Top Banner

of 43

Energi Dan Metabolisme

Oct 10, 2015

Download

Documents

reafy

lem
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • Kegunaan energi kimia dalam selBIOSINTESISKONTRAKSI DAN GERAKANTRANSPOR AKTIFTRANSFER BAHAN GENETIK

  • Dari mana energinya?Dari makanan.Energi yang diekstrak dari makanan digunakan untuk memberi energi gugus fosfat agar dapat membentuk ATP.

  • 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.

  • 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.

  • pppATPenergikeluarenergimasukppppppTanjakan energiP + ADPP + ADP

  • Memperoleh Energi dari MakananBagaimana makanan diubah menjadi energi? Apakah nutrisi yang berbeda diekstrak energinya melalui cara yang berbeda?

  • MetabolismeKatabolisme

  • Tiga tahap katabolismeDEGRADASI BIOMOLEKUL BESAR MENJADI MOLEKUL BUILDING BLOCKDEGRADASI MOLEKUL BUILDING BLOCK MENJADI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASIDEGRADASI SENYAWA UMUM HASIL DEGRADASI MENJADI SENYAWA HASIL AKHIR YANG SEDERHANA

  • Katabolisme tahap IProteinPolisakaridaLipidaAsam aminoGlukosaGliserol, Asam Lemak

  • Katabolisme tahap IIAsam aminoGlukosaGliserol, Asam LemakAsam PiruvatAsetil ko-A

  • Katabolisme tahap III

  • GlikolisisTerjadi 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).

  • glukosaglukosa 6-fosfatfruktosa 6-fosfatfruktosa 1,6-difosfatADPADPATPATP

  • fruktosa 1,6-difosfatgliseraldehida3-fosfatAsam 1,3-difosfogliserat2 NADH+2 H+2 NAD+ + 2 P2 ADP2 ADP2 ATP2 ATPAsam piruvatAsam 3-fosfogliserat

  • GlikolisisBeberapa 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.

  • PERHITUNGAN ENERGIMembutuhkan 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.

  • Berlari 30 detikPerolehan energi melalui glikolisis, karena cepat.Tidak membutuhkan oksigen (anaerobik).Dihasilkan asam laktat yang dapat membakar otot.

  • Berlari 10 menit?Perlu energi lebih banyak.Tidak boleh terbentuk asam laktat terlalu banyak, maka kondisi tidak boleh anaerob.

  • Jangka waktu lari maksimalDetikMenit103060908070% anaerobik% aerobik24103060120503515521506585959899102030

  • RESPIRASI SELTiga tahap penuaian energi Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektron

  • Respirasi sel dan MitokondriaDaur Krebs dan rangkaian transpor elektron terjadi di dalam mitokondria

  • selmembran dalamMembran luarmitokondrion

  • glikolisisDaur Krebsmembrane luarmembrandalamRangkaian transpor elektronkompartemendalamH2OO2H+e-kompartemenluar H+H+H+H+H+H+H+H+

  • Peralihan antara Glikolisis dan Daur KrebsAsam 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.

  • glikolisisAsam piruvatcytosolNAD+koenzimANADHMenuju ke rangkaian transpor elektronkoACO2Kompartemen dalamDaur Krebsmitokondrionasetll koenzim A

  • DaurKrebsCoAasetil koenzim Aasam sitratCO2NADHNAD+asam oksaloasetat1.2.3.4.5.6.asam a-ketoglutaratCO2NAD+NAD+asam malatNADHNADHFADH2FAD+asam suksinatATPturunan asam a-ketoglutaratADP6 NADH2 FADH2Rangkaian transpor elektronCO22 ATPGLYCOLYSISSUMMARY OF THE KREBS CYCLE

  • Ringkasan Daur KrebsAsetil 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.

  • Katabolisme, Transfer Elektron dan Reaksi Oksidasi ReduksiElektron dibebaskan dari oksidasi nutrisi selama katabolisme.Elektron dipindahkan oleh pembawa elektron melalui suatu proses untuk menghasilkan ATP.

  • Oksidasi - ReduksiOksidasi: Pengambilan/pemindahan elektron dari suatu senyawa.

    Reduksi:Penambahan/pemberian elektron kepada suatu senyawa.

  • OKSIDASI-REDUKSI DALAM SELDalam 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.

  • PEMBAWA ELEKTRONMolekul yang memindahkan elektron selama proses oksidasi reduksi di dalam sel.NADH, FADH2 adalah molekul pembawa elektron

  • 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.

  • NAD (Nikotinamida Dinukleotida) NADH dapat memindahkan elektron ke molekul lain, dan kembali menjadi NAD.Proses pemindahan ini dikendalikan/dilakukan oleh enzim.

  • NAD+--NADHNAD+--kosongkosongterisiNAD+HH++--NADNAD----+H+H++Hprotonteroksidasitereduksi

  • Rangkaian Transpor ElektronNADH memindahkan elektron ke suatu rangkaian molekul yang terdapat di membran dalam mitokondria.Perpindahan elektron mengakibatkan perpindahan ion H+ melawan gradien konsenrasi.

  • Rangkaian Transpor ElektronEnergi 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).

  • Rangkaian Transpor ElektronDi akhir rangkaian O2+2electrons+2H+=H2O.Penyebab kebutuhan oksigen.

  • GLYCOLYSISELECTRONTRANSPORTCHAINO2H2O32ATPKREBSCYCLESINTESIS ATPmitokondriainner compartmentouter compartmentinner membraneKompartemen bagian luarinnermembraneNADHRANGKAIAN TRANSPOR ELEKTRONATP synthesisADP + PATPNAD+2 H+ + 1/2 O2H2OKompartemen bagian dalamH+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+

  • PROTEINLEMAKKARBOHIDRATfoodamino acidssugarsglycerol fatty acidsGLIKOLISISglukosaAsam piruvatacetyl CoADAURKREBNH3(ammonia)RANGKAIANTRANSPOR ELEKTRONMolekul lain yang digunakan pada respirasi

  • RESPIRASI SELTiga tahap penuaian energi Glikolisis Daur Krebs Rangkaian transpor elektronReaksi secara keseluruhan: C6H12O6 + 6 O2 + ADP 6 CO2 + 6 H2O + ATP.

    *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: 07-09-01UN

    Title:Different contributions over time.

    Caption:Relative contributions of anaerobic and aerobic respiration to exercise during the duration of a workout. At the 1-minute mark, aerobic respiration is supplying only 30 percent of the body's energy needs; at the 10-minute mark, it is supplying 85 percent. (Adapted from Astrand, P. O., and Rodahl, K. Textbook of Work Physiology. New York: Mc-Graw Hill Book Company, 1977.)

    ***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 glycolysisthe downstream products of the original glucose moleculepass 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 glycolysisthe downstream products of the original glucose moleculepass 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 CO2, 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 FADH2. 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 FADH2, and 2 ATP are produced per glucose molecule. (From counting the number of NADH and FADH2 around the cycle, it would appear that only 3 NADH and 1 FADH2 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 FADH2 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.

    *