RESPIRASI

Jawaban DIT
Respirasi

1.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan glikolisis dan di mana berlangsungnya glikolisis tersebut!

Jawab:

Glikolisis adalah rangkaian reaksi untuk mengkonversi glukosa, glukosa-1-P dan fruktosa menjadi asam piruvat.

Glikolisis merupakan tahap pertama dari tiga tahap proses respirasi yang memberikan beberapa manfaat, yakni:

a.       Mereduksi 2 molekul NAD⁺ menjadi NADH untuk setiap molekul heksosa yang dirombak.

b.      Setiap molekul heksosa yang dirombak akan dihasilkan 2 molekul ATP, jika substratnya berupa glukosa-1-P, glukosa-6-P, atau fruktosa-6-P maka akan dihasilkan 3 molekul ATP.

c.       Melalui glikolisis akan dihasilakan senyawa-senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang tedapat dalam tumbuhan.

Peristiwa ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma) sel hidup dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen bebas) dikatalis oleh enzim-einzim antara lain: heksokinase, isomerase, fosfogliserokinase, piruvatkinase, dehidrogenase.

Tahap ini menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH₂. Sebenarnya ATP yang dihasilakan pada proses glikolisis dalam satu siklus adalah 4 ATP, tetapi karena dalam reaksi ini sebelumnya telah menggunakan 2 ATP, sehingga dari 4 ATP yang dihasilkan, diambil 2 ATP untuk membayar saat reaksi, dan sisanya adalah 2 ATP.

Glikolisis menghasilkan 2 ATP,  Prosesnya adalah sebagai berikut:

a)      Fosforilasi glukosa oleh ATP.

Penambahan satu fosfat oleh ATP terhadap glukosa menghasilkan glukosa 6-fosfat, dan ATP berubah menjadi ADP. Peristiwa ini disebut fosforilasi yang berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase dan ion Mg ⁺⁺

b)      Penyusunan kembali diikutidengan fosforilasi kedua. Hasil akhir dari fosforilasi berupa fruktosa1,6—bifosfat.

c)      Glikolisis dimulai dari perubahan fruktosa 1,6- bifosfat yang memiliki 6 buah atom C menjadi gliseraldehida 3-fosfat (memiliki 3 buah atom C) dan dihidroksiaseton fosfat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase

d)     Oksidasi yang diikuti dengan fosforilasi, menghasilkan 2 molekul NADH dan 2 molekul BPG, yang masing-masing memilikinsatu ikatan fosfat berenergi tinggi. 1,3 –bifosfogli-seraldehida diubah menjadi asam 1,3-bifosfogliserat dengan bantuan enzim dehidroginase dan penambahan H₂

e)      Pelepasa fosfat berenergi tinggi oleh 2 molekul ADP menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul 3—fosfogliserat. Dengan bantuan enzim fosfogliserokinase dan ion Mg ++

f)       Pelepasan air menghasilkan 2 molekul fosfoenol yang masing-masing memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi.

g)      Pelepasan fosfat berenergi tinggi oleh 2 molekul ADP menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul piruvat.

2.      a. Apa yang dimaksud dengan PPP (pentose phosphate pathway), dam dimana berlangsungnya?

Jawab:

PPP adalah senyawa alternatif selain glikolisis dan siklus krebs dalam memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi CO2 dan air karena senyawa-antaranya adalah gula fosfat 5-karbon.

b. Bagaimana hubungan antara PPP dan glikolisis, jelaskan!

Jawab:

Hubungan pentose phosphate pathway ( PPP ) dengan glikolisis adalah PPP merupakan jalur alternative reaksi tumbuhan dalam memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi CO2 dan air selain melalui proses glikolisis. Reaksi PPP serupa dengan reaksi pada glikolisis. Disamping itu, glikolisis dan PPP mempunyai pereaksi tertentu yang lazim dan keduanya terjadi terutama di sitosol, sehingga kedua lintasan saling terjalin. Satu perbedaan penting ialah di PPP penerima elektonnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis penerima elektonnya adalah NAD+.

