[Ringkasan] Respirasi aerob melibatkan empat tahapan utama yaitu glikolisis, pembentukan asetil Co-A, siklus asam sitrat, dan transport elektron untuk mengoksidasi glukosa menjadi karbon dioksida dan air serta menghasilkan energi dalam bentuk ATP yang dapat digunakan oleh sel.

1. Energi dan Metabolisme sel









Energi : materi, the capacity to do work
Energi  dibutuhkan semua benda hidup
Matahari -> sumber energi utama
Tumbuhan  menangkap 0.02% energi matahari (energi
matahari  energi kimia dlm molekul organik
Energi kimia dari tumbuhan  ke binatang & manusia
Hukum termodinamika I: Energi tidak bisa diciptakan atau
dimusnahkan : energi ditangkap dari lingkungan 
disimpan sementara  digunakan untuk aktivitas biologi
Hukum termodinamika II : tidak semua energi yang
ditangkap dapat digunakan untuk melakukan aktivitas,
energi dikonversi ke bentuk yang kurang dapat digunakan
yaitu panas (entropi)
Sel : memperoleh energi dalam berbagai bentuk
Sel mempunyai mekanisme untuk konversi energi

2. Metabolisme sel
 Energi dalam sel berada dalam bentuk ATP (temporer)
 ATP  nukleotida yang terdiri dari 3 bagian :
 adenin (basa organik bernitrogen)
 Ribosa (gula ber-atom karbon 5)
 Tiga kelompok fosfat
 ATP donasi energinya lewat transfer grup fosfatnya
 ATP + H2O  ADP + Pi -- reaksi endergonik
 Glukosa + Fruktosa + ATP  Sukrosa + ADP + Pi
 ATP  penghubung antara reaksi eksergonik dan endergonik dan
antara katabolisme dan anabolisme
 Energi dapat ditransfer dalam reksi redox (reduksi-oksidasi)
 Oksidasi: proses kimia dimana substrat kehilangan elektron
 Reduksi : proses kimia dimana substrat mendapatkan elektron
Reaksi eksergonik
(melepas energi)
ADP +
ATP
Pi
Reaksi endergonik
(perlu energi)
Enzim 
biokatalis

3. Katabolisme
 Rangkaian reaksi kimia pemecahan senyawa kompleks
menjadi senyawa sederhana: substrat awal (molekul besar)
dan substrat akhir (molekul kecil)
 Bersifat eksergonik (menghasilkan/melepaskan energi)
 Bertujuan untuk pembongkaran/penguraian molekul
 Fungsi :
- Menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain
- Menyediakan energi kimia untuk aktivitas sel
 Meliputi :
1. respirasi aerob,
2. respirasi anaerob, dan
3. fermentasi

4. Katabolisme
1. Respirasi aerob
lanjutan
 respirasi seluler yang membutuhkan oksigen
 terdapat pada kebanyakan sel eukariot dan prokariot
 substrat dikatabolisme menjadi karbondioksida dan air
 Contoh :
tumbuhan, binatang, fungi, bakteri menggunakan
respirasi aerobik untuk memperoleh energi dari glukosa,
yang masuk sel lewat difusi terfasilitasi
 proses redox, dimana elekron ditransfer dari glukosa
(teroksidasi) ke oksigen (tereduksi)
 Ringkasan reaksi :
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O  6CO2 + 12 H2O + ATP
(dalam bentuk bonds ATP  energi untuk memecah ikatan
kimia)
Oksidasi
Reduksi

5. Katabolisme
lanjutan
1. Respirasi aerob punya 4 tahapan :
a.
b.
c.
d.
Glikolisis  di sitosol
Pembentukan Asetil Co-A
Siklus Asam Sitrat (Krebs)
Sistem Transport elektron
di dalam mitokondria

6. O2
CO2
Bernapas
Paru-paru
CO2
Aliran darah
Sel-sel otot
O2
Repirasi seluler
Glukosa + O2  CO2 + H2O + ATP

7. 1.a. Glikolisis
• di dalam sitoplasma sel- sitosol
• degradasi glukosa menjadi asam piruvat
• Atom hidrogen ditransfer ke hydrogen carrier NAD +
(nicotinamide adenine dinucleotide) membentuk NADH
• 2 ATP dihasilkan
• Pemecahan 1 molekul glukosa atau karbohidrat lain menjadi :
• 2 molekul asam piruvat
• 2 molekul NADH
• 2 molekul ATP
C6H12O6 + 2ATP + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2 piruvat + 4ATP + 2NADH + H2O

