11

22

Kegunaan energi kimia Kegunaan energi kimia dalam seldalam sel BIOSINTESISBIOSINTESIS KONTRAKSI DAN GERAKANKONTRAKSI DAN GERAKAN TRANSPOR AKTIFTRANSPOR AKTIF TRANSFER BAHAN GENETIKTRANSFER BAHAN GENETIK

33

Dari makanan.Dari makanan. Energi yang diekstrak dari Energi yang diekstrak dari

makanan digunakan untuk makanan digunakan untuk memberi energi gugus fosfat memberi energi gugus fosfat agar dapat membentuk ATP.agar dapat membentuk ATP.

Dari mana energinya?

44

ATP memiliki energi yang ATP memiliki energi yang dapat dilepaskan dengan dapat dilepaskan dengan mudah melalui pemutusan mudah melalui pemutusan ikatan pada fosfat ketiga.ikatan pada fosfat ketiga.

Energi yang dilepaskan Energi yang dilepaskan digunakan untuk menjalankan digunakan untuk menjalankan proses-proses kehidupan.proses-proses kehidupan.

ATP (Adenosin Tri ATP (Adenosin Tri Fosfat)Fosfat)

55

Pembebasan fosfat ketiga Pembebasan fosfat ketiga mengubah ATP menjadi molekul mengubah ATP menjadi molekul yang memiliki 2 gugus fosfat yang memiliki 2 gugus fosfat ( ADP).( ADP).

ADP dapat membentuk ATP ADP dapat membentuk ATP kembali bila terdapat gugus kembali bila terdapat gugus fosfat dan energi. fosfat dan energi.

ATP (Adenosin Tri ATP (Adenosin Tri Fosfat)Fosfat)

66

p p p

ATP energikeluar

energimasuk

p p p p p p

Tanjakan energi

P + ADP P + ADP

77

■ Bagaimana makanan diubah Bagaimana makanan diubah menjadi energi? menjadi energi?

■ Apakah nutrisi yang berbeda Apakah nutrisi yang berbeda diekstrak energinya melalui diekstrak energinya melalui cara yang berbeda? cara yang berbeda?

Memperoleh Energi dari Memperoleh Energi dari MakananMakanan

88

MetabolismeMetabolismeNUTRISI

PENGHASILENERGI

KarbohidratLemakProtein

HASIL AKHIRRENDAH ENERGI

CO2H2ONH3

MAKRO-MOLEKUL

SELPolisakarida

LipidaProtein

Asam Nucleat

MOLEKUL PREKURSOR

Asam AminoGula

Asam LemakBasa Nitrogen

Katabolisme

ENERGIKIMIA

ATPNADH/NADPH

FADH2

Anabolisme

99

Tiga tahap Tiga tahap katabolismekatabolisme

1. DEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR MENJADI MOLEKUL “BUILDING BLOCK”

2. DEGRADASI MOLEKUL “BUILDING BLOCK” MENJADI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI

3. DEGRADASI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI MENJADI SENYAWA HASIL AKHIR YANG SEDERHANA

1010

MOLEKUL “BUILDING

BLOCK”MOLEKUL

BESAR

Katabolisme tahap IKatabolisme tahap I

Protein

Polisakarida

Lipida

Asam amino

Glukosa

Gliserol, Asam Lemak

1111

HASILUMUM

DEGRADASIMOLEKUL

“BUILDING BLOCK”

Katabolisme tahap IIKatabolisme tahap II

Asam amino

Glukosa

Gliserol, Asam Lemak

Asam Piruvat Asetil ko-A

1212

HASIL AKHIR YAN

SEDRHANAHASIL UMUM

Katabolisme tahap IIIKatabolisme tahap III

Asam Piruvat

Asetil ko-A

CO2

H2O

1313

Katabolisme GlukosaKatabolisme Glukosa

1414

Terjadi di sitoplasma.Terjadi di sitoplasma. Memotong 1 molekul gula berkarbon Memotong 1 molekul gula berkarbon

6 menjadi 2 molekul gula berkarbon 6 menjadi 2 molekul gula berkarbon 3 (asam piruvat adalah hasil akhir).3 (asam piruvat adalah hasil akhir).

