Upload
dwi-pamungkas
View
246
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
jagat
Citation preview
Respirasi Seluler
a. Pengertian respirasi seluler
Pada hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam
makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam
sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh aktivitas hidup
yang memerlukan energi. Menurut Campbell et al. (2002), aktivitas hidup
yang memerlukan energi antara lain, kerja mekanis (kontraktil dan
motilitas), transpor aktif (mengangkut molekul zat atau ion yang melawan
gradien konsentrasi zat), produksi panas (bagi tubuh burung dan hewan
menyusui). Namun, selain ketiga tujuan tersebut, energi dibutuhkan oleh
tubuh untuk transfer materi genetik dan metabolisme sendiri.
Jadi respirasi seluler adalah proses perombakan molekul organik
kompleks yang kaya akan energi potensial menjadi produk limbah yang
berenergi lebih rendah (proses katabolik) pada tingkat seluler. Pada
respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar
organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi
utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas
sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih
kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan
mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah
berkonsentrasi lebih tinggi.
b. Persamaan umum respirasi seluler
C6H12O6+ 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energi
Energi = ATP(Adenosine TriPhosphate) + panas
1 | P a g e
c. Struktur dan Fungsi mitokondria
Mitokondria adalah salah satu dari beberapa bagian yang terdapat
di dalam sel atau yang biasa disebut sebagai organel sel. Mitokondria
dalam sebuah sel memiliki jumlah yang bervariasi tergantung pada
kebutuhan energi pada sel tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria
memiliki susunan yang kompak yaitu pada bagian yang paling banyak
membutuhkan energi. Sebagai salah satu contoh, mitokondria ada pada
tubuh manusia yang terletak diantara unit-unit kontraktil pada sel otot
jantung. Mitokondria berbentuk seperti batang atau cenderung oval,
memiliki ukuran yang besar seperti bakteri. Mitokondria memiliki dua
lapisan, yaitu lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar bersifat halus
dan mengelilingi mitokondria. Sedangkan lapisan dalamnya berbentuk
lipatan-lipatan yang disebut krista. Ada bukti yang menyebutkan bahwa
mitokondria merupakan turunan dari bakteri yang menginvansi dan
kemudian ditelan oleh sel primitif. Hal itu terjadi akibat adanya hubungan
simbiotik antara mitokondria dan bakteri, sehingga menyebabkan
mitokondria berkembang dan menjadi organel permanen.
Fungsi mitokondria mengambil energi dari zat-zat gizi dalam
makanan dan mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan
untuk menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga
2 | P a g e
dengan “organel energi”. Pada mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang
mengarah ke dalam dan menonjol ke rongga dalam yang disebut krista.
Krista diisi oleh cairan yang berbentuk gel yang dinamakan matriks.
Selain itu krista juga ditempeli oleh protein-protein transportasi elektron
yang bertanggung jawab untuk mengubah sebagian besar energi yang
terkandung dalam makanan menjadi bentuk yang dapat digunakan.
Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang disebut matriks. Matriks
merupakan cairan yang mengandung campuran pekat ratusan enzim
berbeda yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-molekul
nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh
protein-protein yang terdapat di krista.
a. Mekanisme respirasi seluler
Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang
disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor
elektron. Perhatikan diagram respirasi seluler berikut:
3 | P a g e
Gambaran umum respirasi seluler pada eukarioti.
Sumber: Pearson education inc.
1. Glikolisis (di sitosol/sitoplasma)
Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang
tepatnya terjadi selama jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam,
diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih kecil ini
4 | P a g e
kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat
dua molekul piruvat (champbell, 2002)
NADH merupakan sumber elektron berenergi tinggi, sedangkan
ATP adalah persenyawaan berenergi tinggi. Selama glikolisis
dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya
digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain
sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh.
Seluruh proses glikolisis tidak memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis
terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir sebelum
memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan
tahap ini menjadi dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif.
Glikolisis mengubah senyawa 6C menjadi senyawa 2C pada hasil akhir
glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah reaksi asam
piruvat diubah menjadi asetil KoA (syamsuri, 1980)
2. Dekarboksilasi Oksidatif
Setelah memasuki mitokondria,asam piruvat mula-mula diubah
menjadi suatu senyawa yang disebut asetilCoA. Dekarboksilasi
Oksidatif ini merupakan persambungan antara glikolisis dan siklus
krebs, yang diselesaikan oleh kompleks multi enzim yang mengkatalis
3 reaksi:
1. Gugus karboksil piruvat dikeluarkan dan dilepaskan sebagai
molekul CO2
2. Fragmen ber-karbon dua yang tersisa dioksidasi untuk membuat
senyawa yang dinamai asetat. Suatu enzim mentransfer electron
yang diekstraksi ke NAD+ dan menyimpan energy dalam bentuk
NADH.
