Nama : Dedy Prasetya Puspo Aji

NIM : F05112049 (PGMIPAU)

Respirasi

Semua sel aktif terus menerus melakukan respirasi, sering menyerap O2 dan

melepaskan CO2 dalam volume yang sama. Respirasi umum glukosa, misalnya, dapat

ditulis sebagai berikut:

C2H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H20 + energi

Sebagian besar energi yang dilepaskan selama respirasi – kira-kira 2870 kJ atau 686

kcal per mol glukosa – berupa bahang. Bila suhu rendah, bahang ini dapat merangsang

metabolisme dan menguntungkan beberapa spesies tertentu, tapi biasanya bahang

tersebut dilepas ke atmosfer atau ke tanah, dan berpengaruh kecil terhadapa tumbuhan.

Yang lebih penting dari bahang adalah energi yang terhimpun dalam ATP, sebab

senyawa ini digunakan untuk berbagai proses esensial dalam kehidupan, misalnya

pertumbuhan dan penimbunan ion.

Respirasi merupakan rangkaian dari 50 atau lebih reaksi komponen, masing-masing

dikatalisis oleh enzim yang berbeda. Respirasi merupakan oksidasi (dengan produk

yang sama dengan pembakaran) yang berlangsung di medium air, dengan pH

mendekati netral, pada suhu sedang, dan tanpa asap! Pemecahan bertahap dan

berjenjang molekul besar merupakan cara untuk mengubah energi menjadi ATP.

13.1 Kuosien respirasi

Jika karbohidrat, misalnya, sikrosa, fruktan, atau pati merupakan substrat respirasi dan

jika mereka secara sempurna dioksidasi, maka volume O2 yang diambil persis

berimbang dengan CO2 yang dilepaskan. Nisbah CO2 terhadap O2 ini disebut kuosien

respirasi atau RQ, sering hampir mendekati satu. Sebagai contoh, RQ yang diperoleh

dari daun berbagai jenis tumbuhan rata-rata 1,05. Biji yang sedang berkecambah dari

tumbuhan serealia dan kacang-kacangan seperti kapri dan kacang, yang mengandung

pati sebagai cadangan makanan utama, juga menunjukkan nilai RQ sekitar 1,0. Tapi, biji

berbagai tumbuhan lain banyak mengandung lemak atau minyak yang kaya hidrogen

dan rendah kandungan oksigennya. Bila lemak dan minyak dioksidasi selama

perkecambahan, RQ sering hanya 0,7, sebab cukup banyak oksigen diperlukan untuk

mengubah hidrogen menjadi H2O dan mengubah karbon menjadi CO2. Perhatikan

oksidasi asam lemak yang lazim, yaitu asam oleat:

C18H34O2 + 25,5O2 -> 18CO2 + 17H2O

RQ reaksi ini adalah 18/25,5 = 0,71.

Dengan mengukur RQ berbagai bagian tumbuhan, dapat diperoleh informasi tentang

jenis senyawa yang sedang dioksidasi.

13.2 Pembentukan gula heksosa dari karbohidrat cadangan

Penyimpanan dan perombakan pati

Pati disimpan dalam bentuk butir yang tak larut dalam air, dan mengandung molekul

amilopektin bercabang dan amilosa tak bercabang. Pati yang terhimpun di dalam

kloroplas selama fotosintesis merupakan cadangan karbohidrat terbanyak di daun

sebagian besar tumbuhan. Molekul glukosa yang berasal dari pati yang dioksidasi

seluruhnya menjadi CO2 dan H2O. Molekul glukosa lainnya diubah menjadi molekul

sukrosa di dalam skutelum, dan kemudian diangkut ke akar dan batang yang sedang

tumbuh, dan di situ sebagian terespirasi seluruhnya dan sebagian lagi diubah menjadi

bahan dinding-sel, protein, dan bahan lainnya yang diperlukan untuk pertumbuhan

bibit.

