BAB 2 METABOLISME

Standar kompetensi : 2. Memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme Kompetensi dasar : 2.1. Mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme. Tujuan Dapat Dapat Dapat Dapat : pengertian metabolisme tentang enzim proses fotosintesa proses respirasi seluler

menjelaskan menjelaskan menjelaskan menjelaskan

Indikator : Menjelaskan pengertian katabolisme Menjelaskan pengertian anabolisme Menyebutkan ciri-ciri enzim Menyebutkan cara kerja enzim Menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim Menyebutkan tahapan respirasi seluler Menyebutkan hasil glikolisis Menyebutkan hasil siklus krebs Menyebutkan hasil sistem transport electron Menjelaskan proses fermentasi alcohol Menjelaskan proses fermentasi asam laktat Menyebutkan tahapan fotosintesa Menjelaskan reaksi transport electron non siklik dan siklik Menjelaskan siklus calvin (daur C3) Menjelaskan model fiksasi karbon untuk tumbuhan C3, C4, dan CAM

Kegiatan 1. Enzim Katalase

Pendahuluan Enzim adalah senyawa yang dibentuk oleh sel tubuh organisme. dalam sel enzim ini diproduksi oleh organel badam mikro peroksisok. Kegunaan enzim katalase adalah menguraikan Hidogen Peroksida (H2O2), merupakan senyawa racun dalam tubuh yang terbentuk pada proses pencernaan makanan. Hidrogen peroksida dengan rumus kimia bila H2O2 ditemukan oleh Louis Jacquea Thenard pada tahuna 1818. Senyawa ini merupakan bahan kimia organik yang memiliki sifat oksidator kuat dan bersifat racun dalam tubuh. Senyawa peroksida harus segera di uraikan menjadi air (H2O) dan oksigen (O2) yang tidak berbahaya. Enzim katalase mempercepat reaksi penguraian peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2). Penguraian peroksida (H2O) ditandai dengan timbulnya gelembung Bentuk reaksi kimianya adalah:2H2O2 2 H2O + O2

Tujuan percobaan: 1. Mengetahui pengaruh pH, suhu, dan konsentrasi substrat pada aktivitas enzim katalase 2. Mengetahui peranan enzim katalase Alat dan bahan Bahan 1. Larutan peroksida...................... .......... 2. ekstraks hati ayam............................ ....... 3. ekstraks jantung ayam............................ 4. ekstraks kecambah .................................... Alat Lap/serbet Batang lidi...................................... Korek api................................... Bunsen + spiritus Erlemayer 250 ml...................................... Pipet tetes Tabung reaksi 6 buah................................. Gelas ukur 1 buah......................................

Cara kerja: Kerja enzim katalase dalam keadaan Normal 1. Siapkan 6 buah tabung reaksi beri label A, B, dan C. 2. Isi masing-masing dengan 2 ml larutan peroksida 3. Tiga tabung reaksi lagi isi masing-masing dengan eksktrak hati, jantung dan kentang sebanyak 2 ml 4. Tuangkan tabung reaksi berisi ekstrak hati ke tabung A, ekstraks jantung ke tabung B dan .ekstraks kentang ke tabung C, kemudian tutup lubang tabung dengan ibu jari

5. Amati buih yang terbentuk 6. Uji masing-masing tabung dengan menggunakan bara api yang dibuat

dari sebatang lidi. perhatikan apakah bara berupa api menjadi nyala api atau sebaliknya menjadi padam. Jika menyala beri tanda + jika padam beri tanda 7. catat hasil pengamatanmu pada tabel hasil pengamatan 8. Bandingkan tabung reaksi mana yang menghasilkan buih paling banyak dan tabung reaksi mana yang menghasilkan buih paling sedikit. Faktor pH1. Siapkan 3 tabung reaksi dan beri label A, B dan C 2. Isi masing-masing tabung dengan 2 ml larutan peroksida 3. Tiga tabung lagi isi masing-masing dengan ekstraks hati, jantung

dan kentang sebanyak 2 ml.4. Masukkan larutan HCL sebanyak 7 tetes kedalam masing-masing

tabung, dan kocok hingga ....larut.5. Tuangkan masing-masing tabung berisi eksktrak ke dalam tabung A,

6.

7. 8.

9.