3.   a. Jelaskan mengapa siklus krebs dinamakan juga siklus asam nitrat, dan dimana berlangsungnya   

    proses tersebut!

Jawab:

  Siklus Krebs disebut juga: SIKLUS ASAM SITRAT Karena senyawa pertama yang terbentuk adalah asam sitrat dan karena asam sitrat merupakan senyawa antara yang penting.

  Siklus krebs juga disebut SIKLUS ASAM TRIKARBOKSILAT (-COOH) Karena hampir di awal-awal siklus krebs, senyawanya tersusun dari asam trikarboksilat. Trikarboksilat itu merupakan gugus asam (-COOH).

  SIKLUS KREBS Karena yang menemukan adalah Mr.Hans Krebs, seorang ahli biokimia terkenal, yang menemukan metabolisme karbohidrat juga.

b. Berapa ATP yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa pada tahapan siklus krebs?

Jawab:

Jumlah ATP yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa pada tahapan siklus krebs adalah 2 ATP

4.      a. Jelaskan mengenai fosforilasi oksidatif dan dimana barlangsungnya proses tersebut?

Jawab:

Saat ion hidrogen atau elektron diambil dari sebuah molekul, maka molekul dikatakan dioksidasi. Ketika ion hidrogen atau elektron diberikan kepada sebuah molekul maka molekul tersebut direduksi. Saat molekul fosfat ditambahkan kepada sebuah molekul, maka molekul tersebut dikatakan difosforilasi. Jadi fosforilasi oksidatif berarti proses yang melibatkan penghilangan ion hidrogen dari satu molekul dan penambahan molekul fosfat ke molekul lainnya.

Pada siklus Kreb, ion hidrogen atau elektron diberikan kepada dua molekul carrier. Mereka ditangkap oleh NAD atau FAD dan molekul pembawa ini akan menjadi NADH dan FADH (karena membawa ion hydrogen).

Elektron-elektron ini dibawa secara kimia ke sistem respirasi atau rantai transport electron yang terdapat di Krista mitokondria. NADH dan FADH secara esensial berfungsi sebagai pengangkut dari satu kompleks ke kompleks yang lain. Di setiap situs sebuah pompa proton mentransfer hidrogen dari satu sisi membrane ke yang lainnya. Hal ini menghasilkan sebuah gradient melintasi membrane dalam dengan konsentrasi hydrogen yang lebih tinggi pada ruang interkrista (ruang antara membrane dalam dan membrane luar). Elektron dibawa dari satu kompleks ke kompleks yang lain oleh ubiquinone dan cytochrome C.

Cytochrome oxidase kompleks mengkatalisis transfer elektron ke oksigen menjadi air. Pompa chemiosmotic menghasilkan gradient proton electrochemical melewati membrane yang digunakan untuk menjalankan “energy producing machine” yaitu ATP synthase.
Proses ini memerlukan oksigen sehingga disebut “aerobic metabolism”. ATP synthase menggunakan energy dari gradient ion hydrogen (juga disebut proton) untuk membentuk ATP dari ADP dan fosfat. Juga menghasilkan air dari hidrogen dan oksidasi.

Selama fosforilasi oksidatif, elektron ditransfer dari pendonor elektron ke penerima elektron melalui reaksi redoks. Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria, manakala pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel. Enzim-enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein utama terlibat dalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak enzim-enzim berbeda yang terlibat.

Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis. Transpor ini menghasilkan energi potensial dalam bentuk gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran ini. Energi yang tersimpan dalam bentuk ini dimanfaatkan dengan cara mengijinkan proton mengalir balik melewati membran melalui enzim yang disebut ATP sintase. Enzim ini menggunakan energi seperti ini untuk menghasilkan ATP dari adenosina difosfat (ADP) melalui reaksi fosforilasi. Reaksi ini didorong oleh aliran proton, yang mendorong rotasi salah satu bagian enzim.