Sebagian besar langkah dalam proses perombakan pati menjadi glukosa dikatalisis oleh

tiga macam enzim, walaupun ada enzim lainnya yang masih diperlukan untuk

melengkapi proses tersebut. Ketiga enzim yang pertama itu meiputi alfa amilase (-

amilase), beta amilase (-amilase), dan pati fosforilase. Dari ketiganya, hanya -amilase

yang dapat menyerang butir pati utuh, sehingga bila -amilase dan pati fosforilase

terlibat, diduga mereka bekerja pada produk pertama yang dilepas oleh -amilase (Stitt

dan Steup, 1985; Manners, 1985).

Aktivitas kedua amilase meliputi pengambilan H2O untuk setiap ikatan yang terpotong,

jadi mereka merupakan enzim hidrolase. Reaksi hidrolitik tidak dapat balik, sehingga

tidak ada sintesis pati oleh amilase, yang terdeteksi. Asas umum ialah molekul besar

biasanya disintesis oleh satu rangkaian reaksi (lintasan) dan dirombak oleh rangkaian

reaksi lainnya. Sebagai contoh, dijelaskan pada pasal 11.7 bagaimana sintesis

polisakarida memerlukan bentuk aktif gula seperti ADP-glukosa, UDP-glukosa, atau

kadangkala bahkan glukosa-1-fosfat.

Pati fosforilase merombak pati mulai dari ujung akhir nonreduksi. Perombakan ini tidak

terjadi dengan menggabungkan air ke dalam produk seperti yang dilakukan oleh

amilase, tapi dengan menggabungkan fosfat. Jadi, ini merupakan enzim fosforolitik,

bukannya hidrolitik, dan reaksi yang dikatalisis dapat-balik in vitro:

Pati + H2PO4 glukosa-1-fosfat

Kendati reaksi ini terbalikkan in vitro, peranan utama pati fosforilase hanyalah pada

perombakan pati. Salah satu alasannya adalah konsentrasi Pi di dalam plastid sering

100 kali lebih tinggi daripada glukosa-1-fosfat; pada keadaan ini, sintesis pati dapat

diabaikan. Akan lebih jelas kemudian bahwa pembentukan glukosa-1-fosfat tidak

memerlukan ATP untuk mengubah glukosa fosfat selama respirasi.

Secara ringkas, amilase menghidrolisis rantai amilosa tak-bercabang terutama menjadi

maltosa, sedangkan pati fosforilase mengubah rantai seperti itu menjadi glukosa-1-

fosfat. Kerja ketiga enzim itu pada amilopektin menyisakan dekstrin, ikatan cabang yang

harus dihidrolisis oleh enzim pemutus-cabang. Maltosa dihidrolisis menjadi glukosa

terutama oleh maltose.

Semua perombakan pati menjadi heksosa mungkin berlangsung di kloroplas atau

amiloplas, sedangkan respirasi heksosa sesungguhnya dimulai di sitosol. Heksosa

sangat jarang keluar dari kloroplas atau amiloplas. Jika demikian halnya, maka heksosa

yang berasal dari pati harus selalu diubah menjadi triosa fosfat (3-PGaldehid dan

dihidroksiaseton-P) di plastid, dan molekul ini harus dipindahkan oleh pembawa fosfat

ke dalam sitosol. Di sini, senyawa tersebut dapat diubah kembali menjadi heksosa fosfat

atau dapat masuk langsung ke respirasi (glikolisis).

15.3 Glikolisis

Sekelompok reaksi, yang secara bersama disebut glikolisis, mengubah glukosa,

glukosa-1-P, atau fruktosa (menjadi bebas oleh reaksi persiapan) menjadi asam piruvat

di sitosol. Glikolisis merupakan tahap pertama dari tiga fase respirasi yang sangat

berkaitan; diikuti oleh daur Krebs dang pengangkutan elektron yang terjadi di

mitokondria.

