Makalah Biologi Seluler Dan Molekuler.docx

KATA PENGANTAR Puji syukur kita ucapkan kepada ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmatNya kepada kita, sehingga tugas makalah tentang “ Respirasi Sel ” dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini juga sebagai tugas yang harus dikerjakan untuk sarana pembelajaran bagi kita. Makalah ini kami buat berdasarkan apa yang telah kami terima dan juga kami kutip dari berbagi sumber baik dari buku maupun dari media elektronik. Semoga isi dari makalah ini dapat berguna bagi kita dan dapat menambah wawasan serta pengetahuan kita. Selayaknya manusia biasa yang tidak pernah lepas dari kesalahan, maka dalam pembuatan makalah ini masih banyak yang harus di koreksi dan jauh dari sempurna.Oleh karena itu, kritik dan saran sangat dianjurkan guna memperbaiki kesalahan dalam makalah ini. Demikian, apabila ada kesalahan dan kekurangan dalam isi makalah ini, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Jember, 28 Oktober 2018

Penyusun

1

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................................ 1 DAFTAR ISI....................................................................................................................... 2 BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA .............................................................................................. 4 2.1 Pengertian Respirasi Sel ...................................................................................... 4 2.2 Macam-Macam Respirasi Sel .............................................................................. 5 1. Respirasi Aerob ............................................................................................. 5 a. Glikolisis .............................................................................................. 5 b. Dekarboksilase oksidatif ...................................................................... 10 c. Siklus Kreb ........................................................................................... 12 d. Transport Elektron ............................................................................... 19 2. Respirasi Anaerob ......................................................................................... 21 a. Fermentasi Alkohol .............................................................................. 22 b. Fermentasi Asam Laktat ...................................................................... 23 BAB III PENUTUP ............................................................................................................ 25 3.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 25 3.2 Saran .................................................................................................................... 26 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 27

2

BAB I PENDAHULUAN

Semua sel aktif senantiasa melakukan respirasi, menyerap 02 dan melepaskan C02 dalam volume yang sama. Proses keseluruhan merupakan reaksi oksidasi reduksi yaitu senyawa dioksidasi menjadi C02 sedangkan 02 yang diserap direduksi membentuk Hp. Pati, fruktan, sukrosa, lemak, asam organik, bahkan pada keadaan tertentu protein dapat digunakan sebagai subtrat respirasi. Respirasi merupakan oksidasi yang berlangsung di medium air, dengan pH netral pada suhu sedang. Produk ini meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen porfirin; untuk lemak, sterol karatenoid, pigmen flavonoid, seperti antosianin, dan senyawa aromatic tertentu. Biasanya hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi C02 dan H2O sedangkan sisanya digunakan dalam proes sintesis. Energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan atau hewan. Respirasi adalah suatu proses biologis, yaitu oksigen diserap untuk digunakan pada proses pembakaran (oksidatif) yang menghasilkan energi diikuti oleh pengeluaran sisa pembakaran berupa gas karbondioksida dan air. Substrat yang paling banyak diperlukan tanaman untuk proses respirasi dalam jaringan tanaman adalah karbohidrat dan asam-asam organik bila dibandingkan dengan lemak dan protein. respirasi dapat dibedakan dalam tiga tingkat : (a) pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, (b) oksidasi gula menjadi asam piruvat dan (c) transformasi piruvat dan asam-asam organik secara aerobic menjadi karbondioksida, air dan energi. Protein dan lemak dapat pula berperan sebagai substrat dalam proses pemecahan ini (Paramita, 2010). Berdasarkan ada tidaknya energi pada proses respirasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan energi dan respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan energi.

