rantai respirasi

7/17/2019 rantai respirasi

http://slidepdf.com/reader/full/rantai-respirasi-568cbc4c275cb 1/4

RANTAI RESPIRASI

Rantai Respirasi

Rantai respirasi adalah rangkaian proses transfer elektron hidrogen yang terjadi pada bagian

membran dalam mitokodria dengan melibatkan sejumlah enzim. Hasil akhir dari rangkaian

proses transfer electron ialah sejumlah energi berbentuk ATP yang diperlukan dalam berbagai

aktivitas organisme hidup.

Respirasi sebagai suatu proses oksidasi yang terdiri banyak tahapan reaksi dan juga respirasi

adalah oksidasi selular di mana energi yang disimpan dalam molekul-molekul makanan

dilepaskan dan digunakan oleh sel. alam reaksi tersebut! H"# dan $#" merupakan hasil

akhir dan energy terlepas. Reaksi umum respirasi%

$&H'"#&( & #" (& H"#)* & $#" ('" H"# ( ATP

Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula

menjadi molekul anorganik berupa $#" dan H"#. Tujuan respirasi adalah untuk

mendapatkan energi melalui proses glikolisis. +enya,a gula diperoleh dari proses

fotosintesis. utiran amilum yang tersimpan dalam jaringan dan organ penyimpan cadangan

makanan akan diubah kembali dalam bentuk glukosa fosfat di dalam sitoplasma sel.

emudian glukosa fosfat akan dipecah menjadi piruvat dan masuk ke dalam siklus rebs.

+elama glikolisis berlangsung dan dalam siklus rebs akan dihasilkan gas $#" yang akan

dikeluarkan dari dalam sel. /as tersebut dengan berdifusi akan terkumpul dalam rongga-

rongga antar sel dan bila tekanan telah cukup akan keluar dari jaringan.

Aliran electron dari substrat ke oksigen merupakan sumber energy ATP

Pada setiap putaran siklus asam sitrat! 0 pasang atom hydrogen

dipindahkan dari isositrat! 1-ketoklutarat! suksinat! dan malat melalui aktifitas dehidrogenase

spesifik. Atom hidrogen ini! pada beberapa tahap memberikan elektronnya kepada rantai

transport electron dan menjadi ion H( yang terlepas kedalam medium cair. 2lectron tersebut

diangkut disepanjang rantai molekul pemba,a electron! sampai electron-elektron ini

mencapai oksidase sitokrom! yang menyebabkan pemindahan electron ke oksigen! yaknimolekul penerima electron pada organisme aerobic. Pada saat masing-masing atom oksigen

menerima " elektron dari rantai tersebut! " atom H(! yang setara dengan "H( yang

dilepaskan sebelumnya dari " atom hydrogen yang dipindahkan oleh dehidrogenase diambil

dari medium cair untuk membentuk H"#.

Rantai respirasi terdiri dari serangkaian protein dengan gugus prostetik yang terikat kuat! dan

mampu menerima dan memberikan electron. +etiap anggota dapat menerima electron dari

anggota sebelumya! dan memindahkan electron ke molekul anggtoa berikutnya! dalam uraian

reaksi yang spefisik. 2lektron yang masuk ke dalam rantai transport electron yang kaya akan

energy! tetapi pada saat electron tersebut melalui rantai! menuju ke oksigen dengan cara

setahap demi setahap! electron tersebut kehilangan kandungan energy bebasnya.



anyak dari energy tersebut yang disimpan dalam bentuk ATP oleh mekanisme molekul pada

membrane mitokondria sebelah dalam. Pada saat masing-masing pasangan elektron melalui

rantai respirasi dari 3AH menuju oksigen sintesis 4 molekul ATP dari AP dan posfat

berlaangsung bersama-sama. etiga bagian rantai respirasi yang memberikan energy untuk

menghasilkan ATP melalui fosforilasi oksidatif disebut sisi penyimpanan energi.

Senyawa pengangkut electron selalu berfungsi dalam urutan spesifik

Pertama! potensial redoks bakunya secara berturut-turut semakin positif pada arah menuju

oksigen! karena electron cendrung mengalir dri sistem elektro negative ke sistem elekro

positif menyebabkan penurunan dalam energy bebas. edua! setiap rantai anggota respirasi

bersifat spesifik bafi senya,a pemberi dan penerima electron tertentu. +ebagai contoh.