Gula yang lazim dirombak adalah heksosa, sehingga glikolisis berarti perombakan

heksosa menjadi asam piruvat. Pati juga memasok glukosa untuk glikolisis, dan di

amiloplas, glukosa ini sebenarnya mencapai sitoplasma (tempat glikolisis berlangsung)

sebagian besar dalam bentuk triosa fosfat, bukan sukrosa.

Proses keseluruhan (dimulai dengan glukosa) dapat dirangkum sebagai berikut:

Glukosa + 2 NAD+ + 2ADP2- + 2H2PO4- 2 piruvat + 2NADH + 2H+ + 2ATP3- + 2H2O

Rute lain, baru ditemukan pada akhir 1970an dan awal 1980an, meibatkan fosforilasi

karbon 1 dari fruktosa-6-fosfat dan pirofosfat sebagai penyumbang fosfat. Enzim yang

terlibat disebut pirofosfat fosfofruktokinase (PPi-PFK). Bukti terakhir memperlihatkan

bahwa rute ATP-PFK berlangsung dalam ‘respirasi pemeliharaan’ oleh sel yang tidak

tumbuh pesat, sel tak-berdiferensiasi, atau sel yang tidak beradaptasi terhadap

lingkungan yang berubah. Oleh karena itu, reaksi ini berlangsung terutama di sel yang

dewasa, atau hampir dewasa, dan sel yang muncul sewaktu-waktu pada lingkungan

yang boleh dikatakan tetap. Rute PPi – PFK lebih cocok dan penting tidaknya

bergantung pada proses perkembangan dan kondisi lingkungan. Perubahan glukosa

atau fruktosa menjadi fruktosa-1,6-bifosfat memerlukan dua ATP jika rute ATP-PFK

yang digunakan dan hanya satu ATP jika rute PPi – PFK yang digunakan.

13.4 Fermentasi

Walaupun glikolisis dapat berfungsi dengan baik tanpa O2, oksidasi lebih lanjut dari

piruvat dan NADH oleh mitokondria memerlukan oksigen. Karena itu, bila O2 terbatas,

NADH dan piruvat mulai tertimbun. Pada keadaan ini, tumbuhan menjalankan

fermentasi (respirasi anaerobik), membentuk etanol atau asam laktat (biasanya etanol).

Terjadinya fermentasi pada berbagai tumbuhan pada keadaan kekurangan oksigen.

13.5 Struktur mitokondria dan respirasi

Panjang mitokondria hanya beberapa mikrometer, tidak lebih panjang dari kebanyakan

bakteri, dan walaupun dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, strukturnya yang kecil

hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

Membran dalam dari selimut mitokondria sangat berbelit-belit, merusak ke bagian

dalam matriks dengan pola seperti tabung (tabung sempit atau sangat melebar) atau

kadangkala bahkan dengan pola lir-lembaran di berbagai tempat. Satu belitan seperti

itu disebut krista. Pada mitokondria tumbuhan, krista tabung lebar terbentuk dengan

sempurna, tapi beragam menurut jenis sel, umur, dan tingkat perkembangannya. Pada

banyak sel, satu krista bergabung dengan krista lainnya di bagian dalam mitokondria

membentuk wadah intermembran lir-kantung yang berkesinambungan antar-mereka;

pada sel lainnya tetap terjadi modifikasi lain. Krista mengandung sebagian besar enzim

yang mengkatalisis langkah pada sistem pengangkutan-elektron setelah daur Krebs,

sehingga peningkatan luas permukaannya sangatlah penting. Reaksi daur Krebs terjadi

di matriks yang kaya akan protein di antara krista.

13.6 Daur Krebs

Suatu daur reaksi untuk menerangkan cara peombakan piruvat. Daut tersebut

dinamakan daur asam sitrat, karena asam sitrat merupakan senyawa-senyawa penting.

Nama lazim lainnya ialah daur asam trikarboksilat (TCA), karena asam sitrat dan

asam isositrat mempunyai tiga gugus karboksil.

