kuliah 07 konversi energi 2014
DESCRIPTION
Mata KUliah Biologi Sel Fakultas Biologi Universitas Jenderal SoedirmanTRANSCRIPT
![Page 1: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/1.jpg)
KONVERSI ENERGI:MITOKONDRIA DAN
KLOROPLAS
2014
![Page 2: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/2.jpg)
Mitokondria dan kloroplas merupakan organel yang penting bagi sel eukariotik, sebab tanpa mitokondria sel akan mati karena energi tidak akan terbentuk. sedangkan kloroplas berfungsi untuk menyediakan material untuk mendukung berlangsungnya proses pembuatan energi oleh mitokondria.
Pendahuluan
![Page 3: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/3.jpg)
Peran utama mitokondria adalah memproduksi ATP yang terjadi pada membran bagian dalam. Hasil oksidasi dari proses glikolisis berupa piruvat dan NADH akan dikonversi menjadi ATP dengan bantuan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir dan membentuk air sebagai hasil sampingannya.
Peristiwa konversi ini dikenal dengan respirasi sel, atau respirasi aerob.
![Page 4: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/4.jpg)
Seperti respirasi sel, fotosintesis juga merupakan reaksi redoks yang membalik arah aliran elektron. Air terurai dan elektron ditransfer bersama dengan ion hidrogen dari air ke karbondioksida dan mereduksinya menjadi gula. Elektron bertambah energi potensialnya ketika elektron ini dipindahkan dari air ke gula.
![Page 5: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/6.jpg)
Mitokondria eukariot menggunakan produk organik dari fotosintesis sebagi bahan bakar untuk respirasi seluler, yang juga mengkonsumsi oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis.
Respirasi memanen energi yang tersimpan dalam molekul organik untuk menghasilkan ATP, yang menggerakkan sebagian besar kerja seluler.
Produk respirasi, CO2 dan H2O merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis.
Dengan demikian, unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan bisa didaur-ulang. Akan tetapi, energi tidak bisa didaur-ulang: Energi ini mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas.
![Page 7: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/7.jpg)
Mitokondria, kloroplas dan prokariot menggunakan proses yang disebut chemiosmotic coupling untuk menghasilkan ATP.
Kemiosmotik merupakan suatu mekanisme pengkopelan energi dengan menggunakan energi yang tersimpan dalam bentuk gradien H+ untuk menggerakkan kerja seluler.
Proses coupling terjadi dalam dua tahap yang dilakukan oleh protein kompleks yang tertanam dalam membran
![Page 8: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/8.jpg)
Energi tinggi elektron (berasal dari oksidasi molekul makanan, dari sinar matahari, atau dari sumber lain) dipindahkan bersama serangkaian carrier e- yg tertanam dalam membran. Transfer-transfer e- melepaskan energi yang digunakan untuk pompa proton (H+) melintasi membran sehingga menghasilkan gradien elektrokimia proton
Sebuah gradien ion melintasi membran adalah bentuk energi yang tersimpan, yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan pekerjaan yang berguna ketika ion mengalir kembali melintasi membran.
Tahap 1
![Page 9: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/9.jpg)
Ion H+ mengalir melalui gradien elektrokimia protein membran yang disebut ATP sintase, yang mengkatalisis sintesis energi yang memerlukan ATP dari ADP dan fosfat anorganik. . Enzim ini di mana-mana memainkan peran turbin, yang memungkinkan gradien proton untuk mendorong produksi ATP
Tahap 2
![Page 10: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/10.jpg)
Transport e- dalam mitokondria mengubah energi kimia dari bahan makanan, sedangkan di kloroplas mengubah energi dari sinar matahari.
Dalam mitokondria e- yang telah dikeluarkan dari molekul karbohidrat dalam proses degradasi untuk CO2 ditransfer melalui membran dengan rantai carrier e-, akhirnya mengurangi O2 untuk membentuk air.
Energi bebas dilepaskan selama aliran e-, dan digunakan untuk menggerakkan tiga pompa H + dalam membran mitokondria bagian dalam, mengkatalisis transfer elektron ke O2 (Gambar A)
Proses transport elektron
![Page 11: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/11.jpg)
Proses trasnport elektron (A) mitokondria mengubah energi dari bahan bakar kimia. Input hijau muda, produk berwarna biru, dan jalur aliran elektron ditunjukkan oleh panah merah. Setiap kompleks protein (oranye) yang tertanam dalam membran mitokondria
![Page 12: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/12.jpg)
Dlm kloroplas dapat digambarkan hal serupa, dan bbrp komponen utamanya adalah mirip dg mitokondria, tetapi dlm membran kloroplas berisi bbrp komponen penting yang tidak ditemukan dalam membran mitokondria. Terutama fotosistem, dimana energi cahaya ditangkap oleh pigmen klorofil dan dimanfaatkan untuk mendorong transfer e-
Elektron yang dihasilkan oleh fotosistem kloroplas mendorong transfer e- dlm arah yag berlawanan dg yg di mitokondria: elektron diambil dari air untuk menghasilkan O2, dan diberikan ke NADPH, untuk mensintesis Kh
Kloroplas menghasilkan O2 dan Kh, sedangkan mitokondria mengkonsumsinya (Gambar B)
![Page 13: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/13.jpg)
(B) Kloroplas mengubah energi dari sinar matahari. Input hijau muda, produk berwarna biru, dan jalur aliran elektron ditunjukkan oleh panah merah Setiap kompleks protein (oranye) yang tertanam dalam membran. Aliran e_ yang dihasilkan oleh dua fotosistem kloroplas memungkinkan kloroplas untuk mendorong transfer elektron dari H2O untuk karbohidrat, dan ini berlawanan dengan arah energetik dari transfer elektron dalam mitokondria
![Page 14: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/14.jpg)
MITOKONDRIA
![Page 15: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/15.jpg)
Mitokondria menempati sebagian besar dari volume sitoplasma sel eukariotik. Tanpa mitokondria, sel harus bergantung pada glikolisis anaerobik untuk kebutuhan ATP.