B dan C amati perubahan yang terjadi Uji masing-masing tabung dengan menggunakan bara api yang dibuat dari sebatang lidi. perhatikan apakah bara berupa api menjadi nyala api atau sebaliknya menjadi padam. Jika ....menyala beri tanda + jika padam beri tanda Catat hasil pengamatanmu pada tabel hasil pengamatan Bandingkan tabung reaksi mana yang menghasilkan buih paling banyak dan tabung reaksi ....mana yang menghasilkan buih paling sedikit. Lakukan langkah 1-8 tetapi gunbakan larutan NaHCO3 10% Tabel hasil pengamatan No Perlakuan Ekstrak hati 1 keadaan normal 2 keadaan asam 3 keadaan basa 4 konsentrasi substrat Ekstrak jantung Ekstrak kecambah

Pertanyaan. 1. Berdasarkan data di atas, perlakuan manakah yang paling banyak menghasilkan gelembung gas? mengapa demikian? 2. Apakah peranan enzim katalase? 3. Bandingkan jumlah gelembung yang dihasilkan antara 3 ekstraks hati, jantung dan kentang pada kondisi normal, manakah yang

menghasilkan gelembung atau buih paling banyak? berikan argumentasimu 4. Mengapa ekstraks hati dalam suasana basa masih menghasilkan buh atau gelembung gas yang masih banyak? jelaskan pendapatmu 5. Bagaimanakah keadaan gelembung gas pada masing-masing ekstraks hati, jantung dan kentang setelah dipanaskan? 6. Apa saja yang mempengaruhi kerja enzim katalase berdasarkan hasil percobaan! 7. Di dalam sel yang hidup dihasilkan peroksida (H2O2), dari peristiwa apakah dihasilkannya zat tersebut? dan apakah yang akan terjadi biladi dalam sel tidak ada enzim katalase? 8. Jelaskan komponen yang menyusun enzim ! 9. Berdasarkan hasil eksperimen di atas sebutkan sifat-sifat enzim! 10. Sebutkan bagaiman cara kerja enzim dalam memecah substrat!

Kegiatan 2. Fotosintesa Pendahuluan Fotosintesis merupakan proses sintesis senyawa organik dari senyawa an organic dengan bantuan energy cahaya matahari. Secara sederhana 6 CO2 + 6 H2O C6H12 O6 reaksi kimianya sebagai berikut: + 6 O2 CO2 dan H2O merupakan bahan dasar fotosintesis yang diambil dari lingkungan. CO2 diambil dari udara sedangkan H2O diambil dari dalam tanah. Tujuan percobaan: untuk membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan gas oksigen dan fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa factor

Alat dan bahan 1. 2. 3. 4. 5. 6. Gelas kimia ukuran 100 ml Corong kaca kecil Tabung reaksi Thermometer Bascom plastic /ember kecil Es

7. Air panas 40 0C 8. NaHCO3

9. KOH 10. Kawat 11. Tumbuhan hydrilla verticilata (tumbuhan air untuk aquarium) Cara kerja: 1. Rangkailah alat dan bahan seperti gambar dibawah ini sebanyak 5 perangkat, dengan catatan tabung reaksi harus dalam keadaan penuh berisi air (jangan ada rongga udara).

2. Perangkat pertama langsung letakkan di tempat yang terkena cahaya

matahari penuh, perangkat kedua kedalam gelas kimia tambahkan NaHCO3, pada perangkat ke tiga tambahkan es batu, pada perangkat ke empat tambahkan air panas hingga suhu air 40oC, perangkat terakhir diletakkan di tempat teduh (di ruang laboratorium) 3. Amati setelah 20 menit, catat hasil pengamatan pada table hasil pengamatan N o 1 2 Perlakuan Tabel Hasil pengamatan Waktu Suhu Gelembung *)

Tempat teduh Cahaya matahari langsung 3 Cahaya langsung + air hangat 4 Cahaya langsung + es 5 Cahaya langsung + 5 gr NaHCO3 Keterangan: - bila tidak ada +++ Bila banyak + bila sedikit ++++ Bila banyak sekali

++ bila sedang Pertanyaan1. Berdasarkan kegiatan di atas, tentukan:

2. 3. 4. 5. 6.

7. 8.

a. Variable; manipulasi b. Variable respons c. Variable kontrol Perlakuan mana yang yang menghasilkan gelembung udara lebih banyak? Mengapa? Perlakukan mana yang menghasilkan gelembung udara paling sedikit? Mengapa? Apakah tujuan penggunaan senyawa NaHCO3 pada perlakuan bomer 5? Jelaskan berdasarkan hasil percobaan setelah dibandingkan dengan perlakuan no. 2? Gelembung gas apakah yang dihasilkan dari percobaan tersebut? Bagaimana cara membuktikannya? Berdasarkan banyak sekitnya gelembung gas yang dihasilkan dari tiap-tiap perangkat eksperimen, urutkanlah dari yang menghasilkan gelembung gas besar ke yang menghasilkan gelembung gas paling sedikit! Berdasarkan kegiatan di atas tentukan factor apakah yang mempengaruhi proses fotosintesis? Berdasarkan eksperimenmu factor manakah yang paling efektif untuk berlangsungnya proses fotosintesis?