Ko-enzim A (coA) membentuk asetil CoA:

(CH3 – C – SCoA)

O

Peran CoA ini dan peran lainnya di daur Krebs merupakan alasan penting mengapa

belerang termasuk hara esensial.

Fungsi utama daur Krebs ialah sebagai berikut:

1. Reduksi NAD+ dan ubikuinon menjadi elektron donor NADH dan ubikuinol, yang

akan dioksidasi untuk menghasilkan ATP.

2. Sintesis langsung ATP dalam jumlah terbatas (satu ATP untuk setiap piruvat

yang dioksidasi).

3. Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk mensintesis asam

amino tertentu yang kemudian akan diubah menjadi molekul yang lebih besar.

Mengingat dua piruvat dihasilkan dalam glikolisis dari tiap glukosa, maka reaksi

keseluruhan daur Krebs dapat ditulis sebagai berikut:

2 piruvat + 8NAD+ + 2 ubikuinon + 2ADP2- + 2H2PO4- + 4H2O 6CO2 + 2ATP3- +

8NADH + 8H+ + 2 ubikuinol

13.7 Sistem pengangkutan elektron dan fosforilasi oksidatif

Pengangkutan elektron dimulai dari pembawa yang secara termodinamika sulit untuk

direduksi (yaitu yang mempunyai potensial reduksi negatif) ke pembawa yang

mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk menerima elektron (mempunyai

potensial reduksi yang lebih tinggi, bahkan positif). Oksigen mempunyai kecenderungan

terbesar untuk menerima elektron, dan kenyataannya memang demikian, membentuk

H2O. Setiap pembawa dari sistem tersebut biasanya menerima elektron hanya dari

pembawa sebelumnya yang terdekat. Mereka diatur dalam bentuk alur di dalam, dan

terdapat beberapa ribu sistem pengangkutan elektron di tiap mitokondria.

Fosforilasi oksidatif dari semua substrat mitokondria dilepas dari pengangkutan

elektron oleh berbagai senyawa pencerai, sama seperti di kloroplas. Sebagian besar

pencerai menetralkan gradien pH dengan membawa H+ ke dalam matriks, mencegah

fosforilasi oksidatif, tapi tetap mempertahankan kelangsungan pengangkutan elektron.

Kadangkala pengangkutan ini berlangsung lebih cepat kemungkinan karena adanya

‘tekanan balik’ dari gradien pH (contohnya, pengangkutan H+ yang menyertai aliran

elektron berlangsung lebih mudah bila konsentrasi H+ di tempat yang menerima H+

lebih rendah). Dinitrofenol menceraikan lebih efektif di mitokondria daripada di

kloroplas, dan demikian juga berbagai senyawa lainnya. Pada konsentrasi yang tepat,

dinitrofenol sangat mempercepat pengangkutan elektron dan respirasi dikarenakan

oleh efek penceraiannya; yaitu memperkecil gradien pH sepanjang membran dalam dan

memungkinkan H+ diangkut keluar dengan lebih mudah oleh faktor perangkai ATPase.

Ion amonium, yang melepas secara kuat fosforilasi fotosintesis di kloroplas oleh kerja

proton ‘perahu ferry’ seperti dinitofenol, merupakan penghambat yang jauh kurang

potensial daripada fosforilasi oksidatif di mitokondria.

13.8 Perhitungan energi glikolisis, daur Krebs, dan sistem pengangkutan elektron

Kita juga dapat memperkirakan efisiensi respirasi dalam hal berapa energi di glukosa

yang dapat ditangkap pada ikatan akhir fosfat ATP. Perubahan energi bebas Gibb baku

(G’o) untuk oksidasi lengkap satu mol glukosa atau fruktosa pada pH 7 adalah -2870 kJ

(-686 kcal), jadi kita gunakan angka ini sebagai energi pereaksi dari respirasi. Di antara

produk, hanya energi pada fosfat akhir ATP yang merupakan energi tambahan yang

berguna. G’o untuk hidrolisis fosfat akhir di dalam tiap mol ATP ialah sekitar -31,8 kJ (-

7,6 kcal), atau -1140 kJ pada 36 mol ATP. Jadi, efisiensinya ialah sekitar -1140/-2870

atau 40%. Sisanya yang 60% hilang dalam bentuk bahang.