8. 1.a. Glycolisis

9. 1.b. Pembentukan Acetyl Coenzyme-A (Co-A)
• terjadi di dalam mitokondria
• tiap piruvat masuk ke mitokondria akan dioksidasi menjadi
asetat (2C) dan bergabung dgn coenzyme A  acetyl CoA
• piruvat atom hidrogen ditransfer ke NAD
• 1 molekul NADH dihasilkan dan CO2 dilepas sebagai produk
buangan
Reaksi :
2 piruvat + 2 CoA+ 2NAD+  2 Acetyl CoA + 2 CO2 + 2 NADH

10. 1.c. Siklus Krebs : citric acid cycle
• terjadi di dalam matrix mitokondria
• 2-carbon acetyl CoA bergabung dengan senyawa beratom C
4  membentuk asam sitrat ( 6- karbon)
• Asam sitrat dapat kembali ke senyawa dengan atom C 4
• C dilepas dalam bentuk CO2
• H bergabung dengan NAD membentuk NADH2 + ATP
• 1 Asam piruvat (substrat) menghasilkan:
• 2 molekul NADH
• 2 molekul FADH2 (Flavin Adenin Dinukleotida H2)
• 2 molekul ATP
2 Acetyl CoA + 2NAD+ + 2 FAD + 2 ADP + 2Pi + 2H2O
 4 CO2 + 6 NADH + 2 FADH2 + 2ATP + 2CoA

12. 1.d. Transport elektron
• terjadi di dalam membran mitokondria
• tahapan akhir respirasi aerob
• rantai transport ekektron
• waktu elektron berpindah dari satu aseptor ke aseptor lain, sebagian
energi digunakan untuk memindah ion hidrogen (proton) melewati
membran dalam mitokondria, dan membentuk proton gradient
• energi dari proton gradient digunakan untuk produksi ATP
• 1 molekul glukosa dipecah menghasilkan 32 ATP
NADH + 3 ADP + 3Pi + ½ O2  NAD+ + 3 ATP +H2O
FADH2 + 3 ADP + 3Pi + ½ O2  FAD+ + 2 ATP +H2O
ATP yang dihasilkan dari pemecahan glukosa menjadi CO2 dan
H2O adalah 36 ATP (2 ATP dari glikolisis, 2 ATP dari Siklus
Krebs dan 32 ATP dari Sistem Transport Elektron)

13. Energi yang dihasilkan dari oksidasi glukosa oleh respirasi aerob
Glikolisis
Glukosa
2 ATP
Piruvat
Acetyl
coenzyme A
Siklus Krebs
Transpot
Elektron & kemiosmosis
2 ATP
32-34 ATP

14. Ringkasan Respirasi Aerob
Tahapan Respirasi
Aerob
Glikolisis
(dalam sitosol)
Pembentukan
Asetil CoA
(dalam matriks
mitokondria)
Siklus Krebs
(dalam matriks
mitokondria)
Ringkasan
Glukosa diubah jdai piruvat;
hasil 2 ATP; atom H ditransfer
ke carrier; dapat terjadi
secara anaerob
Piruvat diubah dan digabung
dgn CoA  asetil CoA; atom H
ditransfer ke carrier;
pelepasan CO2
Asetil CoA diubah menjadi
CO2; atom H ditransfer ke
carrier; sintesis 2 ATP
Transport elektron Transport beberapa elektron;
energi digunakan untuk
(dalam membran
membentuk protont gradient;
miokondria)
ATP disintesis; oksigen sbg
aseptor elektron
Materi Awal
Produk
Glukosa, ATP,
NAD+, ADP, Pi
Piruvat,
ATP, NADH
Piruvat,
coenzyme A,
NAD+
Acetyl CoA,
CO2,
NADH
Acetyl CoA,
H2O, ADP, Pi,
NAD, FAD
CO2,
NADH,
FADH2,
ATP
ATP, H2O,
NAD+, FAD
NADH, FADH2,
O2, ADP, Pi

15. Substrat selain glukosa yang dipakai pada
Respirasi Aerob
Protein
 Asam amino (misalnya alanin) diubah mjd piruvat
 Asam amino diubah ke Acetyl CoA
 Glutamat  ketoglutarat, aspartate  oxaloaceatet :
sebagai senyawa intermediet pada Siklus asam sitrat
 Produk akhir NH3
 Lipid
 Gliserol diubah ke Glukosa 3 Phosphate (GP3) dan
masuk ke Glikolisis
 Asam lemak dioksidasi  membentuk gugus acetyl
bergabung dgn CoA  membentuk Acetyl CoA


16. Sel menggunakan berbagai molekul organik
sebagai fuel pada respirasi seluler
Makanan
karbohidrat
glukosa
GlukosaG3Ppirivat
lemak
gliserol Asam lemak
Asetil CoA
GLIKOLISIS
ATP
protein
Asam amino
Siklus asam
Sitrat
Grup amino
Elektron
transport