Kegiatan 3. Fermentasi Alkohol Pendahuluan Respirasi anaerob (fermentasi) adalah respirasi yang terjadi dalam keadaan ketersediaan oksigen bebas. Asam piruvat yang merupakan produk glikolisis jika dalam keadaan ketiadaan oksigen bebas akan diubah menjadi alkohol atau asam laktat. Dalam percobaan ini akan kita pelajari produk fermentasi alkohol yang dilakukan oleh Saccharomyces cerevisiae (ragi) dengan reaksi kimia: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + energi

Tujuan: Mengetahui / mengidentifikasi hasil dari proses fermentasi alkohol. Alat dan Bahan: a. Elemeyer / botol aqua 4 buah b. Pipa plastik / sedotan c. Termometer d. Timbangan e. Glukosa f. Ragi / fermipan g. Air kapur h. PP (Phenoptalein) i. Malam / plastisin Cara Kerja 1. Ambil 4 buah labu erlenmeyer yang masing-masing ditutup dengan tutup gabus yang diberi lubang. 2. Dua botol pertama beri label IA dan IB, dua botol yang lain dengan label IIA dan IIB. 3. Isi botol: IA : 30 % larutan glukosa + fermipan (buat agak kental) Air yang digunakan hangat kuku IB : Air kapur + PP IIA : 30% air gula IIB : Air kapur + PP

4.

5. 6. 7.

Tutup keempat botol aqua, beri satu sedotan / pipa di setiap botol A, kemudian ambil dua sedotan yang disambungkan / satu pipa kemudian masukkan ujung yang satu ke botol A dan yang lain ke botol B. Agar lebih rapat, lapisi tutup botol yang telah dimasukki sedotan / pipa dengan plastisin. Biarkan selama 20 menit. Amati dan catat perubahan yang terjadi.

Tabel Pengamatan Tabung Tabun gA Tabun gB Tabun gA Tabun gB Indikasi Warna Bau Suhu Gelemb ung Warna Warna Bau Suhu Gelemb ung Warna Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan

I

II

Kesimpulan

Topik Utama: Energy Enzim Anabolisme Fotosintesa Kemosintesa Katabolisme Respirasi aerob Fermentasi

Energi

Gambar 1: transformasi energy di ekosistem.

Transformasi energy di dalam ekosistem dapat anda pelajari pada gambar 1 disamping. Sumber energy utama adalah cahaya matahari. Tumbuhan hijau (produsen) dan organism autotrop llain memanfaatkan cahaya untuk memproduksi makanan melalui proses fotosintesa. Energy cahaya oleh tumbuhan diubah menjadi energy

kimia dalam bentuk glukosa. Makhluk heterotrop bergantung pada produsan sebagai sumber energy berupa makanan. Di dalam tubuh makanan dioksidasi untuk menghasilkan energy berupa ATP (adenosine triphosphat). ATP merupakan paket energy kimia yang berenergi tinggi dalam bentuk energy fosfat. ATP digunakan untuk berbagai aktivitas kehidupan, misalnya: kontraksi otot, pembelahan sel, proses sintesis, konduksi impuls, ect). Sebagian energy dilepas ke lingkungan sebagai panas. Oksidasi-reduksi adalah transfer energi antar molekul dalam bentuk elektron. Molekul yang kehilangan elektron teroksidasi, sedangkan reduksi adalah molekul yang memperoleh tambahan electron.

CONTOH: NADH adalah pembawa energi umum dalam sel. Dalam persamaan di bawah ini, melalui reaksi kimia dengan hidrogen (2H), NAD + dioksidasi menjadi NADH, sedangkan hidrogen direduksi menjadi ion hidrogen (H +). Dalam proses tersebut, energi ditransfer dari hidrogen menjadi NADH. Reaksi ini juga dapat terjadi pada arah sebaliknya, + dengan NADH yang 2H NAD + + dikurangi menjadi + H + dan ion hidrogen menjadi NADH NAD teroksidasi menjadi hidrogen.

Reaksi endergonik menyimpan energi di dalam molekul karena reaktan memiliki sedikit energi bebas daripada produk. Reaksi ini memerlukan masukan energi. CONTOH: Produksi glukosa dari karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) adalah reaksi endergonik karena membutuhkan input energi.6CO2 + 6H2O + energi (glukosa) + 6O2 C6H12 O6

Reaksi Eksergonik adalah reaksi melepaskan energi, meninggalkan reaktan dengan energi bebas lebih dari produk. CONTOH: Pemecahan glukosa menjadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O)

C6H12 O6 (glukosa) energi

6O2 6CO2 + 6H2O +

adalah reaksi eksergonik karena hasil dalam pelepasan energi. Karena reaksi ini melepaskan energi, tidak dapat terjadi pada arah sebaliknya.

