2. Kegunaan energi kimia
dalam sel
BIOSINTESIS
KONTRAKSI DAN GERAKAN
TRANSPOR AKTIF
TRANSFER BAHAN GENETIK
3. Dari mana energinya?
Dari makanan.
Energi yang diekstrak dari
makanan digunakan untuk
memberi energi gugus fosfat agar
dapat membentuk ATP.
4. 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.
5. 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.
6. p p p
energi ATP
energi
masuk keluar
Tanjakan
energi
p p p p p p
P+ ADP P+ ADP
7. Memperoleh Energi dari
Makanan
■ Bagaimana makanan diubah
menjadi energi?
■ Apakah nutrisi yang berbeda
diekstrak energinya melalui cara
yang berbeda?
8. Metabolisme
NUTRISI MAKRO-
PENGHASIL MOLEKUL
ENERGI SEL
Karbohidrat Polisakarida
Lemak Lipida
Protein ENERGI Protein
KIMIA Asam Nucleat
Katabolisme Anabolisme
ATP
NADH/NADPH MOLEKUL
HASIL AKHIR FADH2 PREKURSOR
RENDAH
ENERGI Asam Amino
CO 2 Gula
H 2O Asam Lemak
NH 3 Basa Nitrogen
9. 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
10. Katabolisme tahap I
Asam
Protein
amino
Poli
Glukosa
sakarida
Gliserol,
Lipida Asam
Lemak
MOLEKUL
MOLEKUL “BUILDING
BESAR BLOCK”
11. Katabolisme tahap II
Asam
amino
Asam
Glukosa Asetil ko-A
Piruvat
Gliserol,
Asam
Lemak
HASIL
MOLEKUL
UMUM
“BUILDING
DEGRADASI
BLOCK”
12. Katabolisme tahap III
CO
Asetil ko-A
2
Piruvat
Asam
HASIL AKHIR H
HASIL O
2
YAN
UMUM
SEDRHANA
14. 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).
15. glukosa
ATP ADP
glukosa 6-fosfat
fruktosa 6-fosfat
ATP ADP
fruktosa 1,6-difosfat
16. fruktosa 1,6-difosfat
gliseraldehida 3-fosfat
2 NAD+ + 2 P 2 NADH + 2 H+
Asam 1,3-difosfogliserat
2 ADP 2 ATP
Asam 3-fosfogliserat
2 ADP 2 ATP
Asam piruvat
17. 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.
18. 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.
19. Berlari 30 detik
Perolehan energi melalui
glikolisis, karena cepat.
Tidak membutuhkan oksigen
(anaerobik).
Dihasilkan asam laktat yang dapat
membakar otot.
20. Berlari 10 menit?
Perlu energi lebih banyak.
Tidak boleh terbentuk asam
laktat terlalu banyak, maka
kondisi tidak boleh anaerob.
26. glikolisis membrane membran
luar dalam
H+
+
H + H+
H+ H
Rangkaian
transpor
elektron
Daur H+
Krebs H
+
+
H
H+
e-
O2
kompartemen H2 O
luar
kompartemen
dalam
27. 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.
28. glikolisis
mitokondrion
Asam piruvat
cytosol
NAD+
koenzim
A NADH Menuju ke
rangkaian
transpor elektron
koA
CO2 asetll koenzim A
Kompartemen dalam Daur Krebs
29. SUMMARY OF THE KREBS CYCLE 6 NADH GLYCOLYSIS
2 FADH2
CoA Daur
asetil koenzim A Krebs
CO2
2 ATP
Rangkaian
transpor
elektron
asam oksaloasetat 1. asam sitrat
NAD+ NADH
NADH NAD +
2.
6. CO2
asam α-ketoglutarat
asam malat
3. CO2
FADH2 FAD+
NAD+ NADH
5. ADP
asam suksinat 4.
turunan asam α-ketoglutarat
ATP
30. 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.
31. 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.
32. Oksidasi - Reduksi
Oksidasi:
Pengambilan/pemindahan
elektron dari suatu senyawa.
Reduksi:
Penambahan/pemberian elektron
kepada suatu senyawa.
33. 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.
34. PEMBAWA ELEKTRON
Molekul yang memindahkan
elektron selama proses oksidasi
reduksi di dalam sel.
NADH, FADH adalah molekul
2
pembawa elektron
35. 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.
36. NAD (Nikotinamida
Dinukleotida)
NADH dapat memindahkan
elektron ke molekul lain, dan
kembali menjadi NAD.
Proses pemindahan ini
dikendalikan/dilakukan oleh
enzim.
37. - - - -
NAD+ + NADH NAD+
kosong terisi kosong
+ +
H proton NAD
H teroksidasi -
+ - +
NAD NAD
- - H -
+
- H tereduksi +
H
38. 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.
39. 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).
41. GLYCOLYSIS mitokondria
KREBS
CYCLE
inner
ELECTRON membrane
TRANSPORT
CHAIN 32 inner compartment
ATP
O2 H2O
outer compartment
Kompartemen bagian luar
SINTESIS ATP
H+ H+ H+ H+
H+
inner H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+
H+ H H
H
+ + +
membrane H+ H+ H+ H+ H+ H+
H+ H+
H+ H+
H +
H+ H+ H+
H+
H+
H+
NADH H+
ATP
NAD +
synthesis
2 H+ + 1/2 O2
ADP + P
Kompartemen bagian dalam
H2O
ATP
RANGKAIAN TRANSPOR
ELEKTRON
42. food
PROTEIN KARBOHIDRAT LEMAK
amino acids sugars glycerol fatty acids
Molekul GLIKOLISIS
lain yang glukosa
digunaka Asam piruvat
n pada
respirasi acetyl CoA
DAUR
KREB
NH3
(ammonia)
RANGKAIAN
TRANSPOR
ELEKTRON
43. RESPIRASI SEL
Tiga tahap penuaian energi
Glikolisis
Daur Krebs
Rangkaian transpor elektron
Reaksi secara keseluruhan:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + ADP → 6 CO 2
+ 6 H 2 O + ATP.