Tidak menghasilkan banyak energi Tidak menghasilkan banyak energi (hanya dihasilkan 2 ATP), tetapi (hanya dihasilkan 2 ATP), tetapi dapat berlangsung sangat cepat dan dapat berlangsung sangat cepat dan tidak membutuhkan oksigen tidak membutuhkan oksigen (anaerobik).(anaerobik).

GlikolisisGlikolisis

1515

glukosa

glukosa 6-fosfat

fruktosa 6-fosfat

fruktosa 1,6-difosfat

ADP

ADPATP

ATP

1616

fruktosa 1,6-difosfat

gliseraldehida 3-fosfat

Asam 1,3-difosfogliserat

2 NADH + 2 H+2 NAD+ + 2 P

2 ADP

2 ADP

2 ATP

2 ATP

Asam piruvat

Asam 3-fosfogliserat

1717

Beberapa bakteri dan jasad eukaryot Beberapa bakteri dan jasad eukaryot hanya menggunakan Glikolisis hanya menggunakan Glikolisis sebagai cara untuk memperoleh sebagai cara untuk memperoleh energi. energi.

Fermentasi alkohol yang dilakukan Fermentasi alkohol yang dilakukan khamir pada keadaan tanpa oksigen khamir pada keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi mengubah asam piruvat menjadi alkohol.alkohol.

Fermantasi asam laktat yang terjadi Fermantasi asam laktat yang terjadi di banyak sel jaringan hewan pada di banyak sel jaringan hewan pada keadaan tanpa oksigen mengubah keadaan tanpa oksigen mengubah asam piruvat menjadi asam laktat. asam piruvat menjadi asam laktat.

GlikolisisGlikolisis

1818

Membutuhkan 2 ATP.Membutuhkan 2 ATP. Menghasilkan energi cukup Menghasilkan energi cukup

untuk menggabungkan untuk menggabungkan fosfat ke 4 molekul ADP fosfat ke 4 molekul ADP membentuk 4 ATP.membentuk 4 ATP.

Hasil 4 ATP – perlu 2 ATP = Hasil 4 ATP – perlu 2 ATP = Hasil bersih 2 ATP. Hasil bersih 2 ATP.

PERHITUNGAN ENERGIPERHITUNGAN ENERGI

1919

Perolehan energi melalui Perolehan energi melalui glikolisis, karena cepat.glikolisis, karena cepat.

Tidak membutuhkan oksigen Tidak membutuhkan oksigen (anaerobik).(anaerobik).

Dihasilkan asam laktat yang Dihasilkan asam laktat yang dapat membakar otot.dapat membakar otot.

Berlari 30 detikBerlari 30 detik

2020

Perlu energi lebih banyak.Perlu energi lebih banyak. Tidak boleh terbentuk asam Tidak boleh terbentuk asam

laktat terlalu banyak, maka laktat terlalu banyak, maka kondisi tidak boleh anaerob. kondisi tidak boleh anaerob.

Berlari 10 menit?Berlari 10 menit?

2121

Jangka waktu lari maksimal

Detik Menit

10 30 60

90 80 70% anaerobik

% aerobik

2 4 10 30 60 120

50 35 15 5 2 1

50 65 85 95 98 9910 20 30

2222

Peran Oksigen dalam Peran Oksigen dalam Katabolisme Glukosa?Katabolisme Glukosa?

2323

Tiga tahap penuaian energiTiga tahap penuaian energi GlikolisisGlikolisis Daur KrebsDaur Krebs Rangkaian transpor Rangkaian transpor

elektronelektron

RESPIRASI SELRESPIRASI SEL

2424

Daur Krebs dan rangkaian Daur Krebs dan rangkaian transpor elektron terjadi di transpor elektron terjadi di dalam mitokondria dalam mitokondria

Respirasi sel dan Respirasi sel dan MitokondriaMitokondria

2525

sel

membran dalam

Membran luar

mitokondrion

2626

glikolisis

Daur Krebs

membrane luar

membrandalam

Rangkaian transpor elektron

kompartemendalam

H2O

O2

H+e-

kompartemenluar

H+H+H +

H+H+H +

H +H+

2727

Asam piruvat hasil glikolisis Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke mitokondria.menuju ke mitokondria.