DI bawah ini adalah grafik yang mengganbarkan reaksi endergonik dan eksergonik

Gambar 2: Perbandingan reaksi endergonik dan eksergonik

ATP

(Adenosine Triphosphate) ATP disebut sebagai "mata uang energi sel" karena dibutuhkan untuk kebanyakan reaksi yang terjadi dalam sel. ATP terdiri dari gula ribosa, sebuah adenine (sejenis nukleotida), dan rantai dari tiga gugus fosfat. Kelompok fosfat kedua dan ketiga bisa dipecah untuk menghasilkan ADP (adenosine difosfat), sebuah gugus fosfat bebas (P), dan sejumlah besar energi yang untuk reaksi endergonik.

digunakan

Enzim Reaksi eksergonik memerlukan masukan awal kecil dari energi, yang disebut energi aktivasi, sebelum reaksi tersebut dapat dilanjutkan. Enzim adalah protein yang menurunkan energi aktivasi reaksi. Sisi aktif dari enzim berikatan dengan reaktan (juga disebut substrat). Reaksi kimiaGambar 3: Grafik hubungan antara kebutuhan energi aktivasi pada reaksi kimia tanpa dan dengan bantuan enzin

tidak menggunakan atau mengubah enzim. Setelah reaksi terjadi, produk dilepaskan, dan enzim bebas untuk mengkatalisis reaksi lainnya.

Gambar 4: Reaksi Enzim Substrat

1.

Komponen Enzim

2.

Jenis-jenis enzim Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu: 1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi, contoh: katalase 2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia, contoh: peptidil transferase 3. Hidrogenase , enzim yang berperan dalam penambahan atom hydrogen. 4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air, contoh: amylase, lipase. peptidase 5. Ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih 6. Desmolase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa, contoh: deaminase, dekarboksilase Sifat Enzim 1) Sebagai Biokatalisator Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisatoR. Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi. Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel dan di luar sel

3.

2)

Enzim menurunkan energi aktivasi Enzim mengkatalis reaksi dengan

meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan

energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi)

3)

4)

Enzim merupakan protein Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim. Pada suhu rendah enzim tidak aktif (inaktif). Aplikasi dalam kehidupan adalah penyimpanan bahan makanan dalam lemari pendingin agar tetap segar tidak busuk oleh bakteri pembusuk. Enzim bekteri pembusuk tidak aktif pada suhu rendah. Enzim bekerja spesifik Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa

4.

Aktifitas enzim Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim 1) Suhu Reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 35o C. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan. 2) Logam berat Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. 3) Logam Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe.

4) pH

Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.

Gambar 5: Kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH

5) Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja, waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin sedikit, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans. 6) Faktor dalam (faktor internal) Vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh,

demikian sebaliknya. Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh.7) Keberadaan Aktivator dan inhibitor

Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim dengan substrat. Inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat. Ada dua macam inhibitor yaitu: a. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim. b. Inhibitor non kompetitif Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim c. Inhibitor umpan balik (Feed back) Hasil suatu reaksi kimia dapat menjadi inhibitor umpan balik bila sudah cukup atau sesuai kebutuhan. Hasil akhir reaksi kima itu akan menghentikan enzim dengan menempati sisi alisterik enzim, sehingga enzim terkunci atau inaktif. Pengaturan alostrerik enzim dapat dilihat pada gambar 6. 5. Pengaturan alosterik enzim

Gambar 6: Pengaturan alosterik enzim

Reaksi enzim substrat

6.

Cara Kerja inhibitor enzyme Kehadiran molekul lain dapat menghambat enzim. Inhibitor enzim antara lain:

1)

Inhibitor kompetitif terjadi ketika inhibitor berikatan dengan sisi aktif enzim. Dengan sisi aktif sudah diduduki, enzim tidak dapat berikatan dengan substrat.2)

Inhibitor non kompetitif terjadi ketika inhibitor berikatan dengan sisi alosterik (siisi selain dari sisi aktif) dan merubah bentuk enzim sehingga tidak ada ikatan lagi dengan substrat.

Gambar 7: Contoh inhibitor kompetitif

CONTOH: Inhibitor sering digunakan sebagai obat, dalam banyak kasus untuk mencegah reaksi merugikan pada organisme. Aspirin, misalnya, menghambat enzim yang menyebabkan rasa sakit dan peradangan. Namun, inhibitor juga bisa beracun. Sianida adalah racun mematikan karena oxidase kompetitif menghambat sitokrom, enzim yang terlibat dengan respirasi selular.3)

Inhibitor umpan balik:

METABOLISME

Gambar 8 Proses metabolisme yang menunjukkan hubungan antara katabolisme dan anabolisme

ANABOLISME (SINTESIS) Proses penyusunan senyawa organic kompleks dari molekul yang lebih sederhana. Dua proses yang termasuk anabolisme yaitu fotosintesis dan kemosintesis. FOTOSINTESIS 1. Komponen yang dibutuhkan 1. Matahari(merah-nila)

2.