13.9 Respirasi resisten-sianida

Respirasi aerobik sebagian besra organisme, termasuk beberapa tumbuhan, sangat

dihambat oleh ion negatif tertenu yang bergabung dengan besi di sitokrom oksidase.

Dua ion seperti itu, yakni sianida (CN-) dan azida (N3-), sangatlah efektif. Karbon

monoksida (CO) juga membentuk kompleks kuat dengan besi, menghambat

pengangkutan elektron dan meracuni respirasi. Tapi, pada berbagai jaringan tumbuhan,

keracunan sitokrom oksidase oleh penghambat seperti itu hanya berpengaruh kecil

terhadap respirasi. Respirasi yang dapat berlangsung terus pada keadaan ini dinamakn

respirasi resisten-sianida. Beberapa jamur, briofita, dan ganggang serta sedikit

bakteri dan hewan juga resisten terhadap sianida, azida, azida, dan CO2, tapi sebagian

besar hewan tidak resisten.

13.10 Lintasan pentosa fosfat

Beberapa senyawa PPP juga anggota daur Calvin, tempat gula fosfat disintesis di

kloroplas. Perbedaan utama antara daur Calvin dan PPP ialah pada PPP gula fosfat tidak

disintesis melainkan dirombak. Dalam hal ini, reaksi PPP serupa dengan reaksi pada

glikolisis. Di samping itu, glikolisis dan PPP juga mempunyai pereaksi tertentu yang

lazim, dan keduanya terjadi terutama di sitosol, sehingga kedua lintasan saling terjalin.

Satu perbedaan penting ialah di PPP penerima elektronnya selalu NADP+, sedangkan di

glikolisis penerima elektronnya ialah NAD+.

13.11 Produksi molekul melalui respirasi yang digunakan untuk proses

fotosintesis

Bila asam organik pada daur Krebs diambil dengan mengubahnya menjadi, mislanya,

asam aspartat, asam glutamat, klorofil, dan sitokrom, maka pembentukan kembali asam

oksaloasetat akan dihambat. Karena itu, pengeluaran asam organik dari daur akan

segera menyebabkan daur terhenti jika tidak ada mekanisme lain untuk mengganti

oksaloasetat. (Mekanisme penggantian atau pengisian seperti ini dinamakan

anaplerotik oleh biokimiawan). Pada semua tumbuhan, baik siang maupun malam, terdapat

penambatan CO2 (HCO3-) malat dehidrogenase. Reaksi ini penting bagi proses pertumbuhan,

sebab mereka mengganti asam organik yang diubah menjadi molekul lebih besar dan

memungkinkan daur Krebs terus berlangsung.

13.12 Pengendalian biokimia respirasi

Pengendalian metabolisme lainnya yang penting mungkin bergantung pada konsentrasi ATP,

ADP, dan Pi. Karena ATP merupakan satu-satunya produk penting pada respirasi lengkap,

tingkat ADP dan Pi tentunya membantu mengendalikan kecepatan pembentukan ATP.

Pembentukan ATP luar biasa cepat, walaupun konsentrasi ATP di sel hanya berukuran milimol

atau kurang. Respirasi diperlukan bagi pertumbuhan karena menyediakan ATP, tapi bersamaan

dengan itu pertumbuhan menggunakan ATP dan membentuk kembali ADP dan Pi yang

diperlukan respirasi untuk membentuk ATP lagi. Pertumbuhan dan respirasi saling bergantung,

bahkan sel yang tak tumbuh pun memerlukan ATP untuk mempertahankan diri dan

meminimumkan entropi di dalam sel.