3

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Respirasi Sel Menurut Winarno dan Kartakusuma (1981), respirasi adalah suatu proses metabolisme dengan cara menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa yang lebih kompleks seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik, sehingga menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO2, air serta energi dan molekul lain yang dapat digunakan oleh sel untuk reaksi sintesa. Respirasi adalah suatu proses biologis, yaitu oksigen diserap untuk digunakan pada proses pembakaran (oksidatif) yang menghasilkan energi diikuti oleh pengeluaran sisa pembakaran berupa gas karbondioksida dan air. Substrat yang paling banyak diperlukan tanaman untuk proses respirasi dalam jaringan tanaman adalah karbohidrat dan asam-asam organik bila dibandingkan dengan lemak dan protein. respirasi dapat dibedakan dalam tiga tingkat : (a) pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, (b) oksidasi gula menjadi asam piruvat dan (c) transformasi piruvat dan asam-asam organik secara aerobic menjadi karbondioksida, air dan energi. Protein dan lemak dapat pula berperan sebagai substrat dalam proses pemecahan ini (Paramita, 2010). 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 bakarorganik 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. 4

2.2 Macam-Macam Respirasi Sel 1.

Respirasi Aerob adalah pemecahan senyawa glukosa dengan memerlukan oksigen . respirasi aerob terdiri dari glikolisi, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transport elektron. a.

Pengertian Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H), sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin trifosfat) merupakan senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfat nya menghasilkan energi. Pada proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara lengkap:

Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada tahap penggunaan energi adalah 2 ATP. Sementara itu, energi yang dihasilkan pada tahap pelepasan energi adalah 4 ATP dan 2 NADH. Dengan demikian, selisih energi atau hasil akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH. Glikolisis adalah rincian sistematis glukosa

5

dan gula lain untuk kekuatan proses respirasi selular. Ini adalah reaksi biokimia universal yang terjadi dalam setiap organisme uniseluler atau multiseluler yang hidup secara respirasi aerobik dan anaerobik. Ada jalur metabolik di mana proses ini terjadi. Tahap glikolisis yang saya hadir di sini merujuk pada jalur tertentu yang disebut embdenMeyerhof-Parnusjalur. Proses ini adalah bagian kecil dari siklus respirasi seluler dan metabolisme tubuh secara keseluruhan, diarahkan untuk menciptakan ATP (Adenosine Triphosphate) yang merupakan mata uang energi tubuh. 

Tahapan glikolisis : Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa atau dekomposisi. Melalui proses ini, satu molekul glukosa sepenuhnya dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) radikal yang membawa elektron yang dihasilkan. Butuh waktu

bertahun-tahun

penelitian

melelahkan

dalam

biokimia

yang

mengungkapkan tahap-tahap glikolisis yang membuat respirasi selular mungkin. Berikut adalah berbagai tahap yang disajikan dalam urutan awal terjadinya dengan glukosa sebagai bahan baku utama. Seluruh proses melibatkan sepuluh tahap dengan membentuk produk pada setiap tahap dan setiap tahap diatur oleh enzim yang berbeda. Produksi berbagai senyawa di setiap tahap menawarkan entry point yang berbeda ke dalam proses. Itu berarti, proses ini dapat langsung mulai dari tahap peralihan jika senyawa yang reaktan pada tahap yang langsung tersedia. a. Tahap1: Fosforilasi Glukosa Tahap pertama adalah fosforilasi glukosa (penambahan gugus fosfat). Reaksi ini dimungkinkan oleh heksokinase enzim, yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP (Adenosine Triphsophate) dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi glukosa 6-fosfat. Dalam proses satu ATP molekul, yang

merupakan

mata

uang

energi

tubuh,

digunakan

dan

akan

ditransformasikan ke ADP (Adenosin difosfat), karena pemisahan satu kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut: Glukosa (C6H12O6) + + ATP heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP 6