Fotosistem 1) Kumpulan pigmen pelengkap cahaya 2) Jenis: P700/PI dan P680/PI 3) Pigmen: klorofil a, klorofil b, karotenoid 4) Protein career a. PC (Plasto Cyanin) b. PQ (Plasto Quinon) c. Cytokrom d. FD (Feredoxin)

2. Tipe Reaksi a. Reaksi Terang 1) Hanya bereaksi jika ada cahaya 2) Bereaksi di Grana(kumpulan tylakoid) 3) Dibagi 2 fase, siklik dan non siklik Fase siklik(P700) - menghasilakn ATP Fase non siklik(P680) - menghasilkan O2, ATP, NADPH b. Reaksi gelap (calvin cycle) Ada tidaknya cahaya tetap bereaksi Membutuhkan Rubisco, ATP, NADPH, RuBP Karboxilase Terjadi di Stroma/matrix kloroplas 3. Konsep-konsep Penting Reaksi Terang Fotosintesa Tahap pertama dari system fotosintesis adalah reaksi terang

Reaksi ini memerlukan molekul air Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan biru Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP sintase. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat. Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II(P.680) Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron.

Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen. Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680) menghasilkan Oksigen dan ATP Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2. ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana

Fotofosforilasi Siklik Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I. Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I.

Gambar 9: Reaksi siklik

Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari, membuat elektron-elektron di P700 menjadi aktif karena rangsangan dari luar elektron yang terbentuk itu kemudian keluar menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron. Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya. Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron pada fotosistem P 700 itu Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP. Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya lagi Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme fotoautotrof.

Fotofosforilasi Nonsiklik Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II. Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.

Gambar 10: Realsi Non Siklik

Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-. Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas. Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer. Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi. Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700. Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z". Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP. Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari. Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air. Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi: NADP+ + H+ + 2e- > NADPH NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau reaksi gelap.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut FOTOFOSFORILASI SIKLIK Hanya melibatkan fotosistem I Menghasilkan ATP Tidak terjadi fotolisis air FOTOFOSFORILASI NONSIKLIK Melibatkan fotosistem I dan II Menghasilkan ATP dan NADPH Terjadi fotolisis air untuk menutupi kekurangan elektron pada fotosistem II

Reaksi Gelap Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi CalvinBenson. Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2 dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil

6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA). Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat). Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C. Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6). 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP) Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP), RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO2 lagi , begitu setrusnya.

Gambar 11: Siklus Calvin-Benzon (Daur C3)

Reaksi gelap ini menghasilkan APG (asam fosfogliserat), ALPG (fosfogliseraldehid), RuDP (ribulosa difosfat), dan glukosa (C6H12O6). Dalam fotosynthesis kebutuhan karbon dioksida (CO2) pada reaksi gelap , akan dipenuhi dari udara yang masuk melalui stomata tanaman. Pada kebanyakan tanaman, fotosintesis berfluktuasi sepanjang hari bergantung stomata membuka dan menutup. Biasanya, stomata terbuka di pagi hari, menutup pada tengah hari, membuka kembali di sore hari, dan menutup lagi di malam hari.

4.

Faktor Pembatas Fotosintesis Faktor penentu laju fotosintesis

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis:1) Intensitas cahaya

Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.2) Konsentrasi karbon dioksida

i.

Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.3) Suhu

i.

Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

4) Kadar air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.5) Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) i.

Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.6) Tahap pertumbuhan

Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh. Dengan terbentuknya Glukosa sebagai hasil akhir fotosintesis, akan diubah menjadi amylum dan kemudian dimanfaatkan menjadi berbagai bentuk karbohidrat . Karbohidrat dikelompokkan menjadi berbagai bentuk yaitu berdasarkan gugus gulanya. dan tentu secara pasti apapun bentuknya karbohidrat itu mutlak berasal dari hasil fotosintesis tumbuhan. 1) Berdasar panjang rantai karbon, karbohidrat dibagi 3, yaitu: 2) Monosakarida. Merupakan karbohidrat yang tidak bisa dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana dibagi menjadi triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, heptosa. Heksosa dalam tubuh antara lain glukosa, galaktosa, fruktosa dan manosa.3) Oligosakarida. Menghasilkan 2 - 6 monosakarida melalui

hidrolisis. Oligosakarida yang penting dalam tubuh adalah disakarida yang menghasilkan 2 monosakarida jika dihidrolisis, contoh disakarida antara lain: sukrosa (gula pasir), laktosa (gula susu), dan maltosa (gula gandum). Hidrolisis sukrosa menghasilkan glukosa dan fruktosa. Hidrolisis laktosa menghasilkan galaktosa dan glukosa. Hidrolisis maltosa menghasilkan dua molekul glukosa.4) Polisakarida. Menghasilkan lebih dari 6 monosakarida melalui