Fosforilasi oksidatif terjadi pada tahapan transfer electron yang berlangsung di membran dalam metokondria.

b. Tuliskan di bagian mana pada mitochondria terdapat pembentukan ATP!

Jawab:

5.   a. Apa yang dimaksud dengan respirasi aerob dan anaerob?

Jawab:

·         Respirasi aerob

Respirasi yang memerlukan oksigen dalam prosesnya, dan proses tersebut terjadi di mitokondria. Proses yang menghasilkan energi lebih besar dari pada respirasi anaerob. Proses ini menghasilkan 36 ATP. Glikolisis, Dekarbosilasi Oksidatif, Siklus Krebs, dan Transfer Elektron adalah proses-proses yang terjadi pada respirasi aerob.

·         Respirasi anaerob

Pernapasan anaerob dapat juga terjadi di udara terbuka, akan tetapi tidak enggunakan O2 yang tersedia di udara. Pernapasan Anaerob juga lazim disebut fermentasi, walaupun tidak semua fermentasi itu anaerob. Pada intinya kegiatan tersebut adalah upaya untuk mendapatkan energi. Energi yang diperoleh melalui fermentasi lebih sedikit dibandingkan dengan pernapasan biasa.

b. Berapa ATP yang dihasilkan dari respirasi aerob dan anaerob untuk 1 mol glukosa ?

Jawab:

Respirasi aerob : 38 ATP dalam 1 mol glukosa

C6H12O6  6CO2 + 6H2O + 675Kal + 38 ATP

Respirasi anaerob : 2 ATP dalam 1 mol glukosa

C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 21Kal + 2ATP

6.      Saat ini sedang terjadi curah hujan yang cukup tinggi, sehingga banyak tanaman tergenang, yang mengakibatkan ketersediaan oksigen bagi akar berkuarang (Hipoksia). Jelaskan bagaimana dampak negatif pada tanaman yang mengalami hipoksia yang dihubungkan dengan produktivitas tanaman!

Jawab:

Dampak genangan air adalah menurunkan pertukaran gas antara tanah dan udara yang mengakibatkan menurunnya ketersediaan O₂ bagi akar, menghambat pasokan O₂ bagi akar dan mikroorganisme (mendorong udara keluar dari pori tanah maupun menghambat laju difusi). Genangan berpengaruh terhadap proses fisiologis dan biokimiawi antara lain respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N. Genangan menyebabkan kematian akar di kedalaman tertentu dan hal ini akan memacu pembentukan akar adventif pada bagian di dekat permukaan tanah pada tanaman yang tahan genangan. Kematian akar menjadi penyebab kekahatan N dan cekaman kekeringan fisiologis (Staff Lab Ilmu Tanaman, 2008).

Salah satu efek atau dampak negatif dari hipoksia adalah penghambatan pengangkutan hormon sitokinin dari akar muda ke batang dan salah satu sumber penting hormon ini bagi batang dan daun ialah pucuk akar.

Ketidakseimbangan lainnya meliputi penyerapan garam mineral yang tidak cukup, khususnya nitrogen; daun layu, yang diikuti fotosintesis dan translokasi karbohidrat yang lambat, sebab kekurangan oksigen akan menurunkan permeabilitas akar terhaadap air, dan akumulasi bahan beracun yang disebabkan oleh mikroba di sekitar akar.

Seperti yang telah diperkirakan, pasokan ATP terbatas karena sistem pengangkutan elektron dan daur Krebs tidak dapat berfungsi tanpa ada oksigen. Inilah yang menyebabkan produktivitas tanaman dalam menghasilkan energi menurun.

Genangan juga mempengaruhi sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Struktur tanah rusak, daya rekat agregat lemah, penurunan potensial redoks, peningkatan pH tanah masam, penurunan pH tanah basa, perubahan daya hantar dan kekuatan ion, perubahan keseimbangan hara. Ketersediaan unsur hara sendiri merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besar tidaknya produktivitas tanaman.