pembentukan energi
DESCRIPTION
Proses Pembentukan Energi Pada MitokindriaTRANSCRIPT
PROSES PEMBENTUKAN ENERGI PADA MITOKONDRIA
Makalah ini dbuat untuk memenuhi tugas Biologi Kedokteran
Dosen pegampu : dr. Rochman Basuki
KELOMPOK 3
NIM : H2A010033 – H2A010050
1. Marla Deni
2. Muhammad Fahmi A.
3. Nurul Aini
4. Nusroh Ulfah A.
5. Nuzulia Ni’matina
6. Oktavia Candra Utami
7. Optie Arda Berliana
8. Prima Maulana
9. Prinanda Putra H. W.
10. R. Prindjati Prakasa
11. Reza Adityas T.
12. Rini Setyo Ekawati
13. Rofiqo Umania R.
14. Sandhy Hapsari
15. Shofia Rachmawati
16. Syarifah Alfi Azzulfa A.
17. Yolinda Candra A.
18. Yuli Solihati
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SEMARANG
TAHUN AJARAN 2010/2011
0
BAB 1
PENDAHULUAN
Dalam ilmu biologi, mitochondrion (jamak: mitokondria) merupakan salah satu
organel. Variannya sering ditemukan pada sel-sel eukariota. Nama mitokondria diberikan
oleh pakar Yunani, mitos: benang, dan chondrion: granula. Jadi Mitokondria adalah organel
yang bentuknya memanjang dan granula. Mitokondria dibatasi membran rangkap, membran
dalam mengadakan perluasan kedalam matriks dengan membentuk penonjolan-penonjolan
yang disebut krista. Membran mitokondria disusun oleh lipoprotein, lebih tipis dari membran
plasma.Didalam matrikter dapat enzim-enzim dan koenzim yang diperlukan untuk
metabolisme energi. Mitokondria biasanya dideskripsikan sebagai “power house of cellular”
karena mitokondria menguraikan senyawa organic menjadi energy berupa ATP (Adenosin
Tri Pospat) melalui proses fosforilsi oksidatif, glikolisis, siklus krebs, dan transport elektron.
Biasanya tiap sel mengandung ratusan atau bahkan ribuan mitokondria, dan menempati 25%
sitoplasma.
Untuk mengetahui mitokondria dan hal-hal yang berkenaan dengan pembentukan
energi marilah kita kaji uraian berikut.
1
BAB 2
KAJIAN PUSTAKA
A. MITOKONDRIA
Mitokondria berasal dari kata mitos yang berarti benang dan
chondrion yang berarti butir
Mitokondria adalah organel berbentuk bulat lonjong yang memiliki
membran ganda. Ukurannya seperti bakteri dengan diameter 0,5-1 µm dan
panjang 3-10 µm. Mitokondria memiliki dua membran, yaitu membran luar
dan membran dalam, masing-masing dengan tebal 6-7nm. Antara kedua
membran ada ruang intermembran, lebar 6-8nm. Struktur membran luar mirip
dengan membran plasma. Pada membran dalam terjadi pelekukan kearah
dalam membentuk Krista. Dengan adanya Krista ini, permukaan membran
dalam menjadi semakin luas sehingga proses respirasi sel semakin efektif.
Proses respirasi berlangsung pada membran dalam mitokondria (Pada Krista)
dan matriks. Ruangan dalam mitokondria berisi enzim respirasi (sitokrom),
DNA, RNA, dan protein.
Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap sel tidak sama, dari
hanya satu sampai beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak
berderet-deret pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak.
Matriks yang mengisi ruang dalam mitokondria adalah berupa cairan.
Di dalamnya terkandung banyak enzim, dan juga sering ditemukan butiran.
Butiran itu berperan dalam transport ion dan air, seperti pada sel saluran
kemih dalam ginjal, sel epitel usus halus, dan osteoklast pda tulang.
2
Dalam matriks terkandung pula DNA dan Ribosom (Nass dkk, 1965;
Robinowitz dan Swift, 1970). Adanya DNA dan Ribosom dalam mitokondria
dapat diperlihatkan di bawah Mikroskop electron, dengan teknik
autoradiografi. Oleh karena itu, maka organel ini ternyata mampu untuk
berproduksi secara autonom (untuk memperbanyak diri itu ia tak langsung
tergantung dari inti (DNA-nya). Mitokondria bereproduksi sendiri, dan dapat
juga terjadi tanpa disertai dengan reproduksi sel secara menyeluruh.
Fungsi Mitokondria:
Mitokondria berfungsi dalam respirasi sel, menghasilkan ATP
Untuk metabolisme lemak
Untuk sintesa lemak dan hormon steroid , mitokondria bekerjasama
dengan dengan REH.
