Respirasi Semua sel tumbuhan dan hewan melakukan respirasi

Respirasi • Semua sel tumbuhan dan hewan melakukan respirasi. • Proses Pertukaran gas (CO 2 dan O 2) antara tumbuhan dan atm. • Respirasi adalah proses pengubahan KH menjadi energi (ATP) untuk digunakan pada reaksi-reaksi metobolisme termasuk FS 01/11/2020 1

Oksidasi-Reduksi dan Aliran Energi • Oksidasi adalah hilangnya elektron dan reduksi adalah penambahan elektron. • Oksidasi juga hilangnya atom hidrogen dan reduksi penambahan atom hidrogen • Karena oksidasi dan reduksi terjadi bersama-sama disebut reaksi redox

• Reaksi Redox dicontohkan pada reaksi fotosintesis dan respirasi seluler • Melalui fotosintesis dan respirasi terjadi aliran energi dari matahari melalui semua mahluk hidup.

Respirasi Selluler • Persamaan respirasi selluler merupakan • • • kebalikan dari fotosintesis: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + Energy Dalam reaksi ini, glukosa dioksidasi dan oksigen direduksi menjadi air. Oksidasi sempurna 1 mol glukosa mengahsilkan 686 kcal yang digunakan untuk mensintesis ATP.

Respirasi Selluler Terjadi dalam 3 seri reaksi 1. Glikolisis 2. Siklus Asam Sitrat 3. Rantai Transpor Elektron Menghasilkan • karbon dioksida • air • ATP (energi kimia) • panas Termasuk • reaksi anaerob (tanpa O 2) – menghasilkan sedikit ATP • reaksi aerob (memerlukan O 2) – menghasilkan sebagian besar ATP 4 -11

Respirasi Selluler • Repirasi selluler adalah langkah untuk • melepaskan energi dari karbohidrat dan molekul lain yang digunakan untuk mensintesis molekul ATP Merupakan reaksi aerob yang memerlukan oksigen (O 2) dan melepaskan karbon dioksida (CO 2), dan termasuk pemecahan sempurna glukosa menjadi karbon dioksida dan air.

• Oksidasi glukosa adalah reaksi exergonik • • (melepaskan energi) yang mendorong sintesis ATP, yang merupakan reaksi endergonik (membutuhkan energi ). Reaksi keseluruhan respirasi selluler menunjukkan pemecahan glukosa untuk penimbunan. Pemecahan satu molekul glukosa menghasilkan maximum 36 hingga 38 ATP, merupakan 40% energi potensial dalam molekul glukosa.

Molekul ATP • setiap molekul ATP memiliki 3 bagian: • satu molekul adenine • satu mol ribosa • tiga molekul phosphate dalam satu rantai • fospat yang ketiga berikatan energi tinggi • Ketika ikatan putus, energi ditransfer • Bila ikatan putus, ATP menjadi ADP • ADP menjadi ATP melalui phosphorylasi • fosforilasi memerlukan energi yang dihasilkan dari respirasi selluler 4 -12

Respirasi Selluler

Tahap-tahap pemecahan sempurna Glukosa • Oksidasi glukosa dengan melepaskan • • atom hidrogen meliputi 4 tahap: Glycolysis – pemecahan glukosa menjadi dua molekul pyruvat dalam sitoplasma tanpa oksigen; menghasilkan 2 ATP Reaksi transisi – pyruvat dioksidasi menjadi 2 -carbon acetyl grup yang dibawa oleh Co. A, dan CO 2 dilepaskan; dua kali per molekul glukosa.

• Siklus asam sitrat – satu seri reaksi oksidasi yang • • melepaskan CO 2 dan meghasilkan; dua kali permol glukosa System transpor elektron – satu seri carrier yang menerima elektron yang dilepas dari glukosa dan melewat kannya dari satu carrier ke carrier berikutnya hingga pada elektron receptor terakhir yaitu, O 2 ; air dihasilkan; energi dihasilkan digunakan untuk mensintesis 32 hingga 34 ATP Jika oksigen tidak tersedia, terjadi fermentasi di dalam sitoplasma, tidak terjadi respirasi selluler.

Di luar Mitokondria: Glikolisis • Glycolysis terjadi di dalam sitoplasma , • • pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat. Glikolisis dijumpai diseluruh organisme dan berkembang sebelum siklus asam sitrat dan sistem transpor elektron Glikolisis tidak memerlukan oksigen.

Glikolisis • seri dari 10 reaksi • memecahkan glukosa menjadi 2 asam piruvat • terjadi di sitoplasma • fase anaerob dari respirasi sellular • menghasilkan 2 molekul ATP per glukosa Diringkas menjadi 3 kejadian utama 1. Fosforilasi 2. Penguraian 3. Menghasilkan NADH dan ATP 4 -13

Tahap-Tahap Investasi Energi • Pada saat glikolisis mulai, dua ATP digunakan untukmengaktifkan glukosa, molekul berkarbon 6 menjadi dua molekul berkarbon 3 (C 3), yaitu PGAL. • PGAL membawa fosfat dari ATP. • Dari titik ini, setiap molekul C 3 mengalami seri reaksi yang sama.

