BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
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 energi melalu melaluii proses proses glikol glikolisis isis.. Senyaw Senyawaa gula gula dipero diperoleh leh dari dari proses proses fotosin fotosintes tesis. is. Butira Butiran n 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 energi 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 mengha menghasilk silkan an air, karbon karbon dioksid dioksida, a, serta serta produk produk energi energi utaman utamanya ya ATP. ATP. ATP ATP (adenos (adenosin in trifosfat trifosfat)) memilik memilikii energi energi untuk untuk aktivit aktivitas as sel seperti seperti melaku melakukan kan sintesis sintesis biomol biomoleku ekull dari dari molekul molekul pemula pemula yang lebih kecil, menjalankan menjalankan kerja mekanik seperti seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan melibatkan proses-prose proses-prosess yang disebut glikolisis, glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron. Rantai transpor elektron menerima elektron dari produk produk hasil perombakan perombakan glikolisis glikolisis dan siklu sikluss Kreb Krebss dan dan mentr mentrans ansfer fer elektr elektron on dari dari satu satu mole moleku kull ke mole moleku kull lain. lain. Ener Energi gi yang yang dilepaskan dari setiap pelepasan elektron tersebut digunakan untuk membuat ATP.
1.2
Rumusan Masalah
1.
Apa pengertian transport electron?
2.
Apa saja molekul pemindah electron dan proton?
3.
Apa yang dimaksud Rantai transpor elektron eukariotik?
4.
Apa yang dimaksud Rantai transpor elektron prokariotik?
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Sistem Transpor Elektron
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektro elektron n sering sering disebu disebutt juga juga sistem sistem rantai rantai respira respirasi si atau sistem sistem oksidas oksidasii terminal terminal.. Transp Transpor or elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, FADH2, yang dihasilkan dihasilkan pada reaksi glikolisis, 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. 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 NADH dan FADH2 FADH2 melepaskan melepaskan elektronnya elektronnya cukup besar untuk untuk menyatukan 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 fosfat anorga anorganik nik menjadi menjadi ATP. ATP. Kemudia Kemudian n sitokr sitokrom om c meredu mereduksi ksi sitokr sitokrom om a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektro negatif 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 menyatukan ADP dan gugus gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP. Sejak Sejak reaksi reaksi glikol glikolisis isis sampai sampai siklus siklus Krebs, Krebs, telah telah dihasilk dihasilkan an NADH NADH dan FADH2 FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut. 10 NADH + 5 O2 10 NAD+ + 10 H2O 2 FADH2 + O2 2 FAD + 2H2O 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.
II.2 Jalur Pentosa Posfat
Setelah Setelah tahun tahun 1950, 1950, para ahli ahli fisiolo fisiologi gi tumbuh tumbuhan an secara secara bertaha bertahap p mulai mulai manyad manyadari ari bahwa glikolisis glikolisis dan daur Krebs bukanlah bukanlah satu-satunya satu-satunya reaksi tumbuhan tumbuhan dalam memperoleh memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi karbon dioksida dan air. Karena senyawa antaranya adalah glukosa fosfat lima-karbon, maka rangkaian reaksi alternatif tersebut disebut lintasan pentose fosfat (LPF). Beberapa senyawa lintasan pentosa fosfat juga anggota daur Calvin, tempat gula fosfat disintesis di kloroplas. Perbedaan utama antara daur Calvin dan lintasan pentose fosfat adalah pada lintasan pentosa fosfat gula fosfat tidak disintesis melainkan dirombak. Dalam hal ini, reaksi reaksi pentos pentosaa fosfat fosfat serupa serupa dengan dengan reaksi reaksi pada pada glikol glikolisis isis hanya hanya perbada perbadaanny annyaa lintasa lintasan n pentosa pentosa fosfat penerima penerima elektronnya elektronnya selalu NADP+, NADP+, sedangkan sedangkan di glikolisis glikolisis penerima penerima elektronnya adalah NAD+. Reaksi LPF pertama melibatkan glukosa-6-fosfat, yang berasal dari perombakan pati