5 | P a g e
3. Koenzim A (senyawa yang mengandung sulfur diikatkan pada
asetat tadi oleh ikatan yang tidak stabil yang membuat gugus asetil
sangat reaktif.
3. Siklus kreb / siklus asam sitrat (di mitokondria)
Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi
kimiawi yang tersimpan dalam glukosa, sebagian besar energi itu tetap
tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada oksigen molekuler,
piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim siklus krebs
menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya (champbell, 2002)
Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam
oksaloasetat (4C) menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam
oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya
menjadi asam oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO2)
dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan
hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya,
hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen yaitu NAD
dan FAD, untuk dibawa ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini
6 | P a g e
dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan oksigen membentuk
air. Seluruh reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan
oksigen bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria
(Syamsuri, 1980).
4. Sistem Transpor Elektron (di mitokondria)
Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs
ada dua macam. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi,
yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini merupakan energi
siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk
transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan
FAD (Flafin adenine dinukleotida) dalam bentuk FADH2. Kedua
macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron. Proses
transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya, elektron dan H+
dan NADH dan FADH2 dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain
secara berantai. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan
untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP sehingga
terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima,
sehingga terbentuklah H2O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi
aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap reaksi pada glikolisis, siklus krebs
7 | P a g e
dan transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa antara. Senyawa
itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).
Selama respirasi seluler, pemanenan energi makanan untuk
sintesis ATP jika satu molekul glukosa terurai secara sempurna maka
fosforilasi tingkat substrat menghasilkan 4 ATP dan fosforilasi oksidatif
menghasilkan 34 ATP. Proses oksidasi satu molekul glukosa dapat
memanen energi sebanyak 38 ATP. Sementara itu, dalam oksidasi
sempurna satu molekul glukosa melepaskan 686 kkal (DG = -686
kkal/mol), dan fosforilasi ADP menjadi ATP menyimpan sedikitnya 7,3
kkal per mol ATP. Oleh karena itu, efisiensi respirasi adalah 7,3 kali 38
dibagi 686, atau kira-kira 40%. Sedangkan sisa energi simpanan hilang
sebagai panas untuk mempertahankan suhu tubuh, dan menghamburkan
sisanya melalui keringat dan mekanisme pendinginan lainnya
(Campbell et al., 2002)
ATP yang dihasilkan dari sebuah molekul glukosa yang dioksidasi
di dalam sel, dari glikolisis sampai rantai respirasi antara lain:
a. Glikolisis menghasilkan
1 NADH + H+ = 1 X 2 X 3 ATP = 6 ATP
2 ATP = 2 X 2 X 2 ATP = 4 ATP
Jumlah = 10 ATP
Dipakai = 2 ATP
Hasil bersih ATP glikolisis = 8 ATP
8 | P a g e
b. Dekarboksilasi oksidatif menghasilkan
1 NADH + H+ = 1 X 2 X 3 ATP = 6 ATP
c. Siklus krebs menghasilkan
3 NADH+H+ = 3 X 2 X 3 ATP = 18 ATP
1 FADH2 = 1 X 2 X 2 ATP = 4 ATP
1 ATP = 1X 2 X 1 ATP = 2 ATP
Jumlah b + c = 30 ATP
Jadi hasil bersih ATP dalam respirasi dari 1 molekul glukosa
adalah 38 ATP
9 | P a g e
Daftar Pustaka
Mahmuddin.(2009). Respirasi Seluler atau Respirasi Aerob.
http://mahmuddin.wordpress.com.Diakses tanggal 21 Desember 2012.
Campbell, Neil A,dkk.(2002).Biologi.Jakarta:Erlangga.
Parera, Herens Andreano.(2010).Siklus Krebs.www.scbrid.com.
22 Desember 2012.
Lestari,Iis.(2012). Respirasi Sel.http://www.kamusq.com. 30 Desember 2012.
Charisma, Nanik.(2012). Fotosintesis dan Respirasi Seluler.
http://csbioinformatika.blogspot.com. 30 Desember 2012.
Dejavu, Lan.(2010). Katabolisme Respirasi Seluler.
http://landejavu.wordpress.com. 30 Desember 2012.
10 | P a g e