. b. Tahap 2: Produksi Fruktosa-6 Fosfat Tahap kedua adalah produksi fruktosa 6-fosfat. Hal ini dimungkinkan oleh aksi dari enzim phosphoglucoisomerase. Kerjanya pada produk dari tahap sebelumnya, glukosa 6-fosfat dan berubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan isomer nya (Isomer adalah molekul yang berbeda dengan rumus molekul yang sama tetapi susunan berbeda dari atom). Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut: Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + Phosphoglucoisomerase (Enzim) → Fruktosa 6-Fosfat (C6H11O6P1). c. Tahap 3: Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap berikutnya, Fruktosa isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6difosfat dengan penambahan kelompok fosfat. Konversi ini dimungkinkan oleh fosfofruktokinase enzim yang memanfaatkan satu molekul ATP lebih dalam proses. Reaksi ini diringkas sebagai berikut: Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) + fosfofruktokinase (Enzim) + ATP → Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2). d. Tahap 4: Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap keempat, adolase enzim membawa pemisahan Fruktosa 1, 6difosfat menjadi dua molekul gula yang berbeda yang keduanya isomer satu sama lain. Kedua gula yang terbentuk adalah gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksi berjalan sebagai berikut: Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2) + Aldolase (Enzim) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) + Dihydroxyacetone fosfat (C3H5O3P1). e. Tahap 5: interkonversi Dua Glukosa Fosfat dihidroksiaseton adalah molekul hidup pendek. Secepat itu dibuat, itu akan diubah menjadi fosfat gliseraldehida oleh enzim yang disebut fosfat

7

triose. Jadi dalam totalitas, tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul gliseraldehida fosfat. Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) + Triose Fosfat → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1). f. Tahap 6: Pembentukan NADH & 1,3-Diphoshoglyceric Tahap keenam melibatkan dua reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH dari NAD + (nicotinamide adenin dinukleotida) dengan menggunakan enzim dehydrogenase fosfat triose dan kedua adalah penciptaan 1,3diphoshoglyceric asam dari dua molekul gliseraldehida fosfat yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah sebagai berikut: Fosfat dehidrogenase Triose (Enzim) + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH (Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2 H + Triose fosfat dehidrogenase gliseraldehida fosfat + 2 (C3H5O3P1) + 2P (dari sitoplasma) → 2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2). g. Tahap 7: Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam Tahap ketujuh melibatkan penciptaan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul 3-fosfogliserat asam dari reaksi phosphoglycerokinase pada dua molekul produk 1,3-diphoshoglyceric asam, dihasilkan dari tahap sebelumnya. 2

molekul

asam

1,3-diphoshoglyceric

(C3H4O4P2)

+

+

2ADP

phosphoglycerokinase → 2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + 2ATP (Adenosine Triphosphate). h. Tahap 8: Relokasi Atom Fosfor Tahap delapan adalah reaksi penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom fosfor dalam 3-fosfogliserat asam dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan menciptakan 2 - asam fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut: 2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + phosphoglyceromutase (enzim) → 2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1).

8

i. Tahap 9: Penghapusan Air enolase enzim datang ke dalam bermain dan menghilangkan sebuah molekul air dari 2-fosfogliserat acid untuk membentuk asam yang lain yang disebut asam phosphoenolpyruvic (PEP). Reaksi ini mengubah kedua molekul 2fosfogliserat asam yang terbentuk pada tahap sebelumnya. 2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1) + enolase (enzim) -> 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + H2O2. j. Tahap 10: Pembentukan piruvat Asam & ATP Tahap ini melibatkan penciptaan dua molekul ATP bersama dengan dua molekul asam piruvat dari aksi kinase piruvat enzim pada dua molekul asam phosphoenolpyruvic dihasilkan pada tahap sebelumnya. Hal ini dimungkinkan oleh transfer dari atom fosfor dari asam phosphoenolpyruvic (PEP) untuk ADP (Adenosin trifosfat). 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + + 2ADP kinase piruvat (Enzim) → 2ATP + 2 molekul asam piruvat. Seperti yang Anda lihat, semua tahap sebagian besar melibatkan manipulasi kelompok fosfat dan kemudian atom fosfor yang dimungkinkan oleh berbagai enzim dalam sitoplasma. Enzim seperti katalis yang membuat reaksi mungkin dan kemudian melepaskan diri. 

