Respirasi Drs. IGK. WIJASA, MARS

Respirasi Menggunakan O2 dari lingkungan dan membuang CO2 Respirasi jaringan (oksigenasi) dan respirasi sel

Oksigenasi (respirasi jaringan) Hemoglobin mengikat oksigen di paru-paru. Hb + O2 HbO2 (Hboksi) Oksigen terikat lemah pada ion ferro dan mudah dilepas lagi. Misalnya dengan larutan stokes yaitu suatu reduktor lemah, dihasilkan Hb tereduksi.

Terjadi proses difusi gas yang ditentukan oleh tek parsiel masing-masing (O2 dan CO2) P O2 dan Pco2 Ruang alveoli paru : P O2 : 107 mmHg Pco2 : 36 mmHg Sirkulasi kapiler paru : P O2 : 40 mmHg Pco2 : 46 mmHg

Transportasi O2 dalam darah berbentuk 1. Gas larut dalam plasma darah (sedikit) 2. O2 terikat Hb dalam sel darah merah (SDM) membentuk Hboksi ( HbO2 ) Transportasi CO2 dalam darah berbentuk : 2. Asam karbonat, larut dalam plasma darah (sedikit) 3. Berbentuk ikatan karbamino dengan protein darah, termasuk Hb ( 20%) 4. Garam bikarbonat ( 70%)

Kurva kejenuhan Hb-oksi Terutama dipengaruhi oleh pO2 dan pCO2

Bertambahnya pCO2 menggeser lengkung kurva dissosiasi Hb-oksi ke arah kanan (efek Bohr). Efek Bohr menggambarkan : Pada pO2 yang sama besarnya kejenuhan Hb-oksi akan menurun atau derajat disosiasi oksi-Hb akan meningkat karena bertambah tingginya pCO2 di bagian tubuh tertentu.

Efek Bohr

Selain pO2 dan pCO2, masih terdapat faktor lain yang mempengaruhi kurva disosiasi Hb oksi, misal : 1. Keasaman atau pH 2. Kadar elektrolit 3. Suhu 4. Kadar 2,3 Bifosfogliserat (2,3 BPG) pH , kadar elektrolit , suhu , kadar 2,3 BPG meningkatkan disosiasi Hb oksi (menurunkan kejenuhan Hb-oksi)

oksigenasi Hb membantu pelepasan proton (H+). H+ + HCO3- H2CO3 Efek Haldane : Hb-oksi bersifat asam oksigenasi Hb membantu pelepasan proton (H+). H+ + HCO3- H2CO3 Karbonat anhidrase H2O + CO2

Chloride shift Gerakan ion Cl- yang mengimbangi gerakan ion HCO3- dari atau ke plasma darah ke atau dari SDM, pada proses transportasi CO2 dalam darah

Respirasi sel Pendahuluan: Pengertian oksidasi reduksi Mitokhondria

Pengertian oksidasi reduksi Reaksi kimia yang melibatkan pemindahan elektron dari satu molekul ke molekul lain disebut reaksi oksidasi reduksi. Molekul pemberi elektron pada reaksi tersebut disebut pereduksi atau reduktor. Molekul penerima elektron disebut pengoksidasi atau oksidator.

Pengertian oksidasi reduksi

Senyawa pengoksidasi dan pereduksi berfungsi sebagai pasangan reduktor-oksidator (pasangan redoks). Cara pemindahan elektron : 1. Dipindahkan langsung sebagai elektron Contoh : Fe 2+ + Cu 2+ Fe 3+ + Cu + Fe 2+ : sebagai pemberi elektron (peredusi/reduktor) Cu 2+ : sebagai penerima elektron (pengoksidasi/oksidator)

Cara pemindahan elektron 2. Elektron dapat dipindahkan dalam bentuk atom hidrogen. Satu atom hidrogen terdiri dari satu proton (H+) dan satu elektron (e). AH2 A + 2e + 2 H+

Mitokhondria Struktur mitokhondria Membran dalam mitokhondria Membran luar mitokhondria sitosol matriks

mitokhondria Membran luar dan dalam mitokhondria berbeda komposisinya, permeabilitasnya dan kandungan enzimnya. Proses yang terjadi di mitokhondria : Siklus asam sitrat (asam trikarboksilat) Transport elektron Fosforilasi oksidatif

Mitokhondria Mitokhondria mengandung serangkaian katalisator yang dikenal sebagai rantai pernafasan, yang berhubungan dengan transport ekivalen pereduksi (NADH, FADH dan NADPH). Ekivalen pereduksi yang terbentuk dalam sitoplasma masuk ke dalam mitokhondria melalui mekanisme malat shuttle dan gliserol fosfat shuttle.

Mitokhondria Enzim-enzim untuk proses transport elektron dan fosforilasi oksidatif terdapat di membran dalam. Enzim-enzim untuk siklus asam sitrat sebagian besar terdapat di matriks.