fosforilase di glikolisis, dari penambahan fosfat akhir pada ATP ke glukosa atau langsung dari fotosint fotosintesi esis. s. Senyaw Senyawaa ini segera segera dioksid dioksidasi asi oleh oleh glukos glukosa-6a-6-fos fosfat fat dehidro dehidrogen genase ase menjadi menjadi 6fosfoglukono fosfoglukono-laktona -laktona (reaksi 1). Laktona Laktona ini secara cepat dihidrolisis dihidrolisis oleh laktonase laktonase menjadi menjadi 6fosfoglukonat (reaksi 2), kemudian senyawa terakhir ini segera didekarboksilasi secara oksidatif menjadi menjadi ribulos ribulosa-5 a-5-fos -fosfat fat oleh oleh 6-fosfo 6-fosfoglu gluko konat nat dehidro dehidroge genase nase (reaksi (reaksi 3). Selanju Selanjutny tnyaa LPF LPF menghasilkan pentosa fosfat dan dikatalisis oleh isomerase (reaksi 4) dan epimerase (reaksi 5), yang merupakan salah satu jenis isomerase. Reaksi ini dan reaksi berikutnya serupa dengan beberapa beberapa reaksi di daur Calvin. Enzim yang penting ialah transketolase transketolase (reaksi 6 dan 8) dan transaldolase (reaksi 7). Perhatikan bahwa ketiga reaksi terakhir membentuk 3-fosfogliseraldehid dan fruktosa-6-fosfat, yang merupakan senyawa-antara pada glikolisis. Jadi, LPF dapat dianggap jalur alternatif menuju menuju senyawa senyawa yang akan dirombak dirombak oleh glikolisis. glikolisis. Reaksi-reaksi Reaksi-reaksi ini dipacu oleh enzimisomeras, epimerase, transketolase dan transaldolase. Fungsi Lintasan Pentosa Fosfat yaitu: 1. Produk Produksi si NADPH, NADPH, dimana senyawa senyawa ini kemudi kemudian an dapat dioksida dioksidasi si untuk menghas menghasilka ilkan n ATP 2. Terb Terbent entuk uknya nya seny senyaw awaa erith erithros rosa-4 a-4-P -P,, dima dimana na seny senyaw awaa ini merup merupak akan an baha bahan n baku baku esensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti sianin dan lignin 3. Mengh Menghasil asilkan kan ribulosa ribulosa-5-P -5-P yang merupaka merupakan n bahan bahan baku unit unit ribosa ribosa dan deoksir deoksiribos ibosaa pada nukleotid nukleotidaa pada RNA RNA dan dan DNA. DNA.
II.3 Faktor Yang Mempengaruhi Mempengaruhi Respirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat di bedakan menjadi dua bagian yakni: A. Faktor Faktor dalam dalam sel itu itu send sendiri iri 1.
Juml Jumlah ah plas plasma ma dala dalam m sel. sel. Jari Jaring ngan an-j -jar arin inga gan n meri merist stem emat atis is muda muda yang yang man manaa selsel-
selnya masih penuh dengan dengan plasma biasanya mempunyai mempunyai kecepatan respirasi respirasi yang lebih besar dari pada jaringan-jaringan jaringan-jaringan yang lebih tua dimana jumlah plasmanya plasmanya sudah lebih sedikit. 2.
Struk truktu turr fis fisiko ikokim kimia dari dari prot protop opla lassma, ma, misal isalny nyaa tent tentan ang g sifa sifatt hid hidrata ratasi si dari dari
protoplasma. protoplasma. 3.
Bany Banyak akny nyaa enz enzim im-e -enz nzim im resp respir iras asii yan yang g ada ada dala dalam m plas plasma ma
4.
Jumlah su substrat re respirasi da dalam se sel
Tersed Tersediany ianyaa substr substrat at pada pada tanaman tanaman merupa merupakan kan hal yang yang penting penting dalam dalam melaku melakukan kan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula.
B. Fakt Faktor or di di luar luar sel sel 1.
Suhu
Pada umumnya dalam batas-batas tertentu kenaikan suhu menyebabkan pula kenaikan kecepatan respirasi. laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10 oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
2.
Kadar O2 udara
Pengaruh kadar O2 dalam atmosfir terhadap kecepatan respirasi akan berbeda-beda tergantung tergantung pada jaringan jaringan dan lama perlakuan, perlakuan, tetapi meskipun meskipun demikian makin tinggi kadar O2 di atmosfir maka makin tinggi kecepatan respirasi
3.
Kadar air dalam jaringan
Pada umumnya umumnya dengan naiknya kadar air dalam jaringan kecepatan respirasi respirasi juga akan meningkat. Ini nampak jelas pada biji yang dikecambahkan
4.
Cahaya
Cahaya dapat meningkatkan respirasi pada jaringan tanaman yang berklorofil karena cahaya berpengaruh berpengaruh pada pada tersedianya tersedianya substra substratt respirasi respirasi yang dihasilkan dihasilkan dari proses proses fotosintesa. fotosintesa.