Berikatan dengan koenzim A Berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koA, 1 molekul membentuk asetil koA, 1 molekul NADH, dan CONADH, dan CO22..

Daur Krebs terjadi di kompartemen Daur Krebs terjadi di kompartemen dalam dari mitokondria.dalam dari mitokondria.

Peralihan antara Glikolisis Peralihan antara Glikolisis dan Daur Krebsdan Daur Krebs

2828

glikolisis

Asam piruvat

cytosol NAD+

koenzimA NADH Menuju ke

rangkaian transpor elektron

koA

CO2

Kompartemen dalam Daur Krebs

mitokondrion

asetll koenzim A

2929

DaurKrebs

CoAasetil koenzim A

asam sitrat

CO2

NADHNAD+

asam oksaloasetat 1.

2.

3.

4.5.

6.

asam -ketoglutarat

CO2

NAD+

NAD+

asam malat

NADH

NADHFADH2 FAD+

asam suksinat

ATP

turunan asam -ketoglutarat

ADP

6 NADH2 FADH2

Rangkaian transpor elektron

CO2

2 ATP

GLYCOLYSISSUMMARY OF THE KREBS CYCLE

3030

Asetil koA didegradasi sempurna Asetil koA didegradasi sempurna menjadi COmenjadi CO22..

Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari Hanya 1 ATP yang dihasilkan dari setiap asetil koA yang memasuki Daur setiap asetil koA yang memasuki Daur Krebs (total 2 ATP tiap glukosa).Krebs (total 2 ATP tiap glukosa).

Semua elektron dapat diikat dalam Semua elektron dapat diikat dalam bentuk 6 NADH (per glukosa) untuk bentuk 6 NADH (per glukosa) untuk diproses lebih lanjut melalui rangkaian diproses lebih lanjut melalui rangkaian transpor elektron. transpor elektron.

Ringkasan Daur KrebsRingkasan Daur Krebs

3131

Elektron dibebaskan dari Elektron dibebaskan dari oksidasi nutrisi selama oksidasi nutrisi selama katabolisme.katabolisme.

Elektron dipindahkan oleh Elektron dipindahkan oleh pembawa elektron melalui pembawa elektron melalui suatu proses untuk suatu proses untuk menghasilkan ATP.menghasilkan ATP.

Katabolisme, Transfer Katabolisme, Transfer Elektron dan Reaksi Elektron dan Reaksi Oksidasi ReduksiOksidasi Reduksi

3232

Oksidasi:Oksidasi: Pengambilan/pemindahan Pengambilan/pemindahan elektron dari suatu senyawa. elektron dari suatu senyawa.

Reduksi:Reduksi:Penambahan/pemberian Penambahan/pemberian elektron kepada suatu elektron kepada suatu senyawa. senyawa.

Oksidasi - ReduksiOksidasi - Reduksi

3333

Dalam sel hidup, beragam molekul Dalam sel hidup, beragam molekul terlibat dalam proses transfer energi. terlibat dalam proses transfer energi. Masing-masing molekul memiliki Masing-masing molekul memiliki kecenderungan untuk mendapatkan kecenderungan untuk mendapatkan atau kehilangan elektron.atau kehilangan elektron.

Di dalam sel, proses oksidasi dan Di dalam sel, proses oksidasi dan reduksi tidak terjadi secara terpisah.reduksi tidak terjadi secara terpisah.

Proses oksidasi-reduksi yang terjadi Proses oksidasi-reduksi yang terjadi berpasangan disebut REAKSI REDOKS.berpasangan disebut REAKSI REDOKS.

OKSIDASI-REDUKSI OKSIDASI-REDUKSI DALAM SELDALAM SEL

3434

Molekul yang memindahkan Molekul yang memindahkan elektron selama proses elektron selama proses oksidasi reduksi di dalam sel.oksidasi reduksi di dalam sel.