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jml banyak, misalnya sel otot, hati dan jantung
Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Di dalam mitokondria terdapat 'ruangan' yang disebut matriks.
Pendahuluan
![Page 16: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/16.jpg)
Struktur ultra mitokondria
![Page 17: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/17.jpg)
Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran sampai 5000 Dalton
Membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk proses β-oksidasi menghasilkan asetil Ko-A
![Page 18: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/18.jpg)
Membran dalam merupakan tempat utama pembentukan ATP. Membran dalam membentuk lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP
Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.
![Page 19: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/19.jpg)
Enzim-enzim matriks berfungsi dalam metabolisme asam piruvat dan lemak untuk menghasilkan asetil Ko-A dan mengoksidasi asetil Ko-A dalam siklus asam sitrat. Produk akhir dari oksidasi adalah CO2 yang dilepaskan dari sel, dan NADH yang merupakan sumber utama untuk transport elektron di sepanjang rantai respirasi.
![Page 20: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/20.jpg)
Proses respirasi seluler melibatkan 3 tahap, yaitu:1. Glikolisis2. Siklus Krebs3. Rantai transport elektron
Respirasi seluler
![Page 21: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/21.jpg)
Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di luar mitokondria, dalam sitosol. Siklus Krebs dan rantai transpor elektron berlangsung di dalam mitokondria. NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron, yang terjadi di dalam membran krista.
Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler. Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat substrat.
![Page 22: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/22.jpg)
Transport elektron berenergi tinggi dibawa oleh molekul : NADH dan FADH2
![Page 23: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/24.jpg)
Elektron berenergi tinggi ditransfer ke membran dalam mitokondria
Elektron tersebut masuk ke rantai transport elektron
Elektron bersama O2 digunakan untuk menghasilkan NAD+ dan FAD
![Page 25: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/25.jpg)
Pembentukan ATP melalui proses fosforilasi oksidatif pada membran dalam mitokondria
![Page 26: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/26.jpg)
Reaksi eksergonik hidrogen dengan oksigen untuk membentuk air melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan cahaya: suatu ledakan
Pada respirasi seluler, suatu rantai transpor elektron memecah-mecah “jatuhnya” elektron dalam reaksi ini menjadi beberapa langkah yang lebih kecil dan menyimpan sebagian energi yang dilepas dalam bentuk yang dapat digunakan untuk mensintesis ATP (sisa energi itu dilepas sebagai panas).
![Page 27: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/28.jpg)
Membran dalam mitokondria mengkopel transport elektron dengan fosforilasi oksidatif
NADH menggerakkan secara bolak balik elektron berenergi tinggi yang dilepas dari substrat selama glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron yang terdapat pada membran dalam mitokondria
Tanda panah merah adalah arah transport elektron yang lewat menuju molekul O2 pada ujung rantai untuk membentuk H2O
Kemiosmotik : mekanisme pengkopelan energi
![Page 29: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/29.jpg)
1. NADH dehidrogenase Complex (Kompleks I), memindahkan e- dari NADH melewati mol FAD ke ubiquinone
2. Cytochrome b-c1 Complex (Kompleks II), menerima e- dari ubiquinone dan melewatinya ke cytochrome c, kemudian membawa e- ke cytochrome oksidase compleks
3. Cytochrome oksidase Complex , juga berfungsi sbg dimer. Kompleks ini berfungsi menerima e- dan meneruskannya ke O2 membentuk molekul H2O
Kompleks membran protein
![Page 30: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/32.jpg)
Gradien proton (H+) mendorong sintesis ATP Terjadi di ATP synthase Tediri dari:
F1 ATP ase : 3α dan 3 β pembentukan ATP
Fo : a dan c bagian protein transmembran tempat masuknya proton H+ menuju F1 untuk sintesis ATP
Sintesis ATP
![Page 33: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/34.jpg)
Mitokondria memiliki DNA dan ribosom sendiri, sehingga dapat mensintesis protein sendiri
DNA mitokondria berbentuk sirkular dan terdapat di matriks mitokondria.
mitochondrialDNA
![Page 35: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/35.jpg)
Meskipun memiliki genom sendiri, kebanyakan protein mitokondria dikode di nukleus, dibuat di sitoplasma dan diimpor ke mitokondria.
![Page 36: Kuliah 07 Konversi Energi 2014](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061406/563dbb83550346aa9aadd427/html5/thumbnails/36.jpg)
Terima kasih Selamat Belajar