METABOLISME SEL II (KATABOLISME – RESPIRASI)

Sri Lestari Utami, S.Si., MKes.

RESPIRASI SELMerupakan 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 glukosaRespirasi sel aerob terdiri atas 3 tahap1.Glikolisis2.Tahap persiapan dan siklus Krebs3.Fosforilasi transport elektronRespirasi sel anaerob terdiri atas 2 keadaan :

Jalur fermentasi Transport elektron anerobik

GLIKOLISISBerlangsung di sitoplasma ; glukosa → glukosa 6-fosfat

→ 2 piruvat Terdiri atas 2 tahap :1.Membutuhkan energi (energy requiring step) → transfer gugus fosfat dari 2 molekul ATP pada 1 molekul glukosa → fosforilasi2.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 ATPb. NAD+ + e- + H+ → NADH ↓

koenzim nicotinamide adenin dinucleotide → reuse

TAHAP PERSIAPAN DAN SIKLUS KREBSBerlangsung di mitokhondriaGlukosa dipecah secara sempurna → CO2 + H2OCiri-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 oksaloasetatTahap persiapan (dekarboksilasi oksidatif)

Enzim (koenzim A) memindahkan 2 atom C dari piruvat → asetil ko-ASiklus 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 NADHdekarboksilasi oksidatif 2 NADHsiklus 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.

FOSFORILASI TRANSPORT ELEKTRONTerjadi 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 elektrone- 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-

JALUR FERMENTASITerjadi dalam sitoplasma & pada organisme sel-sel prokaryotik & ProtistaDimulai glikolisis : glukosa ------------------> 2 mol piruvat

2 ATP & 2 mol NADHtahap akhir regenerasi NAD+ (koenzim pada glikolisis)

Terbagi atas 2 jenis :Fermentasi laktat : pada Bakteri dan sel-sel otot

piruvat + e- + H+ → laktat + NAD+↑

dari NADHFermentasi alkohol :

piruvat --------> asetaldehid ------> alkohol (seperti etanol)

enzim e- + H+ dari NADH

TRANSPORT ELEKTRON ANEROBIKOleh organisme prokaryotik yang berperan dalam siklus global dari sulfur, nitrogen & elemen lain untuk suplai nutrien ke dalam ekosistem

Seperti : Archaebacteria & Eubacteria tertentuTerjadi aliran e- pada sistem transport di membran plasmaJumlah energi yang dihasilkan bervariasi tetapi dengan jumlah yang sedikit.

SUMBER ENERGI ALTERNATIFTerdapat beberapa sumber energi alternatif pada manusia selain glukosa yang harus difosforilasi terlebih dahulu setelah masuk dalam sel sehingga tidak dapat keluar sel lagiGlikogen (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 energiProtein akan dipecah menjadi asam-asam amino sebelum masuk jalur tersebut