BAB III PEMBAHASAN
III.1 Pengertia Transpor Elektron
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektro elektron n sering sering disebu disebutt juga juga sistem sistem rantai rantai respira respirasi si atau sistem sistem oksidas oksidasii terminal terminal.. Transp Transpor or elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, FADH2, yang dihasilkan dihasilkan pada reaksi glikolisis, 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.
Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ditransfer ke koenzim koenzim Q. Energi 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 rantai tersebu tersebut, t, dan merupa merupakan kan aksepto akseptorr terakhir terakhir elektron elektron.. Setelah Setelah menerim menerimaa elektron elektron dari sitokro sitokrom m a, oksige oksigen n ini kemudi kemudian an bergab bergabung ung dengan dengan ion H+ yang dihasilka dihasilkan n dari dari oksidas oksidasii koen koenzi zim m Q oleh oleh sito sitokro krom m b memb memben entu tuk k air (H2O (H2O). ). Oksi Oksidas dasii yang yang terak terakhir hir ini lagi lagi-la -lagi gi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menj menjad adii ATP. ATP. Jadi Jadi,, seca secara ra kese keselu luru ruha han n ada ada tiga tiga temp tempat at pada pada tran transp spor or elek elektr tron on yang 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.
III.2 Molekul pemindah elektron dan proton
Rantai transpor elektron membawa baik proton maupun elektron, mengangkut proton dari donor ke akseptor, dan mengangkut proton melawati membran. Proses ini menggunakan molekul yang larut dan terikat pada molekul transfer. Pada mitokondria, elektron ditransfer dalam ruang antarmembran menggunakan menggunakan protein transfer elektron sitokrom sitokrom c yang larut dalam air. Ia hanya mengangkut elektron, dan elektron ini ditransfer menggunakan reduksi dan oksidasi atom besi yang terikat pada protein pada gugus heme strukturnya. Sitokrom c juga ditemukan pada beberapa beberapa bakteri, bakteri, di di mana ia berlokasi berlokasi di dalam dalam ruang ruang periplasma. periplasma.
Dalam membran dalam mitokondria, koenzim Q10 pembawa elektron yang larut dalam lipid membawa baik elektron maupun proton menggunakan siklus redoks. Molekul benzokuinon yang kecil ini sangat hidrofobik, sehingga ia akan berdifusi dengan bebas ke dalam membran. Ketika Q menerima menerima dua elektron dan dua proton, proton, ia menjadi menjadi bentuk tereduksi tereduksi ubikuinol ubikuinol (QH2); ketika QH2 melepaskan dua elektron dan dua proton, ia teroksidasi kembali menjadi bentuk ubikuinon (Q). Akibatnya, jika dua enzim disusun sedemikiannya Q direduksi pada satu sisi membran dan QH2 dioksidasi pada sisi lainnya, ubikuinon akan menggandengkan reaksi ini dan meng mengul ulang ang alik alik proto proton n melew melewati ati memb membran ran.. Beber Beberapa apa ranta rantaii trans transpo porr elektr elektron on bakte bakteri ri menggunakan kuinon yang berbeda, seperti menakuinon, selain ubikuinon.
Dalam Dalam protein protein,, elektro elektron n ditrans ditransfer fer antar antar kofakto kofaktorr flavin, flavin, gugus gugus besi-su besi-sulfur lfur,, dan sitokrom. Terdapat beberapa jenis gugus besi-sulfur. Jenis paling sederhana yang ditemukan pada rantai transfer elektron elektron terdiri dari dua atom besi yang dihubungkan dihubungkan oleh dua atom sulfur; ini disebut sebagai gugus [2Fe–2S]. Jenis kedua, disebut [4Fe–4S], mengandung sebua kubus empat atom besi dan empat atom sulfur. Tiap-tiap atom pada gugus ini berkoordinasi dengan asam amino, biasany biasanyaa koordin koordinasi asi antara antara atom sulfur sulfur dengan dengan sistein sisteina. a. Kofakt Kofaktor or ion logam logam menjala menjalani ni reaksi reaksi redoks redoks tanpa tanpa mengik mengikat at ataupun ataupun melepask melepaskan an proton proton,, sehing sehingga ga pada pada rantai rantai transpor elektron ia hanya berfungsi sebagai pengangkut elektron. Elektron bergerak cukup jauh melalui protein-protein ini dengan cara meloncat disekitar rantai kofaktor ini.
