Transformasi Energi dalam Biologi
Transcript of Transformasi Energi dalam Biologi
RESPIRASI
Transformasi Energi Dalam
Makhluk Hidup
Meti Indrowati
Materi MK- Tranformasi Energi
Pend. IPA FKIP UNS
2020
1
• Sumber energi semua kehidupan adalah matahari
• Mh tidak dapat mencipatak dan memusnahkan energi
memanfaatkan dan mengubah dalam bentuk lain
• Pemakaian energi matahari -> ditangkap klorofil dalam
tumbuhan hijau untuk fotosintesis < 1%
• Perubahan bentuk energi transformasi energi
2
Inti transformasi energi dalam biologi terjadi pada sel
sebagai satuan organisasi makhluk hidup terkecil.
Bidang kajian biologi terkait transformasi energi
respirasi sel dan fotosintesis
3
Transforma
si energi
dalam sel
Light energy
ECOSYSTEM
CO2 + H2O
Photosynthesis in chloroplasts
Cellular respiration in mitochondria
Organic molecules
+ O2
ATP
powers most cellular work
Heat energy
4
5
Transformasi energi dalam biologi ??
https://www.youtube.com/watch?v=5jBV9vJmXZI
https://www.youtube.com/watch?v=7J4LXs-oDCU
6
• Sel sebagai organisasi terkecil makhluk hidup
• Transformasi energi dalam sel
• Bagian sel hewan dan tumbuhan
7
Gambaran umum sel hewan 8
Gambaran umum sel tumbuhan 9
Respirasi Selular
• Energi dari makanan tidak dapat langsung digunakan
• Respirasi:
• Oksidasi senyawa makanan (mis: glukosa)
• Aerob : akseptor e O2
• Anaerob: akseptor e senyawa lain
• Reaksi kimia yg dapat digunakan oleh sel reaksi redoks
• Berlangsung dalam sitoplasma & mitokondria
10
RESPIRASI Proses Pembongkaran (katabolisme/disimilasi) gula heksosa (hasil fotosintesis) untuk menghasilkan energi guna proses-proses kehidupan tanaman (sintesis (anabolisme), gerak, dan Pertumbuhan) yang di bantu oleh enzim-enzim pernafasan
C6H12O6 + 6O2 -------- 6 CO2 + 6 H2O + 675 kal
11
Tahap Respirasi Selular
1. Glikolisis
• Perombakan glukosa asam piruvat
• Hasil: sedikit ATP & NADH
2. Siklus Krebs
• Oksidasi senyawa “bahan bakar” (mis: CH2O, as lemak, as
amino) sambil membentuk: CO2, H2O, & ATP.
• Acetyl-coenzymeA --> CO2 + NADH + GTP + FADH2
3. Sistem Transpor Elektron:
• Pembentukan ATP
12
RESPIRASI SELULER:
MEMANEN ENERGI KIMIAWI
•Prinsip pemanenan energi
•Proses respirasi seluler
•Proses-proses metabolisme yang terkait
13
Prinsip pemanenan energi
Respirasi seluler dan fermentasi merupakan jalur katabolik
Sel mendaur ulang ATP untuk melakukan kerja Reaksi redoks melepas energi ketika elektron bergerak lebih dekat ke atom elektronegatif Elektron “jatuh” dari molekul organik ke oksigen selama respirasi seluler “Jatuhnya” elektron selama respirasi berlangsung secara bertahap
14
Proses respirasi seluler
Respirasi melibatkan glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron
Glikolisis memanen energi kimiawi dengan mengoksidasi glukosa menjadi piruvat
Siklus Krebs menyempurnakan oksidasi molekul organik penghasil-energi
Membran-dalam mitokondria mengkopel transpor elektron dengan sintesis ATP
Respirasi seluler menghasilkan banyak molekul ATP
15
Proses metabolisme yang terkait
•Fermentasi memungkinkan sebagian sel dapat menghasilkan ATP tanpa oksigen
•Glikolisis dan siklus Krebs menghubungkan banyak jalur metabolisme lain
•Mekanisme umpan-balik mengontrol respirasi seluler
16
Aliran energi dan
pendaurulangan kimiawi
dalam ekosistem
Mitokondria eukariota
(termasuk tumbuhan)
menggunakan produk
organik dari fotosintesis
sebagi bahan bakar
untuk respirasi seluler,
yang juga
mengkonsumsi oksigen
yang dihasilkan oleh
fotosintesis.