Oksidasi biologi (respirasi sel) Organisme mengoksidasi makanan (terutama glukosa) untuk memperoleh energi. Proses ini terjadi dalam sel, bukan dalam paru-paru. Oksidasi terjadi melalui pelepasan atom H dari suatu substrat sumber energi. Tujuannya untuk menghasilkan energi (ATP)

Respirasi sel merupakan serangkaian reaksi biokimia dalam sitoplasma dan mitokhondria. meliputi pelepasan elektron (oksidasi) dari substrat (seperti glukosa) dan penerimaan elektron tersebut oleh molekul akseptor (koenzim) seperti NAD dan FAD.

Respirasi sel Selanjutnya koenzim tersebut melepaskan elektron tersebut kepada akseptor lain yang berupa rangkaian protein pembawa elektron (cytokrom). Cytokrom melepaskan elektron kepada O2. Cytokrom juga memompa proton (H+) dari matriks menuju ruang antar membran. Terbentuk gradien proton

Rangkaian reaksi pada respirasi sel

Rangkaian reaksi pada respirasi sel       1. Glikolisis :  merubah   1 glukosa (C6) menjadi 2 piruvat (C3)       produk :                 2 piruvat,   2 NADH,   &   2 ATP (net)      Terjadi di :  sitoplasma              Termasuk :  fermentasi alkohol     =   glukosa --> alkohol                             fermentasi asam laktat  =   glucose --> asam laktat  

Rangkaian reaksi pada respirasi sel 2. Siklus KREBS : merubah   2 piruvat menjadi  CO2  +  H2O produk :         8 NADH,   2 ATP,    2 FADH2 melepaskan  :          6 CO2   Tempat : mitokhondria             

Rangkaian reaksi pada respirasi sel 3. Rantai transport elektron :                              

Rangkaian reaksi pada respirasi sel 3. Rantai transport elektron : mentransport   e- & H+  dari  NADH & FADH2  kepada  O2  menghasilkan H2O sehingga menghasilkan gradien proton (chemiosmosis) sepanjang membran dalam mitokhondria. Komponen rantai transport elektron : Kompleks I (NADH dehidrogenase) Enzim ini mengandung gugus prostetik FeS dan FMN.

Komponen rantai transport elektron b. Q = ubiquinon c. Kompleks II = suksinat dehidrogenase Gugus prostetik FAD dan FeS d. Kompleks III = kompleks b-c1 e. Cyt c Sitokrom adalah protein yang mengandung sebuah hem (yaitu sebuah atom Fe yang terikat ke inti porfirin dan mirip dengan struktur hem dalam hemoglobin). f. Kompleks IV = cytokrom oksidase

Rangkaian reaksi pada respirasi sel 4. ATPsynthase :          Enzim pada membran dalam mitokhondria yang menghasilkan ATP.

ATP dibentuk dari ADP melalui reaksi fosforilasi. Jadi oksidasi dan fosforilasi bergabung erat dalam mitokhondria yang dikenal dengan fosforilasi oksidatif. Bagaimana proses oksidasi dirangkaikan dengan fosforilasi sehingga terbentuk ATP?

TEORI KIMIA OSMOTIK Dikemukakan oleh ahli biokimia Inggris Peter Mitchell. Transport elektron memompa H+ dari matriks melalui membran dalam. Energi osmotik yang terkandung di dalam gradien ini dianggap sumber energi untuk sintesis ATP.

Inhibitor rantai pernafasan

Inhibitor rantai pernafasan Ada beberapa jenis : Menghambat transfer dari FeS ke Q Seperti amobarbital, pierecidin A dan rotenon.

Inhibitor rantai pernafasan 2. Menghambat transfer dari cyt b ke cyt c Seperti dimercaprol dan antimycin A 3. Menghambat cytokrom oksidase. Seperti H2S, CO dan sianida 4. Menghambat transfer dari suksinat dehidrogenase ke Q Seperti Carboxin dan TTFA 5. Menghambat suksinat dehidrogenase Seperti malonat

Penggabungan sintesis ATP dengan transport elektron melalui gradien proton transmembran kecepatan sintesis ATP mengontrol kecepatan aliran elektron kecepatan konsumsi oksigen selaras dengan kecepatan penggunaan ATP.

Pemisahan sintesis ATP dari transport elektron = uncoupling Yaitu : suatu keadaan dimana hilangnya kemampuan konsentrasi ATP dan ADP untuk mengontrol kecepatan transport elektron akibat hilangnya gradien proton transmembran mitokhondria. Pemisah kimia (uncoupler kimia)

Pemisah kimia (uncoupler kimia) Memindahkan proton dari sisi sitosol ke sisi matriks membran mitokhondria bagian dalam. Uncoupler ini larut lemak sehingga dapat berdifusi menembus membran dalam sambil membawa proton ke sisi matriks. Sehingga tidak terbentuk potensial elektrokimia ATP (-).

Oksidasi NADH dan FADH berlangsung sangat cepat dan energi hilang sebagai panas. Contoh uncoupler : dinitrophenol dinitrocresol