Makalah transfer elektron dalam sel

BAB I

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

                   Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O. Tujuan respirasi adalah untuk mendapatkan energi melalui proses glikolisis. Senyawa gula diperoleh dari proses fotosintesis. Butiran amilum yang tersimpan dalam jaringan dan organ penyimpan cadangan makanan akan diubah kembali dalam bentuk glukoa fosfat di dalam sitoplasma sel. Kemudian glukosa fosfat akan dipecah menjadi piruvat dan masuk ke dalam siklus Krebs. Selama glikolisis berlangsung dan dalam siklus Krebs akan dihasilkan gas CO2 yang akan dikeluarkan dari dalam sel. Gas tersebut dengan berdifusi akan terkumpul dalam rongga-rongga antarsel dan bila tekanan telah cukup akan keluar dari jaringan.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
glukosa oksigen karbon dioksida air

 Respirasi seluler adalah proses perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan

potensial menjadi produk limbah yang berenergi lebih rendah pada tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui

membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor electron

          Rantai transpor elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan glikolisis dan siklus Krebs dan mentransfer elektron dari satu molekul ke molekul lain. Energi yang dilepaskan dari setiap pelepasan elektron tersebut digunakan untuk membuat ATP.

B. Rumusan Masalah

1.      Apakah yang dimaksud dengan transfer electron dalam sel?

2.      Apakah hubungan rantai pernafasan dengan senyawa fosfat bernergi tinggi?

C.Tujuan

1.      Menghasilkan paparan tentang transfer electron dalam sel

2.      Menghasilkan paparan mengenai hubungan rantai pernafasan dengan senyawa fosfatberenergi tinggi

D.Manfaat Pembahasan

1.      Manfaat Teortis

Menambah pengetahuan tentang Transfer Elektron dan Hubungan Rantai Respirasi dengan Fosfat berenergi tinggi

2.      Manfaat Praktis

a.       Bagi Penulis

1)      Menambah ilmu pengetahuan penulis, khususnya dalam pembuatan makalah tentang Transfer Elektron dan Hubungan Rantai Respirasi dengan Fosfat berenergi tinggi

2)      Menambah pengetahuan tentang Transfer Elektron dan Hubungan Rantai Respirasi dengan Fosfat berenergi tinggi

b.      Bagi Pembaca

1)      Menjadi masukan bagi pembaca.

2)      Dapat dijadikan refrensi bagi para pembaca dan para penulis lainnya di masa yang akan datang.

3)      Pembaca dapat memahami dan mengetahui tentang Transfer Elektron dan Hubungan Rantai Respirasi dengan Fosfat berenergi tinggi

BAB II

PEMBAHASAN

A.  TRASFER ELEKTRON DALAM SEL

       Rantai transferr elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transfer elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c,dan sitokrom-a

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus Krebs ada dua macam. Pertama, dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (guanosin trifosfat). Energi ini merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua, dalam bentuk sumber elektron, yaitu NADH dan FAD (flavin adenin dinukleotida) dalam bentuk FADH₂. Kedua macam sumber elektron ini dibawa ke sistem transfor elektron.

Proses transfos elektren ini sangat kompleks. Pada dasarnya, elektron dan H⁺ dari NADH dan FADH₂ dibawa darai satu subtrat ke substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transfor elektron antara lain protein besi-sulfur (Fe.S) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikat fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat (O₂) sebagai penerima (akseptor), sehinga terbentuk H₂O.

Jadi, dari keseluruhan proses katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik, dihasilkan 38 ATP, dengan perincian sebagai berikut:

Glikolisis                                  : 2 NADH + 2 ATP                           = 8 ATP

Oksidasi dari piruvat                : 2 NADH (atau 6 ATP)                    = 6 ATP

Siklus Krebs                            : 6 NADH + 2 FADH + 2 ATP           = 24 ATP

                                                                                    Jadi total ATP = 38 ATP

Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c.

Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O).

Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.

Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.

B.  HUBUNGAN RANTAI PERNAFASAN DENGAN SENYAWA FOSFAT BERENERGI TINGGI

Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat .

Dalam reaksinya di dalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg2+ Gambar 3.1 ATP diperlihatkan sebagai kompleks magnesium. ATP dan ADP Energi bebas baku hasil hidrolisis senyawa-senyawa fosfat penting dala Terlihat bahwa nilai hidrolisis gugus terminal fosfat pada ATP terbagi menjadi 2 kelompok.

Pertama, fosfat berenergi rendah yang memiliki ΔG lebih rendah dari pada ΔG0 pada ATP. Kedua, fosfat berenergi tinggi yang memiliki nilai ΔG lebih tinggi daripada ΔG0 pada ATP, termasuk di dalamnya, ATP dan ADP, kreatin fosfat, fosfoenol piruvat dan sebagainya. Senyawa biologik penting lain yang berenergi tinggi adalah tiol ester yang mencakup koenzim A (misal asetil-KoA), protein pembawa asil, senyawa-senyawa ester asam amino yang terlibat dalam sintesis protein, S-adenosilmetionin (metionin aktif), uridin difosfat glukosa dan 5-fosforibosil-1-pirofosfat.

Gugus fosfat berenergi tinggi oleh Lipmann dilambangkan dengan ~℗. Simbol ini menunjukkan bahwa gugus yang melekat pada ikatan, pada saat peralihan pada suatu akseptor yang tepat, akan mengakibatkan pemindahan kuantitas energi bebas yang lebih besar. Oleh karena itulah sebagian ahli biokimia lebih menyukai istilah potensial pemindahan gugus daripada ikatan berenergi tinggi.

ATP merupakan donor fosfat berenergi tinggi (donor energi bebas) bagi senyawa-senyawa di bawahnya. Di sisi lain, ADP dapat menerima fosfat berenergi tinggi untuk membentuk ATP dari senyawa yang berada di atas ATP dalam tabel. Akibatnya siklus ATP/ADP menghubungkan proses-proses yang menghasilkan ~℗ dan proses-proses yang menggunakan ~℗. Dengan demikian ATP terus dikonsumsi dan terus diproduksi. Proses terjadi dengan kecepatan sangat tinggi, karena depot ATP/ADP sangat kecil dan hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dalam beberapa detik saja.

Ada 3 sumber utama ~℗ yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energy:

 1.  Fosforilasi oksidatif Fosforilasi oksidatif adalah sumber ~℗ terbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.

2.  Glikolisis Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua ~℗ yang terjadi akibat pembentukan laktat

3.  Siklus asam sitrat Dalam siklus asam sitrat satu

BAB III

PENUTUP

A.  KESIMPULAN

1.      Rantai transferr elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transfer elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c,dan sitokrom-a

2. Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat . Gugus fosfat berenergi tinggi oleh Lipmann dilambangkan dengan ~℗. ATP merupakan donor fosfat berenergi tinggi (donor energi bebas) bagi senyawa-senyawa di bawahnya

B.       SARAN

Sebagai mahasiswa kita harus belajar mengenai respirasi sel khususnya tentang transfer electron dan hubungan rantai respirasi dengan senyawa fosfat berenergi tinggi untuk menambah wawasan bahwasanya sejumlah obat(ex:amobarbital dan racun seperti sianida dan karbon monoksida) memberikan reaksi yang bisa menghambat respirasi sel dan menyebabkan akibat yang fatal.

DAFTAR PUSTAKA

Colby (1992). Ringkasan Biokimia Harper. Alih Bahasa: Adji Dharma. Jakarta:EGC

Robert k murray,dkk (2001) Biokimia Harper.Jakarta : EGC