13.13 Faktor yang mempengaruhi respirasi

Ketersediaan substrat

Respirasi bergantung pada tersedianya substrat; tumbuhan yang kelaparan, yang kandungan

pati, fruktan, atau gulanya rendah, melakukan respirasi pada laju yang rendah.

Jika kekurangan substrat makin parah, bahkan protein pun dapat direspirasikan. Serupa dengan

itu, asam amino alanin dioksidasi melalui asam piruvat. Pada saat daun berangsur kering dan

kuning, sebagian besar protein dan senyawa nitrogen lainnya di kloroplas dirombak. Selama

proses ini, ion amonium yang dilepas dari berbagai asam amino bergabung dalam glutamin dan

asparagin (sebagai gugus amida), dan hal ini mencegah keracunan amonium.

Ketersediaan oksigen

Pasokan O2 juga mempengaruhi respirasi, tapi peranannya sangat berbeda, bergantung pada

jenis tumbuhan dan bahkan bagian tumbuhan. Keragaman normal kandungan O2 udara terlalu

kecil untuk mempengaruhi respirasi sebagian besar daun dan batang. Lagi pula, laju penetrasi

O2 ke dalam daun, batang, dan akar biasanya cukup untuk mempertahankan tingkat

pengambilan normak O2 oleh mitokondria, terutama karena sitokrom oksidase mempunyai

afinitas yang tinggi terhadap oksigen sehingga akan tetap berfungsi walaupun konsentrasi O2 di

udara hanya sekitar 0,05%.

Suhu

Bagi sebagian besar tumbuhan dan spesies tumbuhan, Q10 respirasi biasanya 2,0 sampai 2,5

pada suhu antara 5 dan 250C. Bila suhu meningkat lebih jauh sampai 30 atau 350C, laju respirasi

tetap meningkat, tapi lebih lambat, jadi Q10 pada suhu yang tinggi ini ialah bahwa laju penetrasi

O2 ke dalam sel lewat kutikula atau periderma mulai menghambat respirasi saat rekais kimia

berlangsung dengan cepat. Difusi O2 dan CO2 juga dipercepat dengan peningkatan suhu, tapi Q10

untuk proses fisika ini hanya 1,1; jadi, suhu tidak mempercepat secara nyata difusi larutan lewat

air.

Jenis dan umur tumbuhan

Perubahan respirasi juga terjadi selama perkembangan buah yang sedang matang. Pada semua

buah, laju respirasi tinggi terjadi pada waktu buah masih muda, saat sel membelah dengan

cepat dan tumbuh. Laju tersebut secara bertahap menurun terus sampai buah dipetik. Tapi,

pada banyak spesies, misalnya, apel sebagai contoh yang baik, penurunan respirasi bertahap

berbalik menjadi peningkatan yang tajam, dikenal sebagai klimakterik. Klimakterik biasanya

terjadi bersamaan dengan saat buah matang penuh, dan penampakan ini diikuti oleh produksi

etilen dalam jumlah sedikit di sel yang memacu pematangan buah. Penyimpanan lebih lanjut

akan menyebabkan kelayuan dan penurunan respirasi.