Notes de l'éditeur
Figure: 07-01 Title: Storing and releasing energy. Caption: Adenosine triphosphate (ATP) is the most important energy-releasing molecule in our bodies. The energy it contains is used to power everything from muscle contraction to thinking.
Figure: 07-05a Title: Summary of glycolysis. Caption: In glycolysis, the single glucose molecule is transformed in a series of steps into two molecules of a substance called pyruvic acid. These two molecules then move on to the next stage of cellular respiration (the Krebs cycle). Meanwhile, glycolysis also produces two molecules of electron-carrying NADH, which move directly to the electron transport chain. Although two molecules of ATP are used up in the earlier stages of glycolysis, four more are produced in the later stages, for a net production of two ATP molecules per glucose molecule. The carbon atoms are represented by red circles, and the phosphate groups are represented by yellow circles.
Figure: 07-05b Title: Summary of glycolysis. Caption: In glycolysis, the single glucose molecule is transformed in a series of steps into two molecules of a substance called pyruvic acid. These two molecules then move on to the next stage of cellular respiration (the Krebs cycle). Meanwhile, glycolysis also produces two molecules of electron-carrying NADH, which move directly to the electron transport chain. Although two molecules of ATP are used up in the earlier stages of glycolysis, four more are produced in the later stages, for a net production of two ATP molecules per glucose molecule. The carbon atoms are represented by red circles, and the phosphate groups are represented by yellow circles.
Figure: 07-06a Title: Energy transfer in the mitochondria. Caption: Mitochondria are organelles, or “tiny organs,” that exist within cells. They are the location for the second and third sets of steps in cellular respiration, the Krebs cycle and the electron transport chain. Following a transitional step (see Figure 7.7), the products of glycolysis—the downstream products of the original glucose molecule—pass into the inner compartment of a mitochondrion, where the Krebs cycle takes place. Electrons derived from the Krebs cycle then migrate, via electron carriers, from the Krebs cycle site into the highly folded inner membrane of the mitochondrion, where the bulk of ATP is produced in the electron transport chain.
Figure: 07-06b Title: Energy transfer in the mitochondria. Caption: Mitochondria are organelles, or “tiny organs,” that exist within cells. They are the location for the second and third sets of steps in cellular respiration, the Krebs cycle and the electron transport chain. Following a transitional step (see Figure 7.7), the products of glycolysis—the downstream products of the original glucose molecule—pass into the inner compartment of a mitochondrion, where the Krebs cycle takes place. Electrons derived from the Krebs cycle then migrate, via electron carriers, from the Krebs cycle site into the highly folded inner membrane of the mitochondrion, where the bulk of ATP is produced in the electron transport chain.
Figure: 07-07 Title: Transition between glycolysis and the Krebs cycle. Caption: The pyruvic acid product of glycolysis does not enter directly into the Krebs cycle. Rather, it must first be transformed into acetyl coenzyme A. The consequences of this reaction are the production of CO 2 , which dissolves into the bloodstream, and the production of an NADH molecule, which continues onto the electron transport chain. Because one molecule of glucose produces two molecules of pyruvic acid, two molecules of NADH are produced per glucose molecule in this transitional step.
Figure: 07-08 Title: Summary of the Krebs cycle. Caption: The Krebs cycle is the major source of electrons that are transported to the electron transport chain by the electron carriers NADH and FADH 2 . For each molecule of glucose, two molecules of acetyl coenzyme A enter the Krebs cycle. Through a series of reactions, a total of 6 NADH, 2 FADH 2 , and 2 ATP are produced per glucose molecule. (From counting the number of NADH and FADH 2 around the cycle, it would appear that only 3 NADH and 1 FADH 2 are produced, but remember that one molecule of glucose results in two “trips” around the cycle, as two molecules of acetyl coenzyme A will enter the Krebs cycle for every molecule of glucose that is metabolized.)
Figure: 07-03 Title: The electron carrier NAD + . Caption: In its unloaded form (NAD + ) and its loaded form (NADH), this molecule is a critical player in energy transfer, picking up energetic electrons from food and transferring them to later stages of respiration.
Figure: 07-09 Title: The electron transport chain. Caption: The movement of electrons through the ETC powers the process that provides the bulk of the ATP yield in respiration. The electrons carried by NADH and FADH 2 are released into the ETC and transported along its chain of molecules. The movement of electrons along the chain releases enough energy to power the pumping of hydrogen ions (H + ) across the membrane into the outer compartment of the mitochondrion. It is the subsequent energetic “fall” of the H + ions back into the inner compartment that drives the synthesis of ATP molecules by the enzyme ATP synthase.
Figure: 07-10 Title: Many respiratory pathways. Caption: Glucose is not the only starting material for cellular respiration. Other carbohydrates, proteins, and fats can also be used as fuel for cellular respiration. These reactants enter the process at different stages.