3AH dapat memindahkan electron ke 3AH dehidrogenase! tetapi tidak dapat

memindahkan electron ini secara lagsung ke sitokrom b atau ke sitokrom c. etiga! kompleks

structural protein pengangkut electron yang fungsinya serupa telah dapat diisolasi dari

membrane mitokondria. ompleks 5 terdiri dari 3AH dhidrogenase dan pusat besi-sulfurnya yang erat berhubungan dalam fungsinya. ompleks 55 terdiri dari saksinat

dehidrogenase dan pusat besi sulfurnya. omplek 555 terdiri dari sitokrom b dan c"! serta

pusat besi sulfur spesifik. +itrokrom a dan a4 bersama-sama menyusun kompleks 56.

7bikuinon merupakan rantai penghubung di antara kompleks 5! 55! dan 555! serta sitokrom c

merupakan rantai penghubung diantra kompleks 555 dan 56.

Fosforilasi Oksidatif

Rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria sebagai pusat tenaga. i dalam mitokondria

inilah sebagian besar peristi,a penangkapan energi yang berasal dari oksidasi respiratorik

berlangsung. +istem respirasi dengan proses pembentukan intermediat berenergi tinggi 8ATP9

ini dinamakan fosforilasi oksidatif. :osforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob

menangkap energi bebas dari substrat respiratorik dalam proporsi jauh lebih besar daripada

organisme anaerob.

3AH dan :AH" yang terbentuk pada reaksi oksidasi dalam glikolisis! reaksi oksidasi

asam lemak dan reaksi-reaksi oksidasi dalam siklus asam sitrat merupakan molekul tinggi

energi karena masing-masing molekul tersebut mengandung sepasang elektron yang

mempunyai potensial transfer tinggi. ila elektron-elektron ini diberikan pada oksigen

molekuler! sejumlah besar energi bebas akan dilepaskan dan dapat digunakan untuk

menghasilkan ATP. :osforilasi oksidatif merupakan proses pembentukan ATP akibat transferelectron dari 3AH atau :AH" kepada #" melalui serangkaian pengemban electron.

Proses ini merupakan sumber utama pembentukan ATP pada organisme air. +ebagai contoh!

fosforilasi oksidatif menghasilkan "& dari 4; molekul ATP yag terbentuk pada oksidasi

sempurna glukosa menjadi $#" dan H"#.

Aliran electron dari 3AH atau :AH" ke #" melalui kompleks-kompleks protein! yang

terdapat pada membran dalam mitokondria! akan menyebabkan proton terpompa keluar dari

matriks mitokondria. Akibatnya! terbentuk kekuatan daya gerak proton yang terdiri dari

gradient ph dan potensial listrik trans membran. +intesis ATP teradi bila proton mengalir

kembali kedalam matriks mitokondria melalui suatu kompleks enzim. <adi! oksidasi dan

fosforilasi terangkai melalui gradient proton melintasi membran dalam mitokondria.



Proses fosforilasi oksidatif

#rganisme kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi molekul bahan bakar! misalnya

glukosa dan asam lemak. Pada organisme aerob! akseptor elektron terakhir adalah oksigen.

3amun elektron tidak langsung ditransfer langsung ke oksigen! melainkan dipindah ke

pengemban-pengemban khusus antara lain nikotinamida adenin dinukleotida 83A(9 danflavin adenin dinukleotida 8:A9.

Pengemban tereduksi ini selanjutnya memindahkan elektron ke oksigen melalui rantai

transport elektron yang terdapat pada sisi dalam membran mitokondria/radien proton yang

terbentuk sebagai hasil aliran elektron ini kemudian mendorong sintesis ATP dari AP dan

Pidengan bantuan enzim ATP sintase. Proses tersebut dinamakan fosforilasi oksidatif. alam

hal ini energi dipindahkan dari rantai transport elektron ke ATP sintase oleh perpindahan

proton melintasi membran. Proses ini dinamakan kemiosmosis.