SOAL DAN JAWABAN DIBUKU CAMPBELL JILID 1 EDISI KEDELAPAN

Chapter 9

1. Apa agen pereduksi dalam reaksi berikut

Piruvat + NADH + H+ laktat + NAD+

a. Oksigen

b. NADH

c. NAD+

d. Laktat

e. Piruvat

2. Sumber energi segera yang menggerakkan sintesis ATP melalui ATP sintase

pada fosforilasi oksidatif adalah

a. Oksidasi glukosa dan senyawa organik lain

b. Aliran elektron menuruni rantai transfor elektron

c. Afinitas oksigen terhadap elektron

d. Konsentrasi H+ dikedua sisi membran yang mempertahankan ATP

sintase

e. Transfor fosfor ke ADP

3. Jalur metabolik mana yang sama-sama dijalani oleh fermaentasi dan respirasi

seluler terhadap molekul glukosa

a. Siklus asam sitrat

b. Rantai transfor elektron

c. Glikolisis

d. Sintesis asetil CoA dari piruvat

e. Reduksi piruvat menjadi laktat

4. Dalam mitokondria reaksi redoks eksergonik

a. Adalah sumber energi yang menggerakkan sintesis ATP prokariotik

b. Digandengkan langsung dengan fosforilasi tingkat substrat

c. Menyediakan energi yang memantapkan gradien proton

d. Mereduksi atom-atom karbon menjadi karbon dioksida

e. Digendengkan dengan proses endergonik melalui intermediat terfosforilasi

5. Penerima elektron terakhir dalam rantai transfor elektron yang berfungsi

dalam fosforilasi oksidatif aerobik adalah

a. Oksigen

Perb

edaa

n pH

di

kedu

a si

si m

embr

an

b. Air

c. NAD+

d. Piruvat

e. ADP

6. Ketika elektron mengalir disepanjang rantai transpor elektron mitokondria,

manakah diantara perubahan berikut yang terjadi

a. pH matriks meningkat

b. ATP sintase memompa proton melalui transfor aktif

c. Elektron memperoleh energi bebas

d. Sitokrom memfosforilasi ADP untuk membentuk ATP

e. NAD+ teroksidasi

7. Sel tidak mengkatabolisis karbon dioksida karena

a. Ikatan ganda CO2 terlalu stabil untuk bisa diputus

b. CO2 memiliki lebih sedikit elektron yang berikatan dari pada senyawa

organik lain

c. CO2 sudah sepenuhnya tereduksi

d. CO2 sudah sepenuhnya teroksidasi

e. Molekul CO2 memiliki terlalu sedikit atom

8. Manakah diantara berikut ini yang merupakan perbedaan sebenarnya antara

fermentasi dan respirasi seluler

a. Hanya respirasi yang mengoksidasi glukosa

b. NADH dioksidasi oleh rantai transfor elektron dalam respirasi saja

c. Fermentasi, namun tidak respirasi, merupakan contoh jalur katabolik

d. Fosforilasi tingkat substrat hanya terjadi pada fermentasi

e. NAD+ berfungsi sebagai agen pengoksidasi hanya dalam respirasi

9. Sebagian besar CO2 dari katabolisme dilepaskan saat

a. Glikolisis

b. Siklus asam sitrat

c. Fermentasi laktat

d. Teranfor elektron

e. Fosforilasi oksidatif

10. Grafik berikut menunjukkan perbedaan pH dikedua sisi membran dalam

motokondria selama periode waktu tertentu di dalam sel yang berespirasi

Waktu

Perb

edaa

n pH

di

kedu

a si

si m

embr

an

secara aktif. Pada waktu yang diindikasikan oleh anak panah vertikal,

ditambahkan sejenis ATP sintase pada mitokondria. Gambarlah apa yang anda

duga akan terlihat pada sisa grafik

11. ATP sintase ditemukan dalam membran plasma prokariota dan dalam

mitokondria serta kloroplas. Apa yang tersirat oleh hal ini mengenai

kekerabatan evolusioner organel-organel eukariotik dengan prokariota ?

bagaimanakah sekuens atau urutan asam amino pada ATP sintase dari

sumber-sumber yang berbeda dapat mendukung atau menyangkal hipotesis

anda ?

Eukariotik berkembang sekitar 1,2 milyar tahun yang lalu. Hal yang sangat membedakan eukariotik dengan prokariotik adalah adanya organel-organel yang memiliki membran. Proses endosimbiosis menjelaskan pembentukan mitokondria, kloroplas dan beberapa organel eukariotik lain. Teori ini dikemukakan oleh Lynnmargulis. Endo berarti di dalam, dan simbiosis berarti hidup bersama. Endosimbiosis terjadi ketika sel simbion hidup secara permanen di dalam sel inang dan interaksi ini menguntungkan keduanya. Berdasarkan teori ini, eukariotik berkembang setelah sel fotosintesis muncul dan oksigen melimpah di atmosfer. Kloroplas dan mitokondria tampaknya merupakan evolusi sel prokariotik yang melakukan endosimbiosis dengan sel prokariotik besar. Nenek moyang mitokondria kemungkinan besar adalah sel prokariotik heterotrof yang mampu menggunakan oksigen dan menghasilkan energi.