17
• Respirasi memanen energi yang tersimpan dalam molekul organik untuk menghasilkan ATP, yang menggerakkan sebagian besar kerja seluler.
• Produk limbah res-pirasi, karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis.
• Dengan demikian, unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan bisa didaur-ulang. Akan tetapi, energi tidak bisa didaur-ulang: Energi ini mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas
18
Bagaimana ATP menggerakkan kerja seluler
Transfer gugus fosfat
merupakan
mekanisme yang
bertanggung jawab
atas sebagian besar
jenis kerja seluler.
Enzim menggeser
gugus fosfat (P) dari
ATP ke beberapa
molekul lain, dan
molekul terfosforilasi
ini mengalami suatu
perubahan yang
menimbulkan kerja.
19
• Misalnya, ATP menggerakkan transpor aktif dengan cara
memfosforilasi protein khusus yang ada di dalam
membran; menggerakkan kerja mekanis dengan cara
memfosforilasi protein motor, seperti protein yang
menggerakkan organel di sepanjang “jalur” sitoskeleton;
dan mengerakkan kerja kimiawi dengan cara
memfosforilasi reaktan utama.
• Molekul terfosforilasi kehilangan gugus fosfat begitu kerja
dilakukan, menyisakan ADP dan fosfat anorganik ( P i)
sebagai produknya. Respirasi seluler menambah pasokan
ATP dengan menggerakkan fosforilasi ADP.
20
Pengenalan tentang rantai transpor elektron
(a)Reaksi
eksergonik
hidrogen dengan
oksigen untuk
membentuk air
melepaskan
sejumlah besar
energi dalam
bentuk panas
dan cahaya:
suatu ledakan.
21
Pengenalan tentang rantai transpor
elektron
• (b) Pada respirasi seluler, suatu rantai
transpor elektron memecah-mecah
“jatuhnya” elektron dalam reaksi ini
menjadi beberapa langkah yang lebih
kecil dan menyimpan sebagian energi
yang dilepas dalam bentuk yang dapat
digunakan untuk membuat ATP (sisa
energi itu dilepas sebagai panas).
22
Gambaran umum respirasi seluler
Pada sel
eukariotik,
glikolisis terjadi di
luar mitokondria
dalam sitosol.
Siklus Krebs dan
rantai transpor
elektron
ditempatkan di
dalam
mitokondria.
23
Gambaran umum respirasi seluler
• NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus
Krebs ke rantai transpor elektron, yang ada di dalam
membran krista.
• Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi
menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk
menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung
jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh
respirasi seluler.
• Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis
dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat-substrat.
24
Setiap molekul glukosa menghasilkan
banyak molekul ATP selama respirasi
seluler.
25
Kesimpulan
• Respirasi menghasilkan ATP
• Berbagai senyawa dapat menjadi substrat
• Senyawa intermediate dapat menjadi prekursor
26
DISKUSI
1)Jelaskan bagian sel yang berperan dalam proses
transformasi energi
2) Respirasi seluler adalah proses metabolisme dalam sel
yang menghasilkan energi berupa ATP, berlangsung dalam
sitoplasma dan mitokondria. Jelaskan proses respirasi sel
yang berlangsung pada kedua bagian sel tersebut. Adakah
bagian sel selain sitoplasma dan mitokondria yang
berperan dalam respirasi sel ? Jika ada, jelaskan.
27
3. Ada dua jenis respirasi seluler yaitu aerob dan anaerob. Jelaskan masing-masing jenis tersebut.
4. Mengapa proses respirasi seluler sering disebut dengan pemanenan energi kimiawi ? Jelaskan jumlah energi / ATP yang mungkin dihasilkan dalam tiap tahapan respirasi
5. Jelaskan proses respirasi dalam tumbuhan
6. Cari dari berbagai sumber, percobaan terkait materi respirasi pada makhluk hidup, jelaskan tentang percobaan tersebut.
28
29