Proses Reaksi glikolisis (respirasi aerob) Proses Reaksi Glikolisis (respirasi aerob)- Glikolisis merupakan reaksi tahap pertama secara aerob (cukup oksigen) yang berlangsung dalam mitokondria. Glikolisis berasal dari kata glyco = gula, lysis = memecah. Semua kehidupan di bumi melakukan glikolisis. Tahap glikolisis tidak memerlukan oksigen dan tidak menghasilkan banyak energi. Tahap glikolisis merupakan awal terjadinya respirasi sel. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan hasil akhir glikolisis berupa senyawa asam piruvat. Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul 9

yang satu ke molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara lengkap: Molekul glukosa akan masuk ke dalam sel melalui proses difusi. Agar dapat bereaksi, glukosa diberi energi aktivasi berupa satu ATP. Hal ini mengakibatkan glukosa dalam keadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat yang dibantu oleh enzim heksokinase.Glikolisis ini terjadi pada saat sel memecah molekul glukosa yang mengandung 6 atom C (6C) menjadi 2 molekul asam piruvat yang mengandung 3 atom C (3C) yang melalui dua rangkaian reaksi yaitu rangkaian I (pelepasan energi) dan rangkaian II (membutuhkan oksigen). b.

Dekarboksilasi Oksidatif Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom 2C, yaitu asetil koenzim-A (asetil koA). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria. Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mendapat molekul oksigen yang cukup akan meneruskan tahapan reaksi yaitu ke siklus krebs. Namun, asam piruvat ini tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C (2C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif.

10

Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil koenzim-A, merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). Reaksi yang dikatalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga macam enzim yaitu piruvat dehidrogenase, dihidrolipoamid asetil transasetilase, dan dihidrolipoamid dehidrogenase dan lima macam gugs prostetik yaitu Tiamin pirofosfat (TPP), asam lipoat, koenzim-A, Flavin Adenin Dinukleotida (FAD), dan Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD) yang berlangsung dalam lima tahap reaksi. Pertama-tama, molekul asam piruvat yang dihasilkan reaksi glikolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2. Setelah itu, 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang tereduksi menjadi NADH. Kemudian, koenzim A (suatu senyawa yang mengandung sulfur yang berasal dari vitamin B) diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil koenzim-A, yang siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut. Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH. Dekarboksilasi oksidatif akan mengubah asam piruvat menjadi asetil ko-A. Tahap ini terjadi dalam beberapa reaksi yang dikatalisis oleh kompleks enzim yang disebut piruvat dehidrogenase. Enzim ini terdapat pada mitokondria pada sel eukariotik, sedangkan pada prokariotik terdapat pada sitoplasma. Hasil dari dekarboksilasi oksidatif adalah molekul asetil ko-A, NADH, dan CO2. Satu molekul glukosa akan diubah menjadi dua molekul asam piruvat dalam glikolisis, 11

artinya proses dekarboksilasi oksidatif untuk satu molekul glukosa akan menghasilkan 2 molekul asetil ko-A, 2 NADH, dan 2 CO2. Keseluruhan reaksi dekarboksilasi ini bersifat irreversible c. Siklus Krebs Siklus krebs adalah salah satu reaksi yang terjadi dari rangkaian reaksi metabolisme sel di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai pemenuh kebutuhan energi jaringan. Siklus ini dinamakan siklus krebs karena yang menemukan adalah Mr. Krebs atau Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) pada tahun 1937, seorang ahli biokimia terkenal yang menemukan metabolisme karbohidrat. Nama lain dari siklus krebs yaitu siklus asam sitrat karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat juga siklus asam trikarboksilat (-COOH) karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (-COOH). Siklus krebs merupakan jalur metabolisme utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, hasil katabolisme lemak dan hasil katabolisme protein. 

Fungsi siklus krebs

Siklus krebs sebagai siklus penting dalam metabolisme sel, memiliki fungsi tersendiri. Berikut fungsi dari siklus krebs: A.

Sebagai jalur akhir oksidasi KH, Lipid dan Protein. KH, lipid dan protein semua akan dimetabolisme menjadi asetyl-KoA.

B.

Untuk mempertahankan kadar glukosa dalam keadaan normal

C.

Menghasilkan sebagian besar CO2

D.

Metabolisme lein yang menghasilkan CO2 misalnya jalur pentosa fosfat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau harper heksosa monofosfat.

E.

Sumber enzim-enzim tereduksi yang mendorong Rantai Respirasi

F.

Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak 12

G.

Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul

H.

Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzim



Mekanisme siklus krebs Siklus krebs yang merupakan tahapan kedua dari proses respirasi seluler setelah proses glikolisis. Hasil dari glikolisis dibutuhkan dalam siklus krebs. Karena glikolisis terjadi di dalam sitoplasma dan siklus krebs dalam mitokondria, maka hasil glikolisis harus terlebih dahulu masuk ke dalam mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Hasil dari dekarboksilasi oksidatif adalah molekul asetil ko-A, NADH, dan CO2. Satu molekul glukosa akan diubah menjadi dua molekul asam piruvat dalam glikolisis, artinya proses dekarboksilasi oksidatif untuk untuk satu molekul glukosa akan menghasilkan 2 molekul asetil ko-A, 2 NADH, dan 2 CO2. Hasil inilah yang akan digunakan dalam siklus krebs



Tahapan Siklus Krebs Siklus krebs memiliki tahapan yang kontinu. Jika telah mencapai tahap akhir, maka terus berulang dari tahap awal kembali. a. Tahap I Pembentukan Sitrat

13

Pada tahap pertama ini, asetil ko-A akan berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Reaksi pada tahap pertama ini dibantu dengan enzim sitrat sintase.

PEMBENTUKAN SITRAT

b.

Tahap II Isomerase Sitrat Selanjutnya, sitrat yang telah terbentuk pada tahap pertama disusun kembali untuk membentuk isomer isositrat oleh enzim acontinase. Pada reaksi ini molekul air dihapus dari asam sitrat dan kemudian dimasukkan kembali ke lokasi lain. Transformasi terjadi dari perpindahan gugus OH dari posisi 3 ke 4 pada reaksinya dan menghasilkan isositrat.

14

ISOMERASI SITRAT

c. Tahap III Isositrat Dehidrogenase Isositrat

diubah menjadi α-ketoglutarat

oleh enzim

isositrat

dehidrogenese. Reaksi ini melepaskan CO2 dan menghasilkan NADH. Enzim isositrat dehidrogenase mengkatalisis oksidasi dari gugus -OH pada posisi 4 dari isositrat untuk menghasilkan perantara yang kemudian memiliki molekul karbon dioksida dihapus dari untuk menghasilkan αketoglutarat.

Oksidasi

isositrat

menjadi

α-ketoglutarat

kemudian

membentuk senyawa antara oksalosuksinat yang berikatan dengan enzim isositrat dehidrogenase dengan NAD sebagai koenzim.

ISOSITRAT DEHIDROGENASE

d.

Tahap IV α-Ketoglutat Dehidrogenase Kompleks α-ketoglutarat teroksidasi, karbon dioksida akan dihapus, dan koenzim A ditambahkan untuk membentuk senyawa 4-karbon suksinilKoA. Selama oksidasi ini, NAD+ direduksi menjadi NADH2. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah α-ketoglutarat dehidrogenase. Oksidasi αketoglutarat menjadi suksinat melalui pembentukan suksinil

15

ko-A, merupakan reaksi yang irreversibel dan dikatalisis oleh enzim αketoglutarat dehidrogenase. Suksisnil ko-A adalah senyawa tioester yang berenergi tinggi. Selanjutnya suksinil ko-A melepaskan ko–A dengan dirangkaikan dengan reaksi pembentuk energi GTP dari GDP. GTP yang terbentuk dipakai untuk sintesis ATP dari ADP dengan enzim nukleosida difosfat kinase. Pembentukan GTP dikaitkan dengan reaksi deasilasi suksinil ko-A ini disebut “fosforilasi tingkat substrat”.

