metabolism atp

7/29/2019 Metabolism Atp

1/9

Metabolism atp

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkitan NADH dan FADH2 melalui siklus TCA merupakan suatu pendahuluan yang

diperlukan untuk fase berikutnya, transpor elektron, dalam sintetis aerobik ATP dari glukosa dan

karbohidrat lain. Reoksidasi dari koenzim yang tereduksi ini (membawa pasangan elektron yangditurunkan dari oksidasi piruvat) mengawali transpor elektron, suatu proses mitokondria yang

mentransfer elektron melalui seri molekul akseptor hingga akseptor terakhir, O2, direduksimenjadi air. Sistem transpor ini menyebabkan pelepasan sejumlah besar energi, suatu presentase

bermakna yang dilestarikan melalui sintetis ATP oleh komponen terakhir dari pernafasan

aerobik, fosforilasi oksidatif.

Analisis molekuler terperinci dari transpor elektron dan fosforilasi oksidatif terbukti merupakan

salah satu tantangan riset yang paling banyak persyaratannya dalam biokimia. Sementara

sebagian besar enzim dari siklus TCA berlokasi dalam lingkungan yang larut dari matrikmitokondria, sistem protein untuk transpor elektron dan fosforilasi oksidatif berkaitan dengan

membran dalam, dengan banyak protein yang diintegrasikan ke dalam struktur membran dankarena itu pada hakekatnya tidak terdisosiasi. Jadi tidak seperti penelitian mengenai siklus TCAdan glikolisis, isolasi dan analisis pada sebagian besar individu dari masing-masing komponen

rantai transpor elektron dan fosforilasi oksidatif tidak memungkinkan. Dan yang menambah

kesukaran eksperimental, adalah kedua sistem bergandeng, yaitu terdapat dalam suatu susunann

fisikn yang secara fungsional krisis. Dengan demikian, integritas dari membran merupakan halyang penting untuk sintetis ATP karena fragmentasi menyebabkan tidak bergandengan, yaitu

transpor elektron tetapi tanpa fosforilasi oksidatif. Masalah ini menggambarkan keruwetan yang

dijumpai jika terdapat hubungan yang salingterkait antara fungsi membran dan strukturnya,karena gangguan dari struktur merusak fenomena biologi yang diteliti. Namun, walaupun dengan

rintangan eksperimental ini ,sejumlah ahli biokimia terkemuka secara seksama tetapi berhasil,

telah menjelaskan banyak aspek molekular dari sintetis ATP mitokondria. Usaha mereka telahmenjadikan membran dalam metokondria merupakan salah satu dari sistem membran biologiyang dimengerti dengan baik. Pengetahuan yang bertambah mengenai membran mitokondria

juga telah memberikan sumbangan yang berharga bagi penelitian mengenai jenis membran

lainnya.


2/9

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah bioenergetika itu?

2. Apakah peranan ATP itu?

3. Bagaimanakah proses dari fosforilasi oksidatif?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui apa itu bioenergetika.

2. Untuk mengetahui apa peranan dari ATP.

3. Untuk mengetahui proses fosforilasi oksidatif.


3/9

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Bioenergetika

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan

energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas

untuk melangsungkan kerjanya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermikdan menggunakan

energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

2.2 Peranan ATP

Peranan ATP sebagai sumber energi untuk metabolisme didalam sel berlangsung dengan suatumekanisme mendaur. ATP berperan sebagai alat angkut energi kimia dalam suatu reaksi

katabolisme keberbagai proses reaksi dalam sel yang membutuhkan energi (gambar 1) seperti

proses biosintesis, proses pengangkutan, proses kontraksi otot, proses pengaliran listrik dalamsaraf, dan proses pemancaran sinar (bioluminesensi) yang terjadi pada organism tertentu seperti

kunang-kunang.

ATP terbentuk dari ADP dan Pi dengan suatu reaksi fosforilasi yang dirangkaikan dengan prosesoksidasi molekul penghasil energi. Selanjutnya ATP yang terbentuk ini dialirkan keproses reaksi

yang membutuhkan energi dan dihidrolisis menjadi ADP dan fosfat anorganik (Pi). Demikian

seterusnya sehingga terjadilah suatu mekanisme daur ATP-ADP secara kontinu danberkesinambungan.


4/9

Oksidasi molekul penghasil energy

Energi kimia (bio-sintesis)

Energi osmosa (pengangkutan)Energi mekanik (kontrak-si otot)

Energi listrik (saraf)

Energi sinar (biolumi-nesens)ATPCO2

ADP + Pi

O2

Gambar 1. Daur ATP secara umum

Dalam hal ini gugus fosfat ujung pada molekul ATP secara kontinu dipindakan kemolekulpenerima gugus fosfat dan secara kontinu pula diganti oleh gugus fosfat lainnya selama

metabolisme.

2.3 Rantai Respirasi dan Fosforilasi Oksidatif

Rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria sebagai pusat tenaga. Di dalam mitokondria inilah

sebagian besar peristiwa penangkapan energi yang berasal dari oksidasi respiratorik berlangsung.

Sistem respirasi dengan proses pembentukan intermediat berenergi tinggi (ATP) ini dinamakan

fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob menangkap energibebas dari substrat respiratorik dalam proporsi jauh lebih besar daripada organisme anaerob.

Proses fosforilasi oksidatif

Organisme kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi molekul bahan bakar, misalnyaglukosa dan asam lemak. Pada organisme aerob, akseptor elektron terakhir adalah oksigen.

Namun elektron tidak langsung ditransfer langsung ke oksigen, melainkan dipindah ke

pengemban-pengemban khusus antara lain nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) dan flavin

adenin dinukleotida (FAD).