Glikolisis Kejadian 1 – Fosforilasi • dua fosfat ditambahkan ke glukosa • memerlukan ATP Kejadian 2 – Penguraian • 6 -karbon glukosa diuraikan menjadi dua molekul berkarbon 3 4 -14

Langkah –langkah Memanen Energi • Oksidasi PGAL dengan memindahkan • elektron diikuti ion hidrogen, keduanya diikat oleh coenzyme NAD+: • 2 NAD+ + 4 H → 2 NADH + 2 H+ Oksidasi PGAL dan substrat berikutnya menghasilkan grup fosfat berenrgi tinggi yang digunakan untuk mensintesis ATP pada fosforilasi tingkat substrat.

Glikolisis Langkah 3 – Produksi NADH dan ATP • atom hidrogen dilepas • atom hidrogen berikatan dengan NAD+ untuk menghasilkan NADH • NADH mengirimkan hidrogen ke rantai transpor elektron jika oksigen tersedia • ADP difosforilasi menjadi ATP • dua molekul asam piruvat dihasilkan 4 -15

Ringkasan Glikolisis • Input: • Glukosa • 2 NAD+ • 2 ATP • 4 ADP + 2 P • Output: • 2 pyruvat • 2 NADH • 2 ADP • 2 ATP (hasil bersih)

Reaksi Anaerob Jika oksigen tidak tersedia • rantai transpor elektron tidak dapat menerima NADH • asam piruvat diubah menjadi asamlaktat. • glykolisis terhambat • produki ATP berkurang 4 -16

Reaksi Aerob If oxygen tersedia • asam piruvat digunakan untuk menghasilkan acetyl Co. A • siklus asam sitrat mulai • Rantai transpor elektron berfngsi • karbon dioksida dan air terbentuk • 36 molekul ATP dihasilkan per glukosa 4 -17

Di dalam Mitokondria • Mitokondria adalah organel sel yang memiliki dua lapis • • membran, dengan ruang antar membran diantara kedua lapis membaran. Cristae adalah lipatan membran bagian dalam yang menjulur ke matrix, bagian palin dalam yang mengandung cairan seperti gel Reaksi transisi dan siklus asam sitrat berlangsung di matrix; system transpor elektron terdapat pada crista.

Reaksi Transisi /Antara • Reaksi transisi menghubungkan glikolisis ke • • siklus asam sitrat. Pyruvat dirubah menjadi acetyl group (C 2 ayang berikatan dengan coenzyme A (Co. A), dan CO 2 dilepaskan. Selama reaksi oksidasi ini, NAD+ dirubah menjadi NADH + H+; Reaksi transisi ini terjadi dua kali per molekul glukosa.

Siklus Asam Sitrat • Siklus asam sitrat adalah jalur metabolisme • • yang terdapat di dalam matrik mitokondria. Pada awal siklus asam sitrat, Co. A membawa C 2 acetyl group bergabung dengan molekul C 4 , dan menghasilkan C 6 (asam sitrat). Setiap acetyl group yang diterima dari reaksi transisi dioksidasi menjadi 2 molekul CO 2

• Selama siklus, oksidasi berlangsung bila NAD+ • • • menerima elektron pada ketiga tempat dan FAD menerima satu kali elektron. Fosforilasi tingkat substrat menghasilkan satu ATP setiap putaran (siklus); per glukosa terjadi dua kali putaran. Selama siklus asam sitrat, ke enam carbon dalam glukosa menjadi CO 2. Reaksi transisi menghasilkan dua CO 2, dan siklus asam sitrat mengasilkan empat CO 2 per molekul glukosa.

Siklus Asam Sitrat • mulai dengan ketika acetyl Co. A berikatan dengan asam oxaloacetat untuk menghasilkan asam sitrat berubah menjadi asam oksalo asetat melalui satu seri reaksi • Siklus berlangsung ber ulang-ulang sepanjang asam piruvat dan oksigen tersedia. • untuk setiap siklus ditransfer atom hidrogen ke NAD+ dan FAD • Dihasilkan Dua CO 2 4 -18

Siklus Asam Sitrat

Input dan Output Siklus sam Sitrat per Glukosa • Input: • 2 acetyl groups • 6 NAD+ • 2 FAD • 2 ADP + 2 P • Output: • 4 CO 2 • 6 NADH • 2 FADH 2 • 2 ATP

Sistem Transpor Elektron • Sistem transpor elektron terdapat pada krista • • mitokondria, merupakan satu seri protein carrier yang melewatkan elektron dari satu ke yang lain. Elektron di bawa oleh NADH dan FADH 2 ke sistem transpor elektron. Pada saat elektron di lewatkan dari satu carrier ke carrier berikutnya, energi dilepas dan digunakan untuk membentuk ATP dengan fosforilasi oksidatif

• Oxygen menerima energi elektron yang dihabiskan pada akhir sistem transpor elektron. • Kemudia, oxygen bergabung dengan hidrogen, • dan membentuk air: • ½ O 2 + 2 e - + 2 H + → H 2 O Pada saa NADH membawa elektron ke carrier pertama, cukup energi dilepaskan pada saat elektron diterima O 2 untuk menghasilkan 3 ATP; dua ATP dihasilkan pada saat FADH 2 menyampaikan elektron ke carrier.

Sistem Transpor Elektron