17. Katabolisme
lanjutan
2. Respirasi anaerob
 Tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor terakhir
 Pada sejumlah bakteri yang hidup di lingkungan anaerob
(misalnya tanah tergenang, intestinum hewan)
 Substrat : glukosa
 elektron ditransfer dari glukosa ke NADH
 Kemudian ke transport elektron  disertai sintesis ATP
 Nitrat (NO3-) /sulfat (SO42-)  dapat menggantikan
oksigen (sebagai aseptor elektron)
 Produk akhir : CO2, 1/lebih substansi anorganik dan ATP
 Contoh reaksi : (pada siklus nitrogen)
C6H12O6 + 12 KNO3  6CO2+6H2O+12KNO2++ATP

18. Katabolisme
lanjutan
3. Fermentasi
 Misalnya pada bakteri dan beberapa fungi tidak
memakai electron transport chain
 Hanya 2 ATP terbentuk per glukosa (fosforilasi substrat
lewat glikolisis)
 NADH transfer hidrogen ke molekul organik, dan kembali
ke NAD+ glikolisis tetap berlangsung
 Produk  substansi organik (alkohol/laktat)
 Fermentasi alkohol (oleh ragi)  pembuatan tape, bir dll.
C6H12O6  2CO2 + 2 ethyl alkohol + 2 ATP
 Fermentasi laktat (pada fungi, bakteri, sel otot hewan)
C6H12O6  2 laktat + 2 ATP

19. Fermentasi

20. Food
Raw Material
Fermentor
Pickles
Cucumber
Chocolate
Cacao bean
Bread
Flour
Coffee
Coffee bean
Sauerkraut
Cabbage
Soy sauce
Soya bean
Leuconostoc mesenteroides
Lactobacillus
Saccharomyces cerevisiae
Candida rugosa
Kluyveromyces marxianus
Saccharomyces cerevisiae
Erwinia dissolvens
Leuconostoc plantarum
Aspergillus oryzae
Table 1. Some examples of foods which uses
fermentation in their production.

21. Anabolisme
• Reaksi kimia untuk pembentukan senyawa kompleks
dari molekul sederhana
• Bersifat endergonik, membutuhkan ATP atau energi
dari sumber lain
• Bertujuan untuk penyusunan /sintesis suatu molekul
• Contoh : sintesis protein, asam nukleat, lemak,
polisakarida (misalnya pada fotosintesis)

22. Fotosintesis
• Tahapan awal aliran energi pada makhluk hidup
• Sumber karbon (rangka molekul organik) dan energi
1. Cara organisme memperoleh karbon
- Autotrof : mampu memfiksasi karbon dari CO2 sebagai
sumber karbon
- Heterotrof : menggunakan molekul organik yang diproduksi
oleh organisme lain sbg sumber karbon
2. Cara organisme memperoleh energi
- Fototrof: menggunakan cahaya sebagai sumber energi
- Kemotrof: menggunakan senyawa organik (mis. Glukosa),
anorganik (mis: besi, sulfur, nitrat, amonia) sbg sumber
energi

23. 3. Kelompok organisme berdasar karbon dan
penggunaan energi
-
Fotoautotrof
-
-
Fotoheterotrof
-
-
Bakteri nonsulfur ungu
Kemoautotrof
-
-
pada tumbuhan, alga, bakteri fotosintetik
Bakteri (untuk fiksasi karbon, energi didapat dari
oksidasi molekul anorganik, mis. H2S, nitrit, ammonia)
Kemoheterotrof
-
Pada semua hewan, manusia, fungi, dan sebagian besar
bakteri

24. Fotosintesis
Fotosintesis  Perlu cahaya
•
Cahaya  sebagai gelombang atau partikel (photon)
•
Panjang Gelombang  jarak antara puncak satu ke puncak lain
pada gelombang
•
Gelombang elektromagnet:
Gelombang TV & Radio – infrared -visible light -UV- X - Gamma
Merah

orange kuning 
hijau  biru ungu
•
Makin panjang gelombang  makin lemah energinya
•
Cahaya untuk fotosintesis  visible light (di antara infrared dan
UV)
•
Molekul menyerap photon  elektronnya terenergize  elektron
pindah dari orbital dgn energi rendah ke orbital berenergi tinggi