hidrolisis. Contoh: pati, glikogen, selulosa, dekstrin. 5. Fotorespirasi

Ketika enzim Rubisco menggabungkan oksigen, daripada CO2, menjadi molekul organik, tanaman menciptakan energi melalui proses fotorespirasi. Fotorespirasi terjadi paling sering pada daerah kering di mana tanaman harus menutup stomata mereka untuk mencegah hilangnya air ke udara. Hal ini menyebabkan penumpukan kadar oksigen dalam daun, yang membuat Rubisco lebih mungkin untuk mengikat dengan oksigen. Fotorespirasi tidak efisien dan merugikan tanaman karena mengkonsumsi lebih ATP untuk menghasilkan setiap molekul gula 3-karbon, yang mengarah ke tarif yang lebih rendah metabolisme dari fotosintesis. Tanaman dibagi menjadi tiga kategori yang berbeda tergantung pada metode mereka melaksanakan fotosintesis: C3 jalur, jalur CAM, dan jalur C4. Mode ini fotosintesis berbeda dalam bagaimana mereka beradaptasi dengan masalah fotorespirasi. Tanaman C3 Fotorespirasi merupakan masalah utama bagi tanaman C3 karena mereka tidak memiliki adaptasi khusus untuk mengurangi proses. Keadaan tumbuhan ini diperburuk bila hidup di tempat yang panas, iklim kering, di mana fotorespirasi akan meningkat karena suhu tinggi. Akibatnya, tanaman C3 jarang ditemukan dalam iklim ini. Kebanyakan tanaman, termasuk gandum, barley, dan bit gula, adalah tumbuhan C3. Tanaman CAM CAM (crassulacean acid metabolism) adalah tanaman yang mampu mengurangi fotorespirasi dan menghemat air dengan membuka stomata mereka hanya pada malam hari. CO 2 masuk melalui stomata dan disintesis menjadi asam organik, yang kemudian disimpan dalam vakuola sel. Pada siang hari, memecah asam untuk menghasilkan CO2 untuk digunakan dalam siklus Calvin. Melalui pembukaan dan penutupan stomata secara periodik, tanaman CAM menjaga konsentrasi CO2 lebih tinggi daripada O2, meminimalkan tingkat fotorespirasi. tanaman CAM, seperti kaktus dan nanas, yang paling umum di lingkungan kering. Tanaman C4 Tumbuhan C4 menggunakan enzim PEP karboksilase untuk mengambil CO2 dari kloroplas di sel mesofil. CO2 kemudian

dikirim ke struktur khusus yang dikenal sebagai sel-sel seludang berkas pengangkut, dan masuk ke siklus Calvin. Contoh tumbuhan C4 adalah jagung dan tebu, adalah biasa dalam lingkungan yang panas .

Gambar 12: Jalur Hath-Slack pada Tumbuhan C4

KEMOSINTESIS Kemosintesis merupakan reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya, gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi. Kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Menurut Campbell et al. (2002), prokariota paling awal adalah organisme kemoautotrof yang mendapatkan energi dari bahan kimia anorganik dan menghasilkan energinya sendiri dan bukannya menyerap ATP. Hal ini disebabkan Hidrogen sulfide (H2S) dan senyawa besi (Fe2+) sangat

berlimpah di bumi purbakala, dan sel-sel primitive kemungkinan mendapatkan energi dari reaksi melibatkan senyawa tersebut. Beberapa arkhaea modern saat ini dapat bertahan hidup pada sumber mata air panas yang mengandung sulfur dan melakukan reaksi kimia yang membebaskan energi. FeS + H2 S FeS2 + H2 + energi bebas

Protein membrane pada prokariota awal kemungkinan menggunakan sebagian energi bebas yang dihasilkan untuk memecahkan produk H2 menjadi proton dan electron serta menghasilkan suatu gradient proton sepanjang membrane plasmanya. Dalam bentuk primitive kemiosmosis, gradient tersebut kemungkinan dapat menyebabkan terjadinya sintesis ATP. Campbell et al. (2002), melaporkan percobaan yang dilakukan oleh Van Niel pada tahun 1930-an untuk mengamati proses fotosintesis pada bakteri yang membuat karbohidratnya dari CO2 tetapi tidak melepaskan O2, menyimpulkan bahwa pada bakteri tersebut CO2 tidak terurai menjadi karbon dan oksigen. Satu kelompok bakteri menggunakan hydrogen sulfide (H2S) dan bukannya air untuk fotosintesis, dan menghasilkan titik sulfur (belerang) warna kuning sebagai produk limbah dengan persamaan kimianya: CO2 + 2H2S CH2O + H2O + 2S

Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (Thiobacillus) dan bakteri nitrogen (Nitrosomonas dan Nitrosococcus). Banyak mikroorganisme di daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari satu molekul karbon. Dua kategori dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan H2 (yang mengawali produksi metana, CH4) dapat menjadi cukup besar untuk menjalankan produksi biomassa. Kemungkinan lain, dalam banyak lingkungan laut, energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi O2 yang mereka butuhkan (Isnan, 2007). Bakteri nitrogen, seperti Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi hasil dengan cara mengoksidasi NH3 yang telah bereaksi dengan CO2 dan membentuk amonium karbonat ((NH4)2CO3).