NADH, FADHNADH, FADH2 2 adalah molekul adalah molekul pembawa elektronpembawa elektron

PEMBAWA ELEKTRONPEMBAWA ELEKTRON

3535

Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2 Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2 bentuk:bentuk:

Bentuk membawa elektron atau atom Bentuk membawa elektron atau atom hidrogen ( NADH) dan tanpa atom hidrogen ( NADH) dan tanpa atom hidrogen (NAD+).hidrogen (NAD+).

NADNAD++ berperan sebagai senyawa berperan sebagai senyawa pengoksidasi, bila menerima atom pengoksidasi, bila menerima atom hidrogen dan elektron, menjadi NADH.hidrogen dan elektron, menjadi NADH.

NAD (Nikotinamida NAD (Nikotinamida Dinukleotida) Dinukleotida)

3636

NADH dapat memindahkan NADH dapat memindahkan elektron ke molekul lain, elektron ke molekul lain, dan kembali menjadi NAD.dan kembali menjadi NAD.

Proses pemindahan ini Proses pemindahan ini dikendalikan/dilakukan oleh dikendalikan/dilakukan oleh enzim.enzim.

NAD (Nikotinamida NAD (Nikotinamida Dinukleotida) Dinukleotida)

3737

NAD+- -

NADH NAD+- -

kosong kosongterisi

NAD +

H

H

+

+

-

-

NAD

NAD

- -

-

-+ H

+ H+

+H

proton

teroksidasi

tereduksi

3838

■ NADH memindahkan elektron ke NADH memindahkan elektron ke suatu rangkaian molekul yang suatu rangkaian molekul yang terdapat di membran dalam terdapat di membran dalam mitokondria.mitokondria.

■ Perpindahan elektron Perpindahan elektron mengakibatkan perpindahan ion mengakibatkan perpindahan ion HH++ melawan gradien konsenrasi. melawan gradien konsenrasi.

Rangkaian Transpor Rangkaian Transpor ElektronElektron

3939

■ Energi yang terbentuk pada saat Energi yang terbentuk pada saat masuknya kembali ion Hmasuknya kembali ion H++ ke dalam ke dalam mitokondria melalui ATP sintase, mitokondria melalui ATP sintase, digunakan untuk menggabungkan digunakan untuk menggabungkan fosfat dengan ADP untuk fosfat dengan ADP untuk membentuk ATP.membentuk ATP.

■ Dihasilkan ATP yang lebih banyak Dihasilkan ATP yang lebih banyak pada tahap ini (32 ATP per glukosa).pada tahap ini (32 ATP per glukosa).

Rangkaian Transpor Rangkaian Transpor ElektronElektron

4040

■ Di akhir rangkaian Di akhir rangkaian OO2 2 + 2 electrons + 2 H+ 2 electrons + 2 H+ + = H= H22O.O.

■ Penyebab kebutuhan oksigen.Penyebab kebutuhan oksigen.

Rangkaian Transpor Rangkaian Transpor ElektronElektron

4141

GLYCOLYSIS

ELECTRONTRANSPORTCHAIN

O2 H2O

32ATP

KREBSCYCLE

SINTESIS ATP

mitokondriamitokondria

inner compartment

outer compartment

inner membrane

Kompartemen bagian luar

innermembrane

NADH

RANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRON

ATP synthesis

ADP + P

ATP

NAD+

2 H+ + 1/2 O2

H2OKompartemen bagian dalam

H+H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+ H+H+

H+

H+

H+

H+

4242

PROTEIN LEMAKKARBOHIDRAT

food

amino acids sugars glycerol fatty acids

GLIKOLISISglukosa

Asam piruvat

acetyl CoA

DAURKREB

NH3(ammonia)

RANGKAIANTRANSPOR ELEKTRON

Molekul Molekul lain yang lain yang digunakadigunakan pada n pada respirasirespirasi

4343

Tiga tahap penuaian energiTiga tahap penuaian energi GlikolisisGlikolisis Daur KrebsDaur Krebs Rangkaian transpor elektronRangkaian transpor elektron Reaksi secara keseluruhan: Reaksi secara keseluruhan:

CC66HH1212OO66 + 6 O + 6 O22 + ADP + ADP 6 CO 6 CO22 + 6 H+ 6 H22O + ATP.O + ATP.

RESPIRASI SELRESPIRASI SEL