Produksi panas (thermogenesis) perlu untuk menjaga agar suhu tubuh
tidak terlalu rendah, sehingga enzim dapat bekerja sesuai dengan suhu
optimal.
dehidrogenasi, fosforilasi oksidatif dan system transfer electron.
Berkaitan dengan fungsinya itu, mitokondria disebut power house of
cell.
B. ENZIM DALAM MITOKONDRIA
Mitokondria mengandung berbagai komponen yang dibutuhkan untuk
melakukan replikasi DNA, transkripsi dan sintesa protein. Ada enzim-enzim
untuk itu, seperti DNA-dependent, RNA-polimerase, DNA-sintetase, RNA-T,
3
RNA-m, RNA-r, ribosom dan enzim pengaktif asam amino (Ashwell dan
Work, 1970).
Enzim yang terdapat dalam mitokondria:
1. Monoamine oksidase enzim enzim rantai respirasi
2. hidrokrsilase enzim enzim transferase
3. Koezim A ligase malat dehidrogenase
4. Adenilat kinase isositrat dehisrogenase
5. Nukleosid difosfokinase fumarase & aconitase
6. ATP sintetase sitrat sintetase
7. Suksinat dehidrogenase enzim enzim oksidase lain
C. SUMBER ENERGI YANG DIBUTUHKAN OLEH SEL
Sel membutuhkan energi dari:
1. Karbohidrat dihidrolisis menjadi monosakarida dalam bentuk glukosa dan
melalui proses glikolisis diubah menjadi asam piruvat.
2. Lipid dihidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak, gliserol dkonversi
menjadi gliseraldehid fosfat. Kemudian menjadi asam piruvat.
3. Asam lemak dipengaruhi oleh koenzim A, menjadi asetil koenzim A.
Akhirnya masuk ke dalam siklus kreb.
4
4. Protein dihidrolisis menjadi asam amino,kemudian mengalami
deaminase,menjadi keton dalam 3 bentuk: asam piruvat, asam
ketoglutarat, dan asam oksaloasetat. Kemudian asam ketoglutarat dan
oksaloasetat masuk ke dalam siklus kreb.
D. RESPIRASI SEL
Respirasi merupakan proses oksidasi suatu senyawa organik secara terarah
yang menghasilkan energi untuk pemeliharaan metabolisme di dalam tubuh
makhluk hidup. Respirasi diatas bukan merupakan respirasi tingkat
organisme, melainkan tingkat selular. Respirasi dibagi menjadi dua, yaitu
sebagai berikut:
a. Respirasi aerob: respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen
tersebut berfungsi sebagai penerima (akseptor) elektron/hidrogen
terakhir. Dalam hal respirasi bersifat aerob, asam piruvat oleh dayanya
koenzim A dan NAD dirubah menjadi asetil enzim A. Dari reaksi ini
dilepaskan NADH₂ , akan diubah menjadi ATP yang nantinya diubah
energi dalam bentuk ATP yang berenergi tinggi.
b. Respirasi anaerob: respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas.
Sehingga penerima elektron/hidrogen terakhir merupakan senyawa-
senyawa tertentu selain oksigen, seperti: sulfat (SO₄²⁻), karbonat
(CO₃²⁻), piruvat, asetaldehid. Dalam hal respirasi bersifat anaerob,
asam piruvat di pecah menjadi asam Laktat (pada hewan) atau etil
alkohol (tumbuhan). Kemudian mengalami proses glikolisis diubah
dalam bentuk ATP dalam jumlah 2.
5
E. PEMBENTUKAN ENERGI PADA MITOKONDRIA
Energi dari mitokondria dibentuk dengan 4 tahap, yaitu: glikolisis,
dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transport elektron.
1) Glikolisis
Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan:
Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic
metabolism.
Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar
mitokondria.
Dalam proses glikolisis, glukosa mengalami beberapa tahap yang panjang:
1. Pertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu
molekul ATP.
2. Kemudian berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat.
3. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu
fruktosa 6-fosfat.
4. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada
fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-
fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat.
5. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling
isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL
( fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat ).
6
6. Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami
oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami
penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3
difosfogliserat.
7. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus
fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang
dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul
ADP dan membentuk dua molekul ATP.
8. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat.
Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-
fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat.
9. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat
terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk
membentuk ATP, dan berubah asam piruvat.
2) Dekarboksilasi Oksidatif
Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang
cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus
Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul
oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Asam
piruvat yang mendapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan
tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam
piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang
dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom
C (2 C). Maka, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif.
7
Dekarboksilasi oksidatif mengubah asam piruvat (senyawa berkarbon 3)
menjadi asetil-KoA (senyawa berkarbon 2). Pada tahap ini dihasilkan: 1 NADH.,
CO₂, dan 1 Asetil-KoA untuk setiap pengubahan molekul asam piruvat (total
dihasilkan 2 asetil-KoA, karena asam piruvat yang diubah sebanyak 2 mol).
3) Siklus Krebs
Asam Piruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki
mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul dengan 2 karbon oleh enzim
khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut
Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Krebs dengan cara bergabung
dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini
bergabung, menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4
karbon = 6 karbon). Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan
melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk
membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD.
Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate. Terjadi di dalam matriks
mitokondria.
4) Transport Elektron
Melalui rantai respirasi, elektron/hidrogen dari NADH dan FADH yang
dihasilkan dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs,
dilepaskan dan diterima oleh O₂ sebagai penerima elektron terakhie, sehingga
terbentuk H₂O dan energi secara bertahap. NADH dan FADH merupakan
senyawa pereduksi (reduktor) yang menghasilkan elektron/ ion hidrogen.
Reaksi ini terjadi pada membran dalam (matriks) mitokondria. Satu molekul
NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan
menghasilkan 2 ATP.
8
Rantai transport elektron adalah proses terakhir untuk menghasilkan ATP,
H₂O yang terjadi di membran dalam/krista mitokondria. Pada tahap ini,
elektron yang dibawa oleh NADH ditransfer ke berbagai pembawa elektron
supaya energinya bisa digunakan untuk memompa proton. Gradien proton
yang dibuat oleh elektron digunakan oleh enzim ATP sintase untuk
menghasilkan ATP. Proses pemompaan proton untuk menghasilkan ATP juga
disebut kemiosmosis.
F. HASIL AKHIR RESPIRASI SELULER
Total energi yang dihasilkan untuk setiap pemecahan (oksidasi) satu
molekul glukosa pada sel prokariotik adalah 38 ATP. Pada sel eukariotik
dihasilkan 36 ATP karena transport 2 NADH ke dalam matriks mitokondria
membutuhkan energi sebesar 2 ATP.
a. Glikolisis 2 ATP, 2 asam piruvat, 2 NADH.
b. Dekarboksilasi oksidatif 2 NADH, 2 CO₂, Asetil KoA.
c. Siklus Krebs 6 NADH, 2 FADH, 2 CO₂, 2 GTP.
d. Transpor elektron 34 ATP, H₂O.
9
BAB 3
PENUTUP
Mitokondria adalah organel berbentuk bulat lonjong yang memiliki membran
ganda.
Respirasi merupakan proses oksidasi suatu senyawa organik secara terarah
yang menghasilkan energi untuk pemeliharaan metabolisme di dalam tubuh makhluk
hidup. Respirasi diatas bukan merupakan respirasi tingkat organisme, melainkan
tingkat selular. Respirasi dibagi menjadi dua, yaitu respirasi aerob dan anaerob.
Energi dari mitokondria dibentuk dengan 4 tahap, yaitu: glikolisis,
dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transport elektron.
Total energi yang dihasilkan untuk setiap pemecahan (oksidasi) satu molekul
glukosa pada sel prokariotik adalah 38 ATP. Pada sel eukariotik dihasilkan 36 ATP
karena transport 2 NADH ke dalam matriks mitokondria membutuhkan energi
sebesar 2 ATP.
10
LAMPIRAN
1. Mitokondria
11
2. Proses respirasi aerob (pembentukan energi pada mitokondria)
12
3. Glikolisis
13
14
4. Dekarboksilasi oksidatif
5. Siklus Krebs
15
16
6. Transport elektron
17
DAFTAR PUSTAKA
----------.2009. Target No. 1 Masuk UI, UGM, ITB, TPB, UNDIP dan Perguruan
Tinggi Favorit. Yogyakarta: Kendi Mas Media.
Campbell. 1996. BIOLOGI jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Djohar. 1985. Bioligi sel 1 Diktat kuliah FPMIPA IKIP Yogyakarta. Yogyakarta: FP
MIPA IKIP.
Page, David. 1997. Prinsip-Prinsip Biokimia edisi kedua. Jakarta: Erlangga.
Strayer, L. 2000. BIOKIMIA VOL 2 EDISI 4. Jakarta: Buku kedokteran EGC.
Suryani, Yoni. 2004. Biologi Sel dan Molekuler. Yogyakarta: FMIPA UNY.
Wolve, S.L. 1932. Introduction to Cell Biology. Wadswordh Publising Company
Melmont, California.
18