TUGAS KELOMPOK FISIOLOGI TUMBUHAN

“RESPIRASI AEROB”

        

 Oleh :

Nama NPM

Andi widodo 08320912

Mia cholvistaria 08320899

Ana nurwidiawati 08320911

Retno indah W 08320937

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH METRO

2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada tuhan YME yang telah memberikan

kami kenikmatan berupa kesehatan jasmani maupun rohani, sehingga kami dapat

menyelesaikan tugas makalah ini dengan tepat pada waktunya.

Tak lupa kami ucapkan terima kasih kepada bapak mustofa Khoiri, M.Si

selaku dosen pembimbing dan pengampu mata kuliah Fisiologi Tumbuhan dan tak

lupa kami ucapkan kepada semua pihak yang telah emmbantu kami demi

terselesainya tugas makalah ini.

Kami menyadarai dalam pembuatan atau penyusunan tugas makalah ini

masih jauh dari kesempurnaa,. Untuk itu kritik dan saran kami harapkan demi

kebaikan kami kedepanya. Dan semoga makalah ini dapat membeikan informasi

kepada para pembaca, khususnya mengenai respirasi aerob

Metro, 10 Mei 2011

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL........................................................................................

KATA PENGANTAR.........................................................................................

DAFTAR ISI........................................................................................................

PEMBAHASAN................................................................................................... 1

A. RESPIRASI AEROB............................................................................... 1

1. Glikolisis................................................................................................... 2

2. Reaksi antara........................................................................................... 4

3. Siklus krebs.............................................................................................. 4

4. Transpor electron.................................................................................... 5

B. PERAN ATP DALAM PEMINDAHAN ENERGI.............................. 6

C. ENZIM RESPIRASI............................................................................... 9

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

iii

PEMBAHASAN

A. RESPIRASI AEROB

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana

aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam

jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang

siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang

digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia,

pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara

sederhana adalah :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu : Glikolisis. Pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi senyawa asam

piruvat (C3) Siklus Krebs. Reaksi reduksi molekul Asetil CoA menghasilkan asam

sitrat dan oksaloasetat Transpor electron. Reaksi reduksi-oksidasi molekul-molekul NADH2 dan

FADH2 menghasilkan H2O dan sejumlah ATP..

            Didalam proses respirasi dihasilkan senyawa antara CO2 yang merupakan

bahan dasarproses anabolisme.Didalam proses respirasi sel bahan bakarnya adalah

gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi

keseluruhan dapat ditukis sebagai berikut :

C6h12O6 + 6 CO2   ----------------  6 CO2 + 6H2O + 675 kal

           Dalam respirasi aerob. Gula heksosa mengalami pembongkaran dengan

proses yang sangat panjang. Pertamakali glukosa sebagai bahan dasar mengalami

fosfolarisasi, yaitu proses penambahan fosfat kepada molekul – molekul glukosa

hingga menjadi fruktosa -1, 6 – difosfat. Pada fosforilasi , ATP dan ADP

memgang peranan penting sebagai pengisi fosfat.

Adapun pengubahan fruktosa – 1 , 6 – dipospat hingga akhirnya menjadi CO2 dan

H2O dapat dibagi menjadi empat tahap , yaitu glikolisis, reaksi antara

(dekarboksilasi oksidatif), siklus krebs, dan transfer electron.

1

1. Glikolisis

      Glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul

asam piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang

dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif. Selain

itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP sebagai energi, dan 2 molekul

NADH yang akan digunakan dalam tahap transport elektron.Dalam keadaan

anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah menjadi karbondioksida dan etil

alkohol. Proses pengubahan ini dikatalisis oleh enzim dalam sitoplasma.

Adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat

dengan menghasilkan NADH dan ATP.Sifat – sifat glikolisis ialah:

a.Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob

b.Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat

(ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)

c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke

molekul lainnya.

2

     

Glukosa sebagai substrat dalam respirasi aerob (maupun anaerob)

diperoleh dari hasil fotosintesis.diawali dengan penambahan satu fosfat oleh

ATPO terhadap glukosa, sehingga terbentuk glukosa – 6 fosfat dan ATP

menyusut menjadi ADP . peristiwa ini disebut fosfolirasi yang berlangsung

dengan bantuan enzim heksokinase dan ion Mg++ hasil akhir dari fosfolirasi

berupa fruktosa-1, 6-difosfat dan dari sinilah dimulai glikolisis.

     Glikolisis dimulai dari perubahan fruktosa -1, 6-difosfat yang memiliki 6 buah

atom C diubah menjadi 3-difosfogliseral-dehida (dengan 3 buah atom C) dan

dihidroksi-aseton-fosfat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase.