(NH4)2CO3 + O2

2 HNO2 + CO2 + Energi

Jenis bakteri lain yang mampu melaksanakan kemosintesis antara lain Nitrobacter. Bakteri ini mampu mengoksidasi senyawa nitrit dalam mediumnya. Hasilnya adalah senyawa nitrat dan membebaskan energi yang akan dipergunakan untuk menyintesis senyawa organik. Ca(NO2)2 + O2 Ca(NO3)2 + Energi

KATABOLISME (ANALISIS) Proses pemecahan/pembongkaran senyawa organic kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana. Dua proses yang termasuk katabolisme yaitu respirasi aerob sel dan fermentasi. RESPIRASI SELULER Hukum termodinamika menyatakan bahwa energy tidak ndapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi energy mengalami perubahan bentuk, organisme harus memperoleh energi dari lingkungan dalam bentuk makanan atau radiasi matahari. Proses konversi energi menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh sel disebut metabolisme sel. Dua proses metabolisme sel yang dilakukan oleh kebanyakan organisme adalah respirasi selular dan fotosintesis. respirasi sel mengubah energi kimia dari makanan, terutama glukosa, dengan bentuk yang lebih bisa digunakan yaitu ATP. Sebuah molekul glukosa dibongkar menghasilkan C6H12 O (glukosa) + 6O + 36-38ADP + 36-38P 6CO2 sekitar 36-38 6 ATP. Respirasi2 sel adalah suatu proses panjang yang + 6H2O + 36-38 ATP

melibatkan banyak reaksi yang terjadi di berbagai bagian sel. Seluruh proses, dapat diringkas dalam satu rumus kimia:

Tidak ada transfer atau penggunaan energi adalah 100 persen efisien. Beberapa energi selalu hilang ke lingkungan dalam bentuk panas. respirasi seluler adalah sangat efisien untuk proses biologis, namun demikian, hanya 40 persen dari energi dalam glukosa diubah menjadi ATP. Respirasi sel terdiri dari empat tahap: 1. Glikolisis 2. Oksidasi piruvat 3. Siklus Krebs 4. Rantai transpor elektron

1.

Glikolisis Tahap pertama dari respirasi selular, adalah glikolisis, berlangsung secara anaerob di sitosol. Glikolisis mengkonversi glukosa menjadi dua molekul piruvat, senyawa penyimpan energi yang akan diekstraksi dalam siklus Krebs. Glikolisis menghasilkan keuntungan bersih sebesar 2 ATP dan 2 NADH. Gambar di bawah menunjukkan konversi glukosa menjadi dua molekul piruvat.

Kesimpulan Hasil glikolisis: 1. 2 Piruvat 2. 2 NADH 3. 2 ATP

2.

Oksidasi Piruvat (dekarboksilasi oksidatif) Pada tahap kedua respirasi seluler adalah oksidasi piruvat, dua molekul piruvat dioksidasi dan diubah menjadi molekul asetil KoA. Reaksi ini terjadi di matriks mitokondria dan menghasilkan 1 NADH per piruvat, dengan total 2 NADH per glukosa. Karbon dioksida juga dirilis dalam reaksi ini.Kesimpulan Hasil dekarboksilasi oksidatif: 2 asetil koA 2 NADH 2 CO2

3.

Kesimpulan Siklus Krebs Siklus Krebs adalah tahap ketiga dari respirasi selular dan itu terjadi di dalam matriks mitokondria. Siklus KrebsHasil Siklus setiap proses asetil KoA untuk menghasilkan 3 NADH, 1 FADH2, danKrebs: untuk total 6 NADH, 1 ATP, 2 KoA 2 FADH2, 2 ATP dan 4 CO2 per glukosa. 6 NADH 2 FADH2 4 CO2 2 ATP

Gambar 13: Siklus Krebs

4.