25. Fotosintesis
Visible light

26. Tempat Fotosintesis
•
Pada kloroplas (organel bermembran rangkap)  di sel mesofil
•
•
Di dalam stroma ada sistem membran, membentuk piringan dsbt
thyllakoid dgn ruang dalam  lumen thylakoid; kantong thylakoid
bertumpuk  grana. Pada membran thylakoid  terjadi transport
elektron
•
•
membran dalam mengelilingi cairan yg disebut stroma, berisi enzim untuk
pembentukan karbohidrat)
Pada organisme prokariotik  tdk ada kloroplas, tp membran thylakoid
ada di bagian perifer dekat membran plasma
Dalam kloroplas (pada membran thylakoid) ada klorofil
•
Klorofil terikat pada membran thylakoid dgn chlorophyll binding protein
•
Klorofil terdiri dari 2 bagian, cincin porphyrin (C, N)  sebagai
penangkap cahaya dan rantai hidrokarbon
•
Klorofil paling berperan  klorofil a
•
Klorofil a : gugus methyl (-CH3) menyerap sinar hijau terang ; klorofil b
: gugus carbonyl (-CHO)  menyerap sinar kuning hijau . Gugus ini
terdapat pada cincin porphyrin

27. Fotosintesis

28. Tempat Fotosintesis 
•
lanjutan
Dalam sel mesofil  ada pigmen non kloroplas  kromoplas
•
Berisi pigmen karotenoid (kuning dan orange)
•
Pigmen ini menyerap sinar bergelombang lain dan berfungsi proteksi bagi
klorofil dan proteksi komponen fotosintesis lain dari kerusakan energi
cahaya
•
Pigmen karotenoid  dapat berubah menjadi klorofil a
Reaksi Fotosintesis
•
Energi cahaya dikonversi ke energi kimia dalam karbohidrat,
oksigen dilepas sebagai produk samping
•
6 CO2 + 12 H2O + cahaya + klorofil  glukosa + 6 O2 + 6 H2O
•
CO2 mengalami reduksi dan H2O mengalami oksidasi
•
Reaksi fotosintesis melibatkan 2 unit fotosintetik : Fotosistem I
dan Fotosistem II.

29. Fotosistem :
 Tiap Fotosistem terdiri dari atas :
antenna complexes (pigmen klorofil a+b dan pigmen lain yang
melekat pada membran thyllakoid dgn perantara pigmen-binding
protein)
reaction center (kompleks molekul klorofil dan protein, termasuk komponen
transfer elektron yang berpartisipasi pada fotosintesis),
Pigmen pada kompleks antenna menyerap energi cahaya dan ditransfer
dari molekul pigmen satu ke pigmen lain sampai mencapai reaction center
Energi cahaya dikonversi ke energi kimia dalam reaction center dgn
reaksi transfer elektron berseri
Reaksi fotosintesis terdiri dari 2 bagian :
- Reaksi terang (Light dependent reaction)
- Reaksi gelap /fiksasi karbon/synthesis

30. Reaksi Terang:
Terjadi pada membran thylakoid
Konversi energi cahaya ke energi kimia
 Terdiri dari :
 Photochemical reactions:
Klorofil teraktivasi, reaction center mentransfer elektron ke
electron acceptor. Cahaya, klorofil  elektron
 Electron transport
Elektron ditransport sepanjang aseptor elektron pada membran
thylakoid, elektron mereduksi NADP+, memecah air dan H+
terakumulasi di dalam ruang thilakoid
elektron , NADP+, H2O, aseptor elektron  NADPH, O2
 Chemiosmosis  energi dari elektron sebagian tdk lepas, tapi
untuk sintesis ATP  fotofosforilasi. Proton gradient, ADP,Pi  ATP

31. Transport elektron:
 Non Cyclic :
 berkaitan dengan Fotosistem I dan Fotosistem II
 Pigmen pada kompleks antena menyerap photon cahaya
 Energi ditransfer ke reaction center, melepas elektron
 Energized electron ditransfer ke elektron aseptor primer ke aseptor
berikutnya pada electron transport chain  sampai ke feredoxin (proteinion Fe)
Feredoxin transfer elektron ke NADP+  NADPH (dilepas ke stroma)
Elektron yang sudah dilepas tergantikan oleh elektron lain dari Fotosistem
II
 Fotosistem II juga teraktivasi  transport elektron sepanjang rantai
transport elektron . H2O dipecah (fotolisis)  ½ O2 + H2+ + 2e . ATP
terbentuk. O2 dari fotolisis ini  sumber O2 di atmosfer
ATP dan NADPH dilepas ke stroma (untuk fiksasi C)
elektron kehilangan energi saat melewati rantai transport elektron, sebagian
digunakan untuk memompa proton dari stroma melewati membran thylakoid ke

32. Transport elektron:
 Cyclic :
 berkaitan dengan Fotosistem I saja
 the simplest light dependent reaction
 cyclic  energized electron dari P700 kembali ke P 700
 elektron kehilangan energi saat melewati rantai transport
elektron, sebagian digunakan untuk memompa proton dari stroma
melewati membran thylakoