Respirasi Semua sel tumbuhan dan hewan melakukan respirasi. Proses Pertukaran gas (CO2 dan O2) antara tumbuhan dan atm. Respirasi adalah proses pengubahan KH menjadi energi (ATP) untuk digunakan pada reaksi-reaksi metobolisme termasuk FS 20/05/2018

Oksidasi-Reduksi dan Aliran Energi Oksidasi adalah hilangnya elektron dan reduksi adalah penambahan elektron. Oksidasi juga hilangnya atom hidrogen dan reduksi penambahan atom hidrogen Karena oksidasi dan reduksi terjadi bersama-sama disebut reaksi redox A hydrogen atom contains one proton and one electron; therefore, when a molecule loses a hydrogen atom, it has lost an electron, and when a molecule gains a hydrogen atom, it has gained an electron.

Reaksi Redox dicontohkan pada reaksi fotosintesis dan respirasi seluler Melalui fotosintesis dan respirasi terjadi aliran energi dari matahari melalui semua mahluk hidup.

Respirasi Selluler Persamaan respirasi selluler merupakan kebalikan dari fotosintesis: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energy Dalam reaksi ini, glukosa dioksidasi dan oksigen direduksi menjadi air. Oksidasi sempurna 1 mol glukosa mengahsilkan 686 kcal yang digunakan untuk mensintesis ATP. If the energy within glucose were released all at once, most of it would be dissipated as heat. Instead, cells oxidize glucose slowly, and gradually use the energy to synthesize ATP molecules.

Respirasi Selluler Terjadi dalam 3 seri reaksi Glikolisis Siklus Asam Sitrat Rantai Transpor Elektron Menghasilkan karbon dioksida air ATP (energi kimia) panas Termasuk reaksi anaerob (tanpa O2) – menghasilkan sedikit ATP reaksi aerob (memerlukan O2) – menghasilkan sebagian besar ATP 4-11

Respirasi Selluler Repirasi selluler adalah langkah untuk melepaskan energi dari karbohidrat dan molekul lain yang digunakan untuk mensintesis molekul ATP Merupakan reaksi aerob yang memerlukan oksigen (O2) dan melepaskan karbon dioksida (CO2), dan termasuk pemecahan sempurna glukosa menjadi karbon dioksida dan air.

Oksidasi glukosa adalah reaksi exergonik (melepaskan energi) yang mendorong sintesis ATP, yang merupakan reaksi endergonik (membutuhkan energi ). Reaksi keseluruhan respirasi selluler menunjukkan pemecahan glukosa untuk penimbunan. Pemecahan satu molekul glukosa menghasilkan maximum 36 hingga 38 ATP, merupakan 40% energi potensial dalam molekul glukosa. The pathways of cellular respiration allow the energy within a glucose molecule to be released slowly so that ATP can be produced gradually. Cells would lose a tremendous amount of energy if glucose breakdown occurred all at once – much energy would be lost as heat. The remaining 60% of the potential energy of a glucose molecule is lost as heat. This energy conversion is more efficient that other conversions; only about 25% of the energy within gasoline is converted to the motion of the car.

Molekul ATP setiap molekul ATP memiliki 3 bagian: satu molekul adenine satu mol ribosa tiga molekul phosphate dalam satu rantai fospat yang ketiga berikatan energi tinggi Ketika ikatan putus, energi ditransfer Bila ikatan putus, ATP menjadi ADP ADP menjadi ATP melalui phosphorylasi fosforilasi memerlukan energi yang dihasilkan dari respirasi selluler 4-12

Respirasi Selluler Almost all organisms, whether they reside on land or in the water, carry on cellular respiration, which is most often glucose breakdown coupled to ATP synthesis.

Tahap-tahap pemecahan sempurna Glukosa Oksidasi glukosa dengan melepaskan atom hidrogen meliputi 4 tahap: Glycolysis – pemecahan glukosa menjadi dua molekul pyruvat dalam sitoplasma tanpa oksigen; menghasilkan 2 ATP Reaksi transisi – pyruvat dioksidasi menjadi 2-carbon acetyl grup yang dibawa oleh CoA, dan CO2 dilepaskan; dua kali per molekul glukosa.

Siklus asam sitrat – satu seri reaksi oksidasi yang melepaskan CO2 dan meghasilkan; dua kali permol glukosa System transpor elektron – satu seri carrier yang menerima elektron yang dilepas dari glukosa dan melewat kannya dari satu carrier ke carrier berikutnya hingga pada elektron receptor terakhir yaitu, O2 ; air dihasilkan; energi dihasilkan dan digunakan untuk mensintesis 32 hingga 34 ATP Jika oksigen tidak tersedia, terjadi fermentasi di dalam sitoplasma, tidak terjadi respirasi selluler. During fermentation, glucose is incompletely metabolized to lactate or to carbon dioxide and alcohol, depending on the organism. Fermentation results in a net gain of only two ATP per glucose molecule.

Di luar Mitokondria: Glikolisis Glycolysis terjadi di dalam sitoplasma , pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat. Glikolisis dijumpai diseluruh organisme dan berkembang sebelum siklus asam sitrat dan sistem transpor elektron Glikolisis tidak memerlukan oksigen.

Glycolysis takes place in the cytoplasm of almost all cells.

Glikolisis seri dari 10 reaksi memecahkan glukosa menjadi 2 asam piruvat terjadi di sitoplasma fase anaerob dari respirasi sellular menghasilkan 2 molekul ATP per glukosa Diringkas menjadi 3 kejadian utama Fosforilasi Penguraian Menghasilkan NADH dan ATP 4-13

Tahap-Tahap Investasi Energi Pada saat glikolisis mulai, dua ATP digunakan untukmengaktifkan glukosa, molekul berkarbon 6 menjadi dua molekul berkarbon 3 (C3), yaitu PGAL. PGAL membawa fosfat dari ATP. Dari titik ini, setiap molekul C3 mengalami seri reaksi yang sama. PGAL is glyceraldehyde-3-phosphate.

Glikolisis Kejadian 1 – Fosforilasi dua fosfat ditambahkan ke glukosa memerlukan ATP Kejadian 2 – Penguraian 6-karbon glukosa diuraikan menjadi dua molekul berkarbon 3 4-14

Langkah –langkah Memanen Energi Oksidasi PGAL dengan memindahkan elektron diikuti ion hidrogen, keduanya diikat oleh coenzyme NAD+: 2 NAD+ + 4H → 2 NADH + 2 H+ Oksidasi PGAL dan substrat berikutnya menghasilkan grup fosfat berenrgi tinggi yang digunakan untuk mensintesis ATP pada fosforilasi tingkat substrat .

Glikolisis Langkah 3 – Produksi NADH dan ATP atom hidrogen dilepas atom hidrogen berikatan dengan NAD+ untuk menghasilkan NADH NADH mengirimkan hidrogen ke rantai transpor elektron jika oksigen tersedia ADP difosforilasi menjadi ATP dua molekul asam piruvat dihasilkan 4-15

Ringkasan Glikolisis Input: Glukosa 2 NAD+ 2 ATP 4 ADP + 2 P Output: 2 pyruvat 2 NADH 2 ADP 2 ATP (hasil bersih)

Reaksi Anaerob Jika oksigen tidak tersedia rantai transpor elektron tidak dapat menerima NADH asam piruvat diubah menjadi asamlaktat . glykolisis terhambat produki ATP berkurang 4-16

Reaksi Aerob If oxygen tersedia asam piruvat digunakan untuk menghasilkan acetyl CoA siklus asam sitrat mulai Rantai transpor elektron berfngsi karbon dioksida dan air terbentuk 36 molekul ATP dihasilkan per glukosa 4-17

Di dalam Mitokondria Mitokondria adalah organel sel yang memiliki dua lapis membran, dengan ruang antar membran diantara kedua lapis membaran. Cristae adalah lipatan membran bagian dalam yang menjulur ke matrix, bagian palin dalam yang mengandung cairan seperti gel Reaksi transisi dan siklus asam sitrat berlangsung di matrix; system transpor elektron terdapat pada crista. Most of the ATP produced during cellular respiration is produced in mitochondria; therefore, mitochondria are often called the powerhouses of the cell.

Reaksi Transisi /Antara Reaksi transisi menghubungkan glikolisis ke siklus asam sitrat. Pyruvat dirubah menjadi acetyl group (C2 ayang berikatan dengan coenzyme A (CoA), dan CO2 dilepaskan. Selama reaksi oksidasi ini, NAD+ dirubah menjadi NADH + H+; Reaksi transisi ini terjadi dua kali per molekul glukosa.

Siklus Asam Sitrat Siklus asam sitrat adalah jalur metabolisme yang terdapat di dalam matrik mitokondria. Pada awal siklus asam sitrat, CoA membawa C2 acetyl group bergabung dengan molekul C4 , dan menghasilkan C6 (asam sitrat). Setiap acetyl group yang diterima dari reaksi transisi dioksidasi menjadi 2 molekul CO2 The citric acid cycle was originally called the Krebs cycle in honor of the man who first studied it.

Selama siklus asam sitrat, ke enam carbon dalam glukosa menjadi CO2. Selama siklus, oksidasi berlangsung bila NAD+ menerima elektron pada ketiga tempat dan FAD menerima satu kali elektron. Fosforilasi tingkat substrat menghasilkan satu ATP setiap putaran (siklus); per glukosa terjadi dua kali putaran. Selama siklus asam sitrat, ke enam carbon dalam glukosa menjadi CO2. Reaksi transisi menghasilkan dua CO2, dan siklus asam sitrat mengasilkan empat CO2 per molekul glukosa. On each occasion, NAD+ accepts two electrons and one hydrogen to become NADH. FAD accepts two electrons and two hydrogen ions to become FADH2.

Siklus Asam Sitrat mulai dengan ketika acetyl CoA berikatan dengan asam oxaloacetat untuk menghasilkan asam sitrat asam sitrat berubah menjadi asam oksalo asetat melalui satu seri reaksi Siklus berlangsung ber ulang-ulang sepanjang asam piruvat dan oksigen tersedia. untuk setiap siklus ditransfer atom hidrogen ke NAD+ dan FAD Dihasilkan Dua CO2 4-18

Siklus Asam Sitrat At the first step, the cycle begins when an acetyl group carried by CoA combines with a C4 molecule to form citrate. Twice over, substrates are oxidized, NAD+ is reduced to NADH, and CO2 is released. ADP becomes ATP as a high-energy phosphate is removed from a substrate. Next, another substrate is oxidized, but this time with FAD reduced to FADH2. Between fumarate and oxaloacetate, a substrate is oxidized and NAD+ is reduced to NADH. The net result of this cycle of reactions is the oxidation of an acetyl group to two molecules of CO2, along with a transfer of electrons to NAD+ and FAD and a gain of one ATP. The citric acid cycle turns twice per glucose molecule.

Input dan Output Siklus sam Sitrat per Glukosa 2 acetyl groups 6 NAD+ 2 FAD 2 ADP + 2 P Output: 4 CO2 6 NADH 2 FADH2 2 ATP

Sistem Transpor Elektron Sistem transpor elektron terdapat pada krista mitokondria, merupakan satu seri protein carrier yang melewatkan elektron dari satu ke yang lain. Elektron di bawa oleh NADH dan FADH2 ke sistem transpor elektron. Pada saat elektron di lewatkan dari satu carrier ke carrier berikutnya, energi dilepas dan digunakan untuk membentuk ATP dengan fosforilasi oksidatif

Kemudia, oxygen bergabung dengan hidrogen, dan membentuk air: Oxygen menerima energi elektron yang dihabiskan pada akhir sistem transpor elektron. Kemudia, oxygen bergabung dengan hidrogen, dan membentuk air: ½ O2 + 2 e- + 2 H+ → H2O Pada saa NADH membawa elektron ke carrier pertama, cukup energi dilepaskan pada saat elektron diterima O2 untuk menghasilkan 3 ATP; dua ATP dihasilkan pada saat FADH2 menyampaikan elektron ke carrier. Once NADH has delivered electrons to the electron transport system, it is “free” to return and pick up more hydrogen atoms. In the same way, the components of ATP (ADP + P) are recycled in cells. The recycling of coenzymes and ADP increases cellular efficiency since it does away with the necessity to synthesize NAD+, FAD, and ADP anew.

Sistem Transpor Elektron NADH and FADH2 bring electrons to the electron transport system. As the electrons move down the system, energy is released and used to form ATP. For every pair of electrons that enters by way of NADH, three ATP result. For every pair of electrons that enters by way of FADH2, two ATP result. Oxygen, the final acceptor of the electrons, becomes a part of water.