5/9

Pengemban tereduksi ini selanjutnya memindahkan elektron ke oksigen melalui rantai transport

elektron yang terdapat pada sisi dalam membran mitokondria (Gambar 3.7). Gradien proton yang

terbentuk sebagai hasil aliran elektron ini kemudian mendorong sintesis ATP dari ADP dan P idengan bantuan enzim ATP sintase. Proses tersebut dinamakan fosforilasi oksidatif. Dalam hal

ini energi dipindahkan dari rantai transport elektron ke ATP sintase oleh perpindahan proton

melintasi membran. Proses ini dinamakan kemiosmosis.

Gambar 2. Ringkasan oksidatif di dalam mitokondria proses fosforilasi

Rantai transport elektron membawa proton dan elektron dari donor ke akseptor dan mengangkut

proton melalui membran.

Secara ringkas fosforilasi oksidatif, terdiri atas 5 proses dengan dikatalisis oleh kompleks enzim,masing-masing kompleks I, kompleks II, kompleks III, kompleks IV, dan kompleks V (Tabel 1)

Tabel 1. Informasi tentang enzim yang berperan dalam fosforilasi oksidatif

Nama Penyusun kDa Polypeptides

Kompleks INADH dehydrogenase (or)NADH-coenzyme Q reductase

00 25

Kompleks IISuccinate dehydrogenase (or)

Succinate-coenzyme Q reductase140 4

Kompleks III Cytochrome C coenzyme Q oxidoreductase 50 9-10

Kompleks IV Cytochrome oxidase 170 13

Kompleks V ATP synthase 80 12-14

Kompleks I

NADH + H+

FMN Fe+S CoQ

NAD+FMNH2 Fe +S CoQH2

Kompleks II

Succinate FAD Fe S CoQFumarate FADH2 Fe

+S CoQH2

Kompleks III


6/9

CoQH2 cyt b ox Fe+S cyt c1ox cyt c red

CoQ cyt b red Fe S cyt c1red cyt c ox

Kompleks IV

cyt c red cyt a ox cyt a3red O2

cyt c ox cyt a red cyt a3ox 2 H2O

Gambar 3. Tahap-tahap proses fosforilasi oksidatif

Pada Gambar 3, kotak biru (gelap) di bawah menunjukkan reaksi oksidasi-reduksi yang terjadi

pada masing-masing kompleks enzim. Singkatan-singkatan diuraikan sebagai berikut: FMN:flavin mononukleotida, Fe

2+S: besi tereduksi-sulfur, Fe

3+S: besi teroksidasi-sulfur, cyt: sitokrom,

CoQ: koenzim Q.

1.

Kompleks I

Pada tahap ini, masing-masing molekul NADH memindahkan 2 elektron berenergi tinggi keFMN, kemudian ke protein besi-sulfur dan terakhir ke koenzim Q (ubiquinon)

1. Kompleks IIFADH2 dihasilkan oleh suksinat dehidrogenase dalam siklus asam sitrat, memindahkan elektronke CoQ melalui kompleks II. FADH2 dihasilkan oleh asil KoA dehidrogenase dalam oksidasi

beta asam lemak, memindahkan elektron ke CoQ melalui kompleks yang sama.


7/9

1. Kompleks IIICoQ memindahkan elektron ke serangkaian sitokrom dan protein besi-sulfur. Sitokrom terdiri

atas kelompok heme seperti hemoglobin dan besi dengan heme menerima elektron.

1. Kompleks IVPenerima terakhir dari rantai transport elektron adalah kompleks besar terdiri atas 2 heme dan 2

atom tembaga.

1. Kompleks V

Pada tahap ini, protein kompleks yang mengkatalisis konversi ADP menjadi ATP, diisikan oleh

gradien kemiosmotik. Proton mengalir kembali ke matriks mitokondria melalui kompleks ATP

sintase dan energi berasal dari penurunan gradien pH digunakan untuk membentuk ATP.


8/9

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan

energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panasuntuk melangsungkan kerjanya.

Peranan ATP sebagai sumber energi untuk metabolisme didalam sel berlangsung dengan suatumekanisme mendaur. ATP berperan sebagai alat angkut energi kimia dalam suatu reaksi

katabolisme keberbagai proses reaksi dalam sel yang membutuhkan energi.

ATP terbentuk dari proses atau reaksi fosforilasi yang dirangkai dengan proses oksidasi molekul

penghasil energi yang dikenal dengan proses fosforilasi oksidatif. Dalam hal ini, energi

dipindahkan dari rantai transport elektron ATP sintase oleh perpindahan protein melintasimembran. Proses ini disebut kemiosmosis.

Secara ringkas fosforilasi oksidatif terdiri atas 5 proses yang dikatalis oleh kompleks enzim.Masing-masing kompleks tersebut adalah kompleks I, kompleks II, kompleks III, kompleks IV,

dan kompleks V.

Pada fosforilasi oksidatif, pelibatan NADH menghasilkan pembentukan 3 molekul ATP,

sedangkan pelibatan FADH2menghasilkan pembentukan 2 molekul ATP.


9/9

DAFTAR PUSTAKA

Kusnawidjaja, Karunia. 1987.Biokimia. Bandung: Alumni

Robert I. Dryer dkk. 1993.Biokimia. Yogyakarta: UGM-Press.

Schumm, Dhoroty E. 1993.Intisari Biokimia. Jakarta: Binarupa Aksara.

Stryer, Lubert. 2000.Biokomia

. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Wirahardikusumah, Muhamad. 1985. Biokimia. Bandung: ITB.

metabolism atp

Documents