+ecara ringkas fosforilasi oksidatif! terdiri atas = proses dengan dikatalisis oleh kompleks

enzim! masing-masing kompleks 5! kompleks 55! kompleks 555! kompleks 56 dan kompleks 6.

alam fosforilasi oksidatif! daya gerak elektron diubah menjadi daya gerak proton dan

kemudian menjadi potensial fosforilasi. :ase pertama adalah peran komplek enzym sebagai

pompa proton yaitu 3AH-> reduktase! sitokrom reduktase dan sitokrom oksidase.

omplek-komplek transmembran ini mengandung banyak pusat oksidasi reduksi seperti

flavin! kuinon! besi-belerang! heme dan ion tembaga. :ase kedua dilaksanakan oleh ATP

sintase! suatu susunan pembentuk ATP yang digerakkan melalui aliran balik proton kedalam

matriks mitokondria.

Transport electron dan fosforilasi oksidatif terjadi pada ?embran ?itokondria sebelah dalam

Pada sel eukariotik! hampir semua dehidrogenasa spesifik yang diperlukan pada oksidasi

piruvat dan bahan bakar lain melalui siklus asam sitrat terletak pada bagian sebalah dalam

mitokondria! yaitu matriks. ?olekul pemindahan elektron dari rantai respirasi dan molekul

enzim yang melakukan sitesa ATP dari AP dan fosfat terbenam dalam membran sebelah

dalam. ahan bakar siklus asam sitrat seperti piruvat! harus dipindahkan dari sitosol 8 tempat

dilakukannya sintesi molekul-molekul tersebut9 melalui membran mitokondria kedalam

bagian matrik disebelah dalam sebagai tempat aktivitas dehidrogenase. emikian pula! AP

yang dibentuk dari ATP selama aktivitas yang memerlukan energy didalam sitosol harus

dipindahkan didalam metrics mitokondria! untuk mengikat posfat kembali menjadi ATP. ATP

baru yang terbentuk harus dikembalikan kesitosol. +istem transport membran yang khusus

pada membrane mitokondria sebah dalam tidak hanya melangsungkan masuknya piruvat dan bahan bakar lain kedalam mitokondria! tetapi juga masuknya posfat dan AP. an keluarnya

ATP selama fosforilasi oksidatif. <adi! membrana mitokondria sebalah dalam merupakan

sruktur komplek yang mengandung molekul pemba,a electron! sejumlah enzim! dan

beberapa sistem transport membran. @ang bersama-sama menyusun sampai =B atau lebih

berat total membrane! sisanya merupakan lipida. +truktur membrane sebelah dalam amat

komplek! berliku-liku! dan bersifat mosaicC integritas membran ini penting bagi pembentukan

ATP yang menunjang aktivitas hidup.



asil Panen Fosforilasi Transfor Elektron

2nergi yang di panen dari tahap ketiga respirasi aerobik ini umumnya adalah 4" ATP. <ika

ditambahkan dengan hasil panen dari tahap-tahap sebelumnya! maka diperoleh hasil bersih 4&

ATP dari satu molekul glukosa.

/lukosa mengandung energi simpanan yang lebih besar dibandingkan dengan produk akhir

katabolisme gula 8$#" atau air9. Debih kurang &E& kkal energi dibebaskan dari setiap mol

glukosa. +ebagian besar energi yang dibebaskan dalam bentuk panas! sisanya lebih kurang

4FB tersimpan dalam bentuk ATP.

Per!itungan Produksi ATP "elalui Respirasi Elektron

+elama respirasi! sebagian energi mengalir dalam urutan ini% glukosaG3AHGrantai

transpor elektron Ggaya-gerak protonG ATP. Tiga departemen utama metabolik adalah

glikolisis! siklus asam sitrat dan transpor elektron! yang menggerakkan fosforilasi oksidatif.

Perhitungan tersebut menambahkan 0 ATP yang dihasilkan secara langsung oleh fosforilasitingkat substrat selama glikolisis dan siklus asam sitrat ke lebih banyak lagi molekul ATP

yang dihasilkan melalui fosforilasi oksidatif . +etiap 3AH yang mentransfer sepasang

elektron dari glukosa ke rantai transpor elektron cukup berkontribusi bagi gaya gerak proton

yang cukup untuk menghasilkan maksimum sekitar 4ATP.

rantai respirasi

Documents

Transcript of rantai respirasi