amino) sambil membentuk: CO₂, H₂O, & ATP.

• Acetyl-coenzymeA --> CO₂ + NADH + GTP + FADH₂

3. Sistem Transpor Elektron:

• Pembentukan ATP

RESPIRASI SELULER:

MEMANEN ENERGI KIMIAWI

• Prinsip pemanenan energi

• Proses respirasi seluler

• Proses-proses metabolisme yang

terkait

Prinsip pemanenan energi

 Respirasi seluler dan fermentasi merupakan jalur katabolik

 Sel mendaur ulang ATP untuk melakukan kerja

 Reaksi redoks melepas energi ketika elektron bergerak lebih dekat ke atom elektronegatif

 Elektron “jatuh” dari molekul organik ke oksigen selama respirasi seluler

 “Jatuhnya” elektron selama respirasi

berlangsung secara bertahap

Proses respirasi seluler

 Respirasi melibatkan glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron

 Glikolisis memanen energi kimiawi

dengan mengoksidasi glukosa menjadi piruvat

 Siklus Krebs menyempurnakan oksidasi molekul organik penghasil-energi

 Membran-dalam mitokondria mengkopel transpor elektron dengan sintesis ATP

 Respirasi seluler menghasilkan banyak

molekul ATP

Proses metabolisme yang terkait

• Fermentasi memungkinkan

sebagian sel dapat menghasilkan ATP tanpa oksigen

• Glikolisis dan siklus Krebs

menghubungkan banyak jalur metabolisme lain

• Mekanisme umpan-balik

mengontrol respirasi seluler

Aliran energi dan

pendaurulangan kimiawi dalam ekosistem

Mitokondria eukariota (termasuk tumbuhan) menggunakan produk organik dari fotosintesis

sebagi bahan bakar untuk respirasi seluler,

yang juga

mengkonsumsi oksigen yang dihasilkan oleh

fotosintesis

^.

• Respirasi memanen energi yang tersimpan dalam molekul organik untuk menghasilkan ATP, yang menggerakkan sebagian besar kerja seluler.

• Produk limbah res-pirasi, karbon dioksida dan air,

merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis.

• Dengan demikian, unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan bisa didaur-ulang. Akan tetapi, energi tidak

bisa didaur-ulang: Energi ini mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas

Bagaimana ATP menggerakkan kerja seluler

Transfer gugus fosfat merupakan

mekanisme yang bertanggung jawab atas sebagian besar jenis kerja seluler.

Enzim menggeser gugus fosfat (P) dari ATP ke beberapa

molekul lain, dan

molekul terfosforilasi ini mengalami suatu perubahan yang

menimbulkan kerja.

• Misalnya, ATP menggerakkan transpor aktif dengan cara memfosforilasi protein khusus yang ada di dalam

membran; menggerakkan kerja mekanis dengan cara memfosforilasi protein motor, seperti protein yang

menggerakkan organel di sepanjang “jalur” sitoskeleton;

dan mengerakkan kerja kimiawi dengan cara memfosforilasi reaktan utama.

• Molekul terfosforilasi kehilangan gugus fosfat begitu kerja dilakukan, menyisakan ADP dan fosfat anorganik ( P i)

sebagai produknya. Respirasi seluler menambah pasokan ATP dengan menggerakkan fosforilasi ADP.

Pengenalan tentang rantai transpor elektron

(a) Reaksi

eksergonik

hidrogen dengan oksigen untuk membentuk air melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan cahaya:

suatu ledakan.

Pengenalan tentang rantai transpor elektron

•

(b) Pada respirasi seluler, suatu rantai transpor elektron memecah-mecah

“jatuhnya” elektron dalam reaksi ini

menjadi beberapa langkah yang lebih

kecil dan menyimpan sebagian energi

yang dilepas dalam bentuk yang dapat

digunakan untuk membuat ATP (sisa

energi itu dilepas sebagai panas).

Gambaran umum respirasi seluler

Pada sel eukariotik,

glikolisis terjadi di luar mitokondria dalam sitosol.

Siklus Krebs dan rantai transpor elektron

ditempatkan di dalam

mitokondria.

Gambaran umum respirasi seluler

• NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron, yang ada di dalam membran krista.

• Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk

menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler.

• Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat-substrat.

Setiap molekul glukosa menghasilkan

banyak molekul ATP selama respirasi

seluler.

Kesimpulan

• Respirasi menghasilkan ATP

• Berbagai senyawa dapat menjadi substrat

• Senyawa intermediate dapat menjadi prekursor

DISKUSI

1)Jelaskan bagian sel yang berperan dalam proses transformasi energi

2) Respirasi seluler adalah proses metabolisme dalam sel yang menghasilkan energi berupa ATP, berlangsung dalam sitoplasma dan mitokondria. Jelaskan proses respirasi sel yang berlangsung pada kedua bagian sel tersebut. Adakah bagian sel selain sitoplasma dan mitokondria yang

berperan dalam respirasi sel ? Jika ada, jelaskan.

3. Ada dua jenis respirasi seluler yaitu aerob dan anaerob.

Jelaskan masing-masing jenis tersebut.

4. Mengapa proses respirasi seluler sering disebut dengan pemanenan energi kimiawi ? Jelaskan jumlah energi / ATP yang mungkin dihasilkan dalam tiap tahapan respirasi

5. Jelaskan proses respirasi dalam tumbuhan

6. Cari dari berbagai sumber, percobaan terkait materi

respirasi pada makhluk hidup, jelaskan tentang percobaan tersebut.