Dihidroksi aseton fosfat kemudian menjadi 3- fosfogliseraldehida juga dengan

pertolongan enzim fosfitriosaisomerase. Selanjutnya fosfogliseraldehida

bersebyawa dengan suatu asam fosfat (H3PO4) dan berubah menjadi 1,3 –

disfosfogliseraldehida.1,3 – difosfogliseraldehida berubah menjadi asam 1,3 –

3

difosfogliserat dengan bantuan enzimdehidrogenase. Peristiwa ini terjadi karena

adanya penambahan H2. Dengan bantuan enzim transfosforilase fosfogliserat

serta ion – ion Mg++, asam 1,3-difosfogliserat kehilangan satu fosfat sehingga

berubah menjadi asam – 3 – fosfogliserat. Selanjutnya asam – 3 – fosfogliserat

menjadi asam – 2 – fosfogliserat karena pengaruh enzim

fosfogliseromutase.Dengan pertolongan enzim enolase dan ion – ion Mg++, maka

asam- 2-fosfofogliserat melepaskan H2O dan menjadi asam -2-fosfoenolpiruvat.

     Perubahan terakhir dalam glikolisisadalah pelepasan satu fosfat dari asam-2-

fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat. Enzim transfosforilase fosfopiruvat dan

ion – ion Mg++ membantu proses ini sedang ADP meningkat menjadi ATP.

2. Reaksi Antara

     Setelah glikolisis terjadi reaksi antara. (dekarboksilasi oksidatif), yaitu

pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan

2NADH2 yang reaksinya adalah :

2 NAD 2NADH2

2(C3H4O3) 2 (C3H3O) – KoA + 2CO2 Piruvat Asetil KoA

        Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs.

3. Siklus Krebs ( Siklus Asam Sitrat)

    Pada siklus krebs ini (terjadi dimatriks mitokondria) asetil KoA diubah menjadi

KoA. Asetil KoA bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat.

KoA dilepaskan sehingga memungkinkan untuk mengambil fragmen 2C lain dari

asam piruvat.

    

4

gambar:siklus krebs2.jpg

Pembentukan asam sitrat terjadi diawal siklus krebs , sementara itu sisa

dua karbon dari glukosa dilepaskan sebagai CO2.Selama terjadi pembentukan –

pembentukan , energy yang dibutuhkan dilepaskan untuk menggabungkan fosfat

denga ADP membentuk molekul ATP.

Pada siklus krebs , pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi,

sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan

satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga

dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs.

Perlu diingat bahwa tiap – tiap proses melepaskan atom hydrogen yang ditranspor

ke sistem transport electron oleh molekul pembawa .

4. Sistem transport electron

Pada sistem transpor electron berlangsung pengepakan energy dari glukosa

menjadi ATP. Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen

dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2dan NADH diubah menjadi

elektorn dan proton. Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor

electron yang terakhir , setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+

membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 ATP. Jadi total ATP yang

dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut: Secara tidak langsung

secara Lewat sistem transport elektron langsung

5

Glikolisis                 2 NADH2 = 6 ATP                    2 ATP

Reaksi antara         2 NADH2 = 6 ATP

Siklus Krebs    6 NADH2 = 18 ATP                           2 ATP

                              2 FADH2 = 4 ATP

                        ------------------------------------           ------------------

                                               34 ATP                            4 ATP

B. PERAN ATP DALAM PEMINDAHAN ENERGI

Pada tumbuhan, ATP sintase juga hadir dalam kloroplas (CF 1 F O-ATP

sintase). enzim ini diintegrasikan ke dalam tilakoid membran CF 1-bagian tongkat ke

stroma , di mana reaksi gelap fotosintesis (Juga disebut-independen reaksi terang

atau siklus Calvin ) dan sintesis ATP terjadi. Keseluruhan struktur dan mekanisme

katalitik ATP sintase kloroplas ini hampir sama dengan enzim mitokondria.

Namun, dalam kloroplas, dengan gaya motif proton dihasilkan tidak hanya oleh

rantai transpor elektron pernafasan tetapi dengan protein fotosintesis primer.

Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan

pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan

metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau

menggunakan energi cahaya matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe2+

Fe3+. Sebaliknya organisme heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan

melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks.

Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari

proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang

mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat (lihat Gambar 3.1). Dalam

reaksinya di dalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg2+.

Gambar 3.1 ATP diperlihatkan sebagai kompleks magnesium

Mg2+

6

Gambar 3.2 ATP dan ADP

Energi bebas baku hasil hidrolisis senyawa-senyawa fosfat penting dalam

biokimia tertera pada Tabel 3.1. Terlihat bahwa nilai hidrolisis gugus terminal

fosfat pada ATP terbagi menjadi 2 kelompok. Pertama, fosfat berenergi rendah

yang memiliki ΔG lebih rendah dari pada ΔG0 pada ATP. Kedua, fosfat berenergi

tinggi yang memiliki nilai ΔG lebih tinggi daripada ΔG0 pada ATP, termasuk di

dalamnya, ATP dan ADP, kreatin fosfat, fosfoenol piruvat dan sebagainya.