α-Ketoglutat Dehidrogenase Kompleks

e. Tahap V Suksinat Thikonase Ko-A dihapus dari suksinil-KoA untuk menghasilkan suksinat. Suksinat dioksidasi menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase dengan FAD sebagai koenzim. FAD berperan sebagai gugus penerima hydrogen. Energi yang dilepaskan digunakan untuk membuat guanosin trifosfat (GTP) dari guanosin difosfat (GDP) oleh fosforilasi tingkat substrat. GTP kemudian dapat digunakan untuk membuat ATP. Enzim suksinil-KoA sintase mengkatalisis reaksi ini dari siklus asam sitrat. f. Tahap VI Suksinat Dehidrogenase Suksinat dioksidasi menjadi fumarat. Selama oksidasi ini, FAD direduksi menjadi FADH2. Enzim suksinat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan

16

dua hidrogen dari suksinat. Reaksi reversibel penambahan satu molekul H2O ke ikatan rangkap fumarat, menghasilkan malat yg dikatalisis oleh fumarase.

SUKSINAT DEHIDROGENASE

g. Tahap VII Hidrasi Hidrasi menambahkan atom hydrogen pada ikatan ganda karbon yang ada pada fumarat menjadi L-malat dikatalisis oleh enzim fumarase (fumarat hidratase). Fumarase berlanjut ke proses penataan ulang dengan menambahkan hidrogen dan oksigen kembali ke substrat yang telah dihapus sebelumnya.

TAHAP HIDRASI SIKLUS KREBS

h. Tahap VIII Regenerasi Oksaloasetat Senyawa awal dari siklus asam sitrat oleh dehidrogenase malat. Selama oksidasi ini, NAD+ direduksi menjadi NADH2. L-malat dioksidasi menjadi oksaloasetat oleh enzim L-malat dehidrogenase yg berikatan dengan NAD (reaksi endergonik) atau laju reaksi berjalan ke kanan,karena reaksi berikut

17

kondensasi oksaloasetat denga asetil ko-A yaitu reaksi eksergonik yang irreversible.

REGENERASI OKSALOASETAT

i. Hasil Siklus Krebs Hasil akhir dari siklus krebs berupa 2 molekul asetil ko-A. Jika diuraikan maka, ATP yang berjumlah 2 molekul, FADH2 yang berjumlah 2 molekul menghasilkan 4 ATP, NADH yang berjumlah 6 molekul menghasilkan 18 ATP dan juga CO2 dengan jumlah 2 molekul. Juga dihasilkan 8 molekul hydrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Hasil dari siklus krebs ini digunakan dalam tahapan transport electron seperti FADH2 dan NADH.

18

d.

Transport Elektron Transfer elektron atau transpor elektron merupakan proses produksi ATP (energi) dari NADH dan FADH2 yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs. Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria, yang dibantu oleh kelompok-kelompok protein yang terdapat pada membran tersebut. Proses ini disebut juga dengan fosforilasi oksidatif dan ditemukan pada tahun 1948 oleh Eugene Kennedy dan Albert Lehninger. Energi yang diperlukan untuk aktivitas setiap sel tubuh tersimpan dalam bentuk ATP yang dihasilkan melalui respirasi aerob maupun respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses pemecahan glukosa menghasilkan energi dengan adanya oksigen yang akan menghasilkan sisa air dan karbondioksida. Sedangkan repirasi anaerob merupakan pemecahan glukosa menghasilkan energi tanpa adanya oksigen dengan hasil akhir berupa asam laktat (pada hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme) dan alkohol (pada jamur bersel satu / yeast). Energi yang dihasilkan dari respirasi aerob lebih banyak (36 / 38 ATP) dibandingkan energi yang dihasilkan melalui respirasi anaerob (2 ATP). Oleh karena itu, tubuh selalu mengutamakan terjadinya respirasi aerob dibandingkan anaerob. Respirasi aerob terjadi melalui empat tahapan yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron. Transfer elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang nantinya akan menghasilkan ATP dan H2O sebagai hasil akhirnya. Dalam transfer elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang nantinya akan membentuk H2O yang akan dikeluarkan dari sel. Disebut dengan transfer elektron karena dalam prosesnya terjadi transfer elektron dari satu protein ke protein yang lain. Elektron yang ditransfer berasal dari NADH dan FADH2 yang telah terbentuk sebelumnya. Elektron akan ditransfer dari tingkat energi

19

tinggi menuju tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk ATP. Pada membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I, komplek protein II, ubiquinon (Q), komplek protein III, sitokrom c (cyt c), dan komplek protein IV. Elektron akan ditransfer ke masing-masing protein tersebut untuk membentuk ATP. Sedangkan molekul O2 akan berperan sebagai penerima elekron terakhir yang nantinya akan berubah menjadi H2O. ATP akan dihasilkan oleh enzim ATP sintase melalui proses yang disebut kemiosmosis.

