transformasi energi dalam biologi

RESPIRASI

Transformasi Energi Dalam

Makhluk Hidup

Meti Indrowati

Materi MK- Tranformasi Energi

Pend. IPA FKIP UNS

2020

1

• 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

2

Inti transformasi energi dalam biologi terjadi pada sel

sebagai satuan organisasi makhluk hidup terkecil.

Bidang kajian biologi terkait transformasi energi

respirasi sel dan fotosintesis

3

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

4

5

Transformasi energi dalam biologi ??

https://www.youtube.com/watch?v=5jBV9vJmXZI

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

6

• Sel sebagai organisasi terkecil makhluk hidup

• Transformasi energi dalam sel

• Bagian sel hewan dan tumbuhan

7

Gambaran umum sel hewan 8

Gambaran umum sel tumbuhan 9

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

10

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

11

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

12

RESPIRASI SELULER:

MEMANEN ENERGI KIMIAWI

•Prinsip pemanenan energi

•Proses respirasi seluler

•Proses-proses metabolisme yang terkait

13

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

14

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

15

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

16

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.

17

• 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

18

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.

19

• 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.

20

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.

21

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).

22

Gambaran umum respirasi seluler

Pada sel

eukariotik,

glikolisis terjadi di

luar mitokondria

dalam sitosol.

Siklus Krebs dan

rantai transpor

elektron

ditempatkan di

dalam

mitokondria.

23

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.

24

Setiap molekul glukosa menghasilkan

banyak molekul ATP selama respirasi

seluler.

25

Kesimpulan

• Respirasi menghasilkan ATP

• Berbagai senyawa dapat menjadi substrat

• Senyawa intermediate dapat menjadi prekursor

26

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.

27

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.

28

29