Rantai Transportasi Elektron Rantai transpor elektron adalah serangkaian molekul yang melekat pada membran dalam mitokondria (Cristae). Pada tahap akhir respirasi seluler, 10 NADH dan 2 molekul FADH2 yang dihasilkan dari tiga tahap reaksi sebelumnya akan memberikan atom H ke oksigen untuk membentuk molekul air. Inilah respirasi aerob yang mana oksigen dibutuhkan sebagai akseptor electron terakhir. ATP yang dihasilkan antara 32-34 molekul. Produksi 32-34 ATP dari NADH dan FADH2 dalam rantai transpor elektron membutuhkan langkah-langkah berikut: Pembawa elektron NADH dan FADH2 antar-jemput ke membran dalam mitokondria. NADH dan FADH2 menyumbangkan elektron untuk yang pertama dalam serangkaian protein membran. Setiap protein menggunakan energi dalam elektron untuk memompa H+ ke ruang antarmembran dari mitokondria sebelum elektron diteruskan ke akseptor berikutnya. Reseptor elektron terakhir adalah O2, yang menggabungkan dengan dua proton,H+, untuk membentuk air. Dengan memompa H+ ke ruang antarmembran, rantai transpor elektron menyebabkan gradien konsentrasi yang tinggi di ruang antar membran. Aliran H+ menuruni gradiennya melalui ATP sintase, protein membran yang mengkatalisis produksi ATP dari ADP.

Gambar 14: Sistem Transpor Elektron

Chemiosmosis Persamaan proses yang terjadi di membrane dalam mitokondria dan kloroplas adalah reaksi kimia yang disebut kemiosmosis. Kemiosmosis terjadi karena perbedaan gradient konsentrasi H+ antara ruang antar membrane dengan matriks mitokondria untuk di mitokondria dan antara lumen di dalam grana dengan stroma di kloroplas. Dikedua membrane ini terjadi sintesis ATP, dan molekul yang bertugas dalam hal ini adalah kompleks ATP-Synthase. Ketika H+ menuruni gradiennya melalui ATP-synthase maka panas yang dibebaskan digunakan oleh ADP untuk mengikat P energy rendah menghasilkan ATP berenergy tinggi. Perbedaan terletak pada arah aliran H+. Di mitokondria H+ bergerak dari ruang antar membrane (bagian luar) menuju matriks mitokondria (dalam), sedang di kloroplas H+ bergerak dari lumen (bagian dalam) ke stroma (luar). Pembentukan ATP di mitokondria disebut fosforilasi oksidasi, sedangkan di kloroplas disebut fotofosforilasi yang terjadi melalui reaksi siklik dan non siklik.

CHEMIOSMOSIS

M I T O C H O N D R I A

C H L O R O P L A S T

Gambar 15: Perbandingan reaksi transport elektron di membran dalam mitokondria dan kloroplas

Bagaiman dengan lemak dan protein? Apakah mengalami proses seperti glukosa? Jawabannya Ya. Pelajari gambar di bawah ini!

Sumber: metabolism.gif

http://2.bp.blogspot.com/

Gambar 16: Metabolisme protein, karbohidrat, dan asam lemak

No

1

Tabel ikhtisar proses respirasi seluler Tahapan Tempat Aksept Hasil or Elektro n Glikolisis Sitoplasma NAD 2 piruvat, 2 NADH, 2ATP

2 3 4

Dekarboksila si Oksidasi Siklus Krebs Sistem Transpor Elektron

Matriks Mitokondria Matriks Mitokondria membrane dalam mitokondria

NAD NAD FAD O2

2 asetil KoA, 2 NADH, 2 CO2 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2, 2 ATP, 2 KoA 12 H2O, 32-34 ATP

FERMENTASI Sel eukariotik juga dapat menghasilkan ATP melalui fermentasi. Fermentasi jauh kurang efisien dibandingkan empat tahapan respirasi selular yang dijelaskan di atas, namun memungkinkan sel untuk terus memproduksi ATP ketika oksigen tidak tersedia. Fermentasi dimulai dengan glikolisis, banyak cara yang sama bahwa respirasi selular dimulai. Setelah glikolisis, ada dua cara umum di mana fermentasi dapat dilanjutkan: 1. Fermentasi alkohol. Minuman fermentasi: asam piruvat diubah menjadi digunakan gist (yeast) biasanya Saccharomyces cereviceae. 2. Fermentasi asam laktat: etanol.

Asam piruvat diubah menjadi laktat. Fermentasi asam laktat oleh sel otot dan bakteri. CONTOH: Asam laktat yang berkumulasi di jaringan otot menimbulkan kelelahan pada otot. Sehabis berolah raga napas seseorang tersengal-sengal disebabkan karena timbunan asam laktat. Bila timbunan asam laktat di otot banyak dapat menyebabkan kejang otot (kram otot). Asam laktat akan berkurang atau hilang membutuhkan oksigen yang cukup untuk mengoksidasi asam laktat tersebut menjadi molekul air (H2O) dan karbondioksida (CO2).

Fermentasi Alkohol Hasil: 2 CO2 2 ATP 2 NAD+ 2 Etanol (C2H5OH)

Fermentasi Asam Laktat Hasil: 2 ATP 2 NAD+ 2 Asam Laktat (C3H6O3)