Tahapan transfer elektron adalah sebagai berikut. 1. NADH akan melepaskan elektronnya (e-) kepada komplek protein I. Peristiwa ini membebaskan energi yang memicu dipompanya H+ dari matriks mitokondria menuju ruang antar membran. NADH yang telah kehilangan elektron akan berubah menjadi NAD+. 2. Elektron akan diteruskan kepada ubiquinon. 3. Kemudian elektron diteruskan pada komplek protein III. Hal ini akan memicu dipompanya H+ keluar menuju ruang antar membran. 4. Elektron akan diteruskan kepada sitokrom c. 20

5. Elektron akan diteruskan kepada komplek protein IV. Hal ini juga akan memicu dipompanya H+ keluar menuju ruang antar membran. 6. Elektron kemudian akan diterima oleh molekul oksigen, yang kemudian berikatan dengan 2 ion H+ membentuk H2O. 7. Bila dihitung, transfer elektron dari bermacam-macam protein tadi memicu dipompanya 3 H+ keluar menuju ruang antar membran. H+ atau proton tersebut akan kembali menuju matriks mitokondria melalui enzim yang disebut ATP sintase. 8. Lewatnya H+ pada ATP sintase akan memicu enzim tersebut membentuk ATP secara bersamaan. Karena terdapat 3 H+ yang masuk kembali ke dalam matriks, maka terbentuklah 3 molekul ATP. 9. Proses pembentukan ATP oleh enzim ATP sintase tersebut dinamakan dengan kemiosmosis. 2. Respirasi Anaerob Respirasi anaerob dapat berlangsung di dalam udara yang bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang tersedia di dalam udara itu. Respirasi anaerob juga lazim disebut fermentasi, meskipun tidak semua fermentasi itu anaerob. Tujuan fermentasi sama dengan tujuan respirasi yaitu untuk memperoleh energi. Energi yang didapat melalui fermentasi lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi biasa. Fermentasi banyak tetjadi pada peragian alkohol atau alkoholisasi. Meskipun pembuatan minuman keras itu telah dikenal sejak permulaan sejarah manusia, namun baru pada abad ke 19 diketahui orang bahwa alkohol yang timbul itu disebabkan oleh mikroorganisme bersel satu yang disebut ragi (Saccharomyces) peristiwa ini ditemukan oleh Pasteur (1857). Kemudian Buchner (1896) membuktikan bahwa alkoholisasi tidak mutlah dilakukan oleh sel-sel ragi yang masih hidup. Temyata sel-sel yang sudah mati dapat juga melangsungkan peristiwa tersebut. Dengan demikian jelaslah bahwa ragi-ragi itu mengandung zat-zat yang menyelenggarakan alkoholisasi tersebut yang disebut dengan zimase. Fruktosa, galaktosa dan manosa dapat langsung dialkoholisasikan oleh sel-sel ragi kecuali glukosa, disakarida juga dapat dialkoholisasi ( misa1 maltosa dan sukrosa dapat dijadikan 21

substrat). Substrat ini kemudian diubah menjadi monosakarida oleh enzim-enzim maltase dan sukrase: enzim-enzim ini juga dimiliki oleh sel-sel ragi. Dari persamaan reaksi seperti disebut diatas ini nyatalah, bahwa O2 tidak diperlukan ; juga didalam proses ini hanya ada pengubahan zat organik yang satu menjadi zat organik yang lain (gula alkohol), dimana pada hakekatnya hanya ada pergeseran tempat-tempat antara molekul glukosa dan molekul alkohol. Oleh karena itu, maka respirasi semacam ini dapat juga disebut respirasi intramolekul, mengingat bahwa perubahan semacam ini hanya terdapat di dalam molekul saja. Oleh karena itu respirasi anaerob dibagi menjadi dua yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. 1. Fermentasi Alkohol Beberapa organisme seperti khamir (Saccharomyces cereviceace) melakukan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol (etanol).

