METABOLISME SEL II (KATABOLISME – RESPIRASI) Sri Lestari Utami, S.Si., MKes.

RESPIRASI SEL Merupakan jalur pelepasan energi dengan pembentukan ATP Terbagi atas 2 keadaan : ☺Aerobik → perlu O2 ; pada organisme multiseluler kompleks dan aktif ; C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O ; ATP yang dihasilkan lebih banyak dari respirasi anaerob (sekitar 36 ATP lebih atau hingga 38 ATP untuk setiap molekul glukosa) ☺Anaerobik → tidak perlu O2 ; organisme uniseluler dan tingkat rendah ; ATP yang dihasilkan jumlah lebih sedikit, yaitu 2 ATP untuk setiap molekul glukosa Respirasi sel aerob terdiri atas 3 tahap Glikolisis Tahap persiapan dan siklus Krebs Fosforilasi transport elektron Respirasi sel anaerob terdiri atas 2 keadaan : Jalur fermentasi Transport elektron anerobik

Gambaran umum respirasi aerobik

GLIKOLISIS Berlangsung di sitoplasma ; glukosa → glukosa 6-fosfat → 2 piruvat Terdiri atas 2 tahap : Membutuhkan energi (energy requiring step) → transfer gugus fosfat dari 2 molekul ATP pada 1 molekul glukosa → fosforilasi Melepaskan energi (energy releasing step) → fosforilasi pada tingkat substrat fruktosa 1,6-bifosfat (molekul glukosa yang teraktifasi) → PGAL (fosfogliseraldehid) → molekul intermediat yang tidak stabil (ada gugus fosfat) → gugus fosfat dilepas pada ADP membentuk ATP → dihasilkan 4 molekul ATP & NADH a. Energi netto : 2 mol ATP b. NAD+ + e- + H+ → NADH ↓ koenzim nicotinamide adenin dinucleotide → reuse

Glikolisis

TAHAP PERSIAPAN DAN SIKLUS KREBS Berlangsung di mitokhondria Glukosa dipecah secara sempurna → CO2 + H2O Ciri-ciri yang mencolok pada tahap ini : transfer e- & H+ dengan melibatkan banyak koenzim (NAD+ & FAD+) untuk membentuk NADH dan FADH2 dalam jumlah yang banyak. Sehingga terdapat 3 fungsi : (1) terangkutnya elektron dan hidrogen melalui NAD+ dan FAD+, sehingga terbentuk NADH dan FADH2 ; (2) terbentuknya 2 ATP pada fosforilasi tingkat substrat dan (3) pengaturan kembali bentukan intermediat siklus Krebs menjadi oksaloasetat Tahap persiapan (dekarboksilasi oksidatif) Enzim (koenzim A) memindahkan 2 atom C dari piruvat → asetil ko-A Siklus Krebs (siklus asam sitrat/TCA cycle) Oksaloasetat (4 atom C) sebagai titik awal masuk siklus + piruvat (2 atom C) → asam sitrat (6 atom C) → dst jalur siklik enzim-enzim & koenzim

Jumlah energi yang dihasilkan dengan bantuan koenzim : glikolisis 2 NADH dekarboksilasi oksidatif 2 NADH siklus Krebs 6 NADH + 2 FADH2 ---------------------------- + 10 NADH + 2 FADH2 Jika NADH dikonversi menjadi 3 ATP dan FADH2 menjadi 2 ATP maka jumlahnya adalah 34 ATP Jumlah total net ATP yang dihasilkan pada respirasi ini setelah konversi bentukan energi di atas pada tahap ke-3 akan bervariasi (antara 36 ATP hingga 38 ATP) tergantung pada perubahan konsentrasi reaktan, bentukan intermediat atau produknya.

Tahap kedua dari respirasi aerob : siklus Krebs dan reaksi yang mendahuluinya.

FOSFORILASI TRANSPORT ELEKTRON Terjadi dalam matriks (inner compartment/ruang dalam) & ruang intermembran (outer compartment/ruangan luar) ; terdapat sistem transport elektron dan sintase ATP → berinteraksi dengan e- dan H+ dari koenzim-koenzim → fosforilasi transport elektron e- masuk dalam sistem transport elektron pada membran dalam sehingga menyebabkan adanya gradien konsentrasi & elektrik padanya H+ (ruangan dalam) → ↑↑↑ (ruangan luar) H+ (ruangan luar) → ↓↓↓ (ruangan dalam) dengan membentuk ATP dan H2O (O2 sebagai akseptor terakhir dari H+ dan e-

TEM dan sketsa dari mitokhondria TEM dan sketsa dari mitokhondria. (b) Daerah-daerah fungsional dalam mitokhondria

Fosforilasi transport elektron

Fosforilasi transport elektron

JALUR FERMENTASI Terjadi dalam sitoplasma & pada organisme sel-sel prokaryotik & Protista Dimulai glikolisis : glukosa ------------------> 2 mol piruvat 2 ATP & 2 mol NADH tahap akhir regenerasi NAD+ (koenzim pada glikolisis) Terbagi atas 2 jenis : Fermentasi laktat : pada Bakteri dan sel-sel otot piruvat + e- + H+ → laktat + NAD+↑ dari NADH Fermentasi alkohol : piruvat --------> asetaldehid ------> alkohol (seperti etanol) enzim e- + H+ dari NADH

Fermentasi laktat

Fermentasi alkohol

TRANSPORT ELEKTRON ANEROBIK Oleh organisme prokaryotik yang berperan dalam siklus global dari sulfur, nitrogen & elemen lain untuk suplai nutrien ke dalam ekosistem Seperti : Archaebacteria & Eubacteria tertentu Terjadi aliran e- pada sistem transport di membran plasma Jumlah energi yang dihasilkan bervariasi tetapi dengan jumlah yang sedikit.

SUMBER ENERGI ALTERNATIF Terdapat beberapa sumber energi alternatif pada manusia selain glukosa yang harus difosforilasi terlebih dahulu setelah masuk dalam sel sehingga tidak dapat keluar sel lagi Glikogen (polisakarida) yang dipecah menjadi glukosa jika dibutuhkan dan akan dibentuk kembali jika kadar glukosa dalam darah meningkat sementara konsentrasi ATP dalam sitosol sel masih besar. Lemak akan dipecah lebih dulu menjdi lemak dan gliserol sebelum masuk jalur pelepasan energi Protein akan dipecah menjadi asam-asam amino sebelum masuk jalur tersebut

Sumber energi alternatif dalam tubuh manusia