12. Pada tahun 1940an beberapa dokter meresepkan sejenis obat yang disebut

dinitrofenol (DNP) dalam dosis terendah untuk membantu pasien

menurunkan berat badan. Metode yang tidak aman ini kemudian ditinggalkan

setelah beberapa pasien tewas. DNP memisahkan mesin kemiosmotik yang

tadinya tergabung dengan cara menjadikan lapisan ganda lipid pada membran

dalam mitokondria dapat ditembus oleh H+. Jelaskan bagaiman hal ini dapat

menyebabkan penurunan berat badan ?

DNP bertindak sebagai protonofor, yang memungkinkan proton bocor melintasi membran dalam mitokondria dan dengan demikian memotong ATP sintase. Hal ini membuat produksi energi ATP kurang efisien. Akibatnya, bagian dari energi yang biasanya dihasilkan dari respirasi seluler terbuang sebagai panas. Inefisiensi sebanding dengan dosis DNP yang diasup. Karena dosis meningkat dan produksi energi dibuat lebih efisien, laju metabolisme meningkat (dan lebih banyak lemak dibakar) dalam upaya untuk untuk mengimbangi inefisiensi dan memenuhi kebutuhan energi. DNP mungkin zat yang sangat terkenal untuk fosforilasi oksidatif tak berpasangan. Produksi atau “fosforilasi”  ATP oleh ATP sintase akan terputus atau “tak berpasangan” dari oksidasi. Faktor yang membatasi dosis yang terus meningkat dari DNP adalah bukan kurangnya produksi energi ATP, melainkan kenaikan berlebihan suhu tubuh akibat panas yang dihasilkan selama tak berpasangan. Dengan demikian, DNP overdosis akan menyebabkan hipertermia fatal. Yang jelas, ketika digunakan secara klinis, dosis dititrasi perlahan-lahan sesuai dengan toleransi pribadi, yang sangat bervariasi.

13. Hampir semua masyarakat memanfaatkan fermentasi untuk menghasilkan

minuman beralkohol seperti bir dan anggur (wine). Praktik ini berasal dari

masa-masa paling awal munculnya pertanian. Menurut dugaan anada,

bagaimanakah pemanfaatan fermentasi ini pertama kali ditemukan ? mengapa

wine ini menjadi minuman yang lebih berguna, terutama bagi masyarakat

praindustri, dari pada jus buah anggur yang digunakan untuk membuatnya ?

Banyak yang mengira kalau minuman wine adalah temuan bangsa di dataran eropa, mengingat banyak merek wine yang diproduksi dari eropa. Padahal sebenarnya wine pertama kali ditemukan di daerah bernama Hajji Firuztp, Iran. Fakta ini terungkap karena temuan para arkeolog berupa artefak bejana besar didalamnya terdapat sisa tannin dan tartrate kristals, yang juga ditemukan dalam wine. Para arkeolog memperkirakan artefak ini berasal dari zaman 5000 SM. Setelah dari Iran, proses pembuatan wine menyebar hingga ke Mesir. Masyarakat Mesir menggunakan wine dalam acara-acara sosial dan acara keagamaan. Atas permintaan raja-raja Mesir, wine kemudian dikemas dalam botol-botol.

Wine dianggap sebagai minuman yang lebih berguna bagi masyarakat praindustri dibandingkan dengan jus buah anggur karena wine memiliki kadar alkohol tetapi kandungan yang dimiliki dapat membantu menyegarkan badan dan membuat hangat tubuh dalam keadaan cuaca yang dingin, bahkan dapat menambah nafsu makan karena mengandung tanin yang dapat berpengaruh bagi kesehatan manusia.