III.3 Rantai transpor elektron eukariotik
Banyak proses katabolik biokimia, seperti glikolisis, siklus asam sitrat, dan oksidasi beta, menghasil menghasilkan kan koenzim koenzim NADH. NADH. Koenzim Koenzim ini ini mengandung mengandung elektron elektron yang yang memiliki memiliki potensial potensial transfer yang tinggi. Dengan kata lain, ia akan melepaskan energi yang sangat besar semasa oksidasi. Namun, sel tidak akan melepaskan semua energi ini secara bersamaan karena akan menja menjadi di reak reaksi si yang yang tidak tidak terko terkont ntrol rol.. Sebal Sebalik iknya nya,, elekt elektro ron n dilep dilepask askan an dari dari NADH NADH dan dan dipindahkan ke oksigen melalui serangkaian enzim yang akan melepaskan sejumlah kecil energi pada tiap-tiap enzim tersebut. tersebut. Rangkaian Rangkaian enzim yang terdiri dari kompleks kompleks I sampai dengan dengan kompleks IV ini disebut sebagai rantai transpor elektron dan ditemukan dalam membran dalam mitokondria. Suksinat juga dioksidasi oleh rantai transpor elektron, namun ia terlibat dalam lintasan yang berbeda.
Pada Pada eukario eukariota, ta, enzim-en enzim-enzim zim pada pada sistem sistem transpo transporr ini mengg menggunak unakan an energi energi yang yang dilepaskan dari oksidasi NADH untuk memompa proton melewati membran dalam mitokondria. Hal ini menyebabkan menyebabkan proton terakumulasi terakumulasi pada ruang antarmembran antarmembran dan menghasilkan menghasilkan gradien elekt elektro rokim kimia ia di sepa sepanja njang ng memb membra ran. n. Energ Energii yang yang tersi tersimp mpan an seba sebaga gaii energ energii pote potens nsial ial ini ini kemudian digunakan oleh ATP sintase untuk menghasilkan ATP. Mitokondria terdapat pada hampir semua eukariota, dengan pengecualian pada protozoa anaerobik seperti Trichomonas vaginalis yang mereduksi proton menjadi hidrogen menggunakan hidrogenosom.
III.4 Rantai transpor elektron Prokariotik
Berbeda dengan banyaknya kemiripan dalam struktur dan fungsi rantai transpor elektron pada eukariota, eukariota, bakteri dan arkaea memiliki memiliki banyak jenis enzim transfer elektron elektron yang sangat bervariasi. bervariasi. Enzim-enzim Enzim-enzim yang bervariasi ini pula menggunakan menggunakan senyawa kimia yang bervaruasi bervaruasi sebagai substrat. Walau demikian, terdapat kesamaan dengan rantai transpor elektron eukarita, yaitu yaitu transpo transporr elektron elektron prokari prokariotik otik juga juga mengg menggunak unakan an energi energi yang dilepask dilepaskan an dari oksidas oksidasii substrat untuk memompa ion keluar masuk membran dan menghasilkan gradien elektrokimia. Fosforilasi Fosforilasi oksidatif bakteri, utamanya utamanya bakteri bakteri Escherichia Escherichia coli telah dipahami secara mendetail, mendetail, manakala pada arkaea, hal ini masih belum dipahami dengan baik.
BAB IV PENUTUP
IV. Kesimpulan
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor 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 reaksi ini adalah NADH dan FADH2 FADH2,, yang dihasilkan dihasilkan pada reaksi glikolisis 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. Rantai transpor elektron membawa baik proton maupun elektron, mengangkut proton dari donor ke akseptor, akseptor, dan mengangku mengangkutt proton melawati melawati membran. membran. Proses Proses ini menggunakan menggunakan molekul molekul yang larut dan terikat pada molekul transfer. Pada mitokondria, mitokondria, elektron ditransfer dalam ruang antarmembran menggunakan protein transfer elektron sitokrom c yang larut dalam air. Ia hanya mengangkut elektron, dan elektron ini ditransfer menggunakan reduksi dan oksidasi atom besi yang terikat pada protein pada gugus heme strukturnya. strukturnya. Sitokrom c juga ditemukan pada beberapa bakteri, di mana ia berlokasi di dalam ruang periplasma.
Daftar Pustaka
http://sukabio.wordpress.com/2009/07/30/transpor-elektron/ http://www.scribd.com/doc/40541303/Transport-Elektron
biologigonz.b biologigonz.blogsp logspot.com ot.com/2009 /2009/12/siste /12/sistem-trans m-transport-ele port-elektron.htm ktron.htmll halimah-arni.blogspot.com/2010/.../sistem-rantai-traspor-elektron e-dukasi.net/index.php?mod=script&cmd.../view&id=348