Tabel 3.1 Energi bebas baku hasil hidrolisis beberapa senyawa organofosfat yang memiliki peran penting dalam biokimia

Senyawa ΔG0

kJ/mol kkal/molFosfoenolpiruvatKarbamoil fosfat1,3-bifosfogliserat (sampai 3-fosfogliserat)Kreatin fosfatATP ADP + Pi

ADP AMP + Pi

PirofosfatGlukosa 1-fosfatFruktosa 6-fosfatAMPGlukosa 6-fosfatGliserol 3-fosfat

-61,9-51,4-49,3

-43,1-30,5-27,6-27,6-20,9-15,9-14,2-13,8-9,2

-14,8-12,3-11,8

-10,3-7,3-6,6-6,6-5,0-3,8-3,4-3,3-2,2

7

fosfat berenergi tinggi oleh Lipmann dilambangkan dengan ~℗. Simbol

ini menunjukkan bahwa gugus yang melekat pada ikatan, pada saat peralihan pada

suatu akseptor yang tepat, akan mengakibatkan pemindahan kuantitas energi

bebas yang lebih besar. Oleh karena itulah sebagian ahli biokimia lebih menyukai

istilah potensial pemindahan gugus daripada ikatan berenergi tinggi.

Berdasarkan posisi ATP pada Tabel 3.1, maka ATP merupakan donor fosfat

berenergi tinggi (donor energi bebas) bagi senyawa-senyawa di bawahnya. Di sisi

lain, ADP dapat menerima fosfat berenergi tinggi untuk membentuk ATP dari

senyawa yang berada di atas ATP dalam tabel. Akibatnya siklus ATP/ADP

menghubungkan proses-proses yang menghasilkan ~℗ dan proses-proses yang

menggunakan ~℗. Dengan demikian ATP terus dikonsumsi dan terus diproduksi.

Proses terjadi dengan kecepatan sangat tinggi, karena depot ATP/ADP sangat

kecil dan hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dalam beberapa detik

saja.

Ada 3 sumber utama yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi.

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif adalah sumber ~℗ terbesar dalam organisme aerobik.

Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai

respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.

Glikolisis. Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua ~℗ yang terjadi

akibat pembentukan laktat

Siklus asam sitrat. Dalam siklus asam sitrat satu ~℗ dihasilkan langsung

pada tahap suksinil tiokinase.

ATP berperan sebagai alat pengangkut energi bebas. Sebagian dari energi

kimia yang terkandung dalam ATP itu dipindahkan bersama dengan gugus fosfat

ujungnya, ke molekul penerima energi lain yang khas, sehingga molekul ini

menjadi senyawa berenergi kimia dan dapat berperan sebagai sumber energi untuk

proses biokimia yang lainnya. Proses pengangkutan energi kimia lainnya di dalam

sel berlangsung dengan proses pengangkutan elektron dengan perantaraan enzim,

dari reaksi penghasil energi (katabolisme) ke reaksi pemakai energi (anabolisme)

melalui suatu senyawa koenzim pembawa elektron, yakni  Nikotinamida Adenin

8

Dinukleotida (NAD) dan Nikotinamida Adenin Dinukleotida Posfat (NADP)

adalah dua koenzim terpenting yang berperan sebagai molekul pengangkut

elektron berenergi tinggi dari reaksi katabolisme ke reaksi anabolisme yang

membutuhkan elektron.

C. ENZIM RESPIRASI

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang

berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis

bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada

permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat

proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan

yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar

enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja

pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan

struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase

hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Tiap-tiap enzim memiliki empat digit nomor urut sesuai dengan ketentuan

klasifikasi yang berlaku. Nomor pertama untuk klasifikasi teratas enzim

didasarkan pada ketentuan beriktu:

EC 1 Oksidoreduktase: mengkatalisis reaksi oksidasi/reduksis

EC 2 Transferase: mentransfer gugus fungsi

EC 3 Hidrolase: mengkatalisis hidrolisis berbagai ikatan

EC 4 Liase: memutuskan berbagai ikatan kimia selain melalui hidrolisis dan

oksidasi

EC 5 Isomerase: mengkatalisis isomerisasi sebuah molekul tunggal

EC 6 Ligase: menggabungkan dua molekul secara ikatan kovalen

KESIMPULAN

9

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana

aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam

jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang

siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang

digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia,

pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara

sederhana adalah :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu : Glikolisis. Pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi senyawa asam

piruvat (C3) Siklus Krebs. Reaksi reduksi molekul Asetil CoA menghasilkan asam

sitrat dan oksaloasetat Transpor electron. Reaksi reduksi-oksidasi molekul-molekul NADH2 dan

FADH2 menghasilkan H2O dan sejumlah ATP..

DAFTAR PUSTAKA

 .

10

Anonimus. 2006. Respirasi Aerobik. http://www.purchon.com/

biology/aerobic.htm

Dwijosapoetro, Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Erlangga

Ken Black 2011 .Respirasi Aerobik .http://www.wisegeek.com/what-is-aerobic-

respiration.htm

11