Kegunaan energi kimia dalam sel BIOSINTESIS KONTRAKSI DAN GERAKAN TRANSPOR AKTIF TRANSFER BAHAN GENETIK

Dari mana energinya?

Dari makanan. Energi yang diekstrak dari

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

ATP (Adenosin Tri Fosfat)

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

Energi yang dilepaskan digunakan untuk menjalankan proses-proses kehidupan.

ATP (Adenosin Tri Fosfat)

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

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

p p p

ATPenergikeluar

energimasuk

p p p p p p

Tanjakan energi

P + ADP P + ADP

Memperoleh Energi dari Makanan

■ Bagaimana makanan diubah menjadi energi?

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

Metabolisme

NUTRISI PENGHASIL

ENERGI

KarbohidratLemakProtein

HASIL AKHIRRENDAH ENERGI

CO2

H2ONH3

MAKRO-MOLEKUL

SEL

PolisakaridaLipidaProtein

Asam Nucleat

MOLEKUL PREKURSOR

Asam AminoGula

Asam LemakBasa Nitrogen

Katabolisme

ENERGIKIMIA

ATPNADH/NADPH

FADH2

Anabolisme

Tiga tahap katabolisme

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

MOLEKUL “BUILDING

BLOCK”MOLEKUL

BESAR

Katabolisme tahap I

Protein

Polisakarida

Lipida

Asam amino

Glukosa

Gliserol, Asam Lemak

HASILUMUM

DEGRADASI

MOLEKUL “BUILDING

BLOCK”

Katabolisme tahap II

Asam amino

Glukosa

Gliserol, Asam Lemak

Asam Piruvat

Asetil ko-A

HASIL AKHIR YAN

SEDRHANA

HASIL UMUM

Katabolisme tahap III

Asam Piruvat

Asetil ko-A

CO2

H2

O

Glikolisis

Terjadi di sitoplasma. Memotong 1 molekul gula berkarbon 6

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

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

glukosa

glukosa 6-fosfat

fruktosa 6-fosfat

fruktosa 1,6-difosfat

ADP

ADPATP

ATP

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

Glikolisis

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

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

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

PERHITUNGAN ENERGI

Membutuhkan 2 ATP. Menghasilkan energi cukup

untuk menggabungkan fosfat ke 4 molekul ADP membentuk 4 ATP.

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

Berlari 30 detik

Perolehan energi melalui glikolisis, karena cepat.

Tidak membutuhkan oksigen (anaerobik).

Dihasilkan asam laktat yang dapat membakar otot.

Berlari 10 menit?

Perlu energi lebih banyak. Tidak boleh terbentuk asam laktat

terlalu banyak, maka kondisi tidak boleh anaerob.

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

RESPIRASI SEL

Tiga tahap penuaian energi Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektron

Respirasi sel dan Mitokondria Daur Krebs dan rangkaian

transpor elektron terjadi di dalam mitokondria

sel

membran dalam

Membran luar

mitokondrion

glikolisis

Daur Krebs

membrane luar

membrandalam

Rangkaian transpor elektron

kompartemendalam

H2O

O2

H+

e-

kompartemenluar

H+

H+

H +

H+

H+

H +

H +

H +

Peralihan antara Glikolisis dan Daur Krebs

Asam piruvat hasil glikolisis menuju ke mitokondria.

Berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koA, 1 molekul NADH, dan CO2.

Daur Krebs terjadi di kompartemen dalam dari mitokondria.

glikolisis

Asam piruvat

cytosolNAD+

koenzimA NADH Menuju ke

rangkaian transpor elektron

koA

CO2

Kompartemen dalam Daur Krebs

mitokondrion

asetll koenzim A

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 NADH

2 FADH2

Rangkaian transpor elektron

CO2

2 ATP

GLYCOLYSISSUMMARY OF THE KREBS CYCLE

Ringkasan Daur Krebs

Asetil koA didegradasi sempurna menjadi CO2.

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

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

Katabolisme, Transfer Elektron dan Reaksi Oksidasi Reduksi

Elektron dibebaskan dari oksidasi nutrisi selama katabolisme.

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

Oksidasi - Reduksi

Oksidasi: Pengambilan/pemindahan elektron dari suatu senyawa.

Reduksi:Penambahan/pemberian elektron kepada suatu senyawa.

OKSIDASI-REDUKSI DALAM SEL

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

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

Proses oksidasi-reduksi yang terjadi berpasangan disebut REAKSI REDOKS.

PEMBAWA ELEKTRON

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

NADH, FADH2 adalah molekul pembawa elektron

NAD (Nikotinamida Dinukleotida)

Di dalam sel, NAD terdapat dalam 2 bentuk:

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

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

NAD (Nikotinamida Dinukleotida)

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

Proses pemindahan ini dikendalikan/dilakukan oleh enzim.

NAD+

- -NADH NAD+

- -

kosong kosongterisi

NAD +

H

H

+

+

-

-

NAD

NAD

- -

-

-+

H

+ H+

+H

proton

teroksidasi

tereduksi

Rangkaian Transpor Elektron

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

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

Rangkaian Transpor Elektron

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

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

Rangkaian Transpor Elektron

■ Di akhir rangkaian O2 + 2 electrons + 2 H+ = H2O.

■ Penyebab kebutuhan oksigen.

GLYCOLYSIS

ELECTRONTRANSPORTCHAIN

O2H2O

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+

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

RESPIRASI SEL

Tiga tahap penuaian energi Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektron Reaksi secara keseluruhan:

C6H12O6 + 6 O2 + ADP 6 CO2 + 6 H2O + ATP.