Bagan fermentasi alkohol Proses fermentasi alkohol diawali dengan pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses tersebut, dibentuk juga 2 ATP dan 2 NADH. Setiap asam piruvat diubah menjadi asetildehid dengan membebaskan CO2. 22

Asetildehid diubah menjadi etanol dan NADH diubah menjadi NAD+untuk selanjutnya digunakan dalam glikolisis kembali. Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak digunakan manusia selama ribuan tahun dalam pengolahan bahan makanan. Khamir banyak digunakan dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol. 2. Fermentasi Asam Laktat Sama halnya dengan fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat dimulai dengan tahap glikolisis. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel otot dan beberapa sel lainnya, serta beberapa bakteri asam laktat. Pada otot, proses ini dapat menyediakan energi yang dibutuhkan secara cepat. Akan tetapi, penumpukan asam laktat berlebih dapat menyebabkan otot lelah. Asam laktat berlebih dibawa darah menuju hati untuk diubah kembali menjadi asam piruvat. Industri susu menggunakan fermentasi asam laktat oleh bakteri untuk membuat keju dan yoghurt.

Bagan fermentasi asam laktat

Glukosa akan dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis, membentuk 2 ATP dan 2 NADH. NADH diubah kembali menjadi NAD+ saat pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO2, seperti halnya fermentasi alkohol.

23

24

BAB III KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan. Menurut Winarno dan Kartakusuma (1981), respirasi adalah suatu proses metabolisme dengan cara menggunakan oksigen dalam pembakaran senyawa yang lebih kompleks seperti pati, gula, protein, lemak, dan asam organik, sehingga menghasilkan molekul yang sederhana seperti CO2, air serta energi dan molekul lain yang dapat digunakan oleh sel untuk reaksi sintesa. 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. Respirasi terbagi menjadi dua bagian yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob didalam sel terdapat glikolisis, dekarboksilase oksidatif, transport elektron, dan yang terakhir adalah siklus kreb. Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim

yang mengikat elektron (H),

sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom 2C, yaitu asetil koenzim-A (asetil koA). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria. Siklus krebs adalah salah satu reaksi yang terjadi dari rangkaian reaksi metabolisme sel di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai pemenuh kebutuhan energi jaringan. Transfer elektron atau transpor elektron merupakan proses produksi ATP (energi) dari NADH dan FADH2 yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs. Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria, yang dibantu oleh kelompok-kelompok protein yang terdapat pada membran tersebut. respirasi anaerob dibagi menjadi dua yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. 3.2 Saran. Dengan dibuatnya makalah ini diharapkan agar makalah tersebut dapat digunakan secara maksimal, sehingga dapat menjadikan makalah ini sebagai literasi yang baik

25

bagi para pemburu pengetahuan, khususnya bagi pelajar yang ingin mempelajari ilmu tentang respirasi sel ini.

26

DAFTAR PUSTAKA

Internet Online : http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._BIOLOGI/195904011983032SOESI_ASIAH_SOESILAWATY/Media_Pembelajaran_Anfisman/METABOLISME/ anfisman.pdf. Diakses pada tanggal 20 Oktober 2018, pukul 12:56 WIB. Internet Online : http://elisa.ugm.ac.id/user/archive/download/24306/e1534bad798b292d118f23cc3533af b2. Diakses pada tanggal 20 Oktober 2018, pukul 13:20 WIB. Internet Online : http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._BIOLOGI/195904011983032SOESI_ASIAH_SOESILAWATY/Media_Pembelajaran_Anfisman/METABOLISME/ anfisman.pdf. Diakses pada tanggal 20 Oktober 2018, pukul 13:30 WIB. Internet Online : http://www.elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/biokimia/bab%2016.pdf. Diakses pada tanggal 21 Oktober 2018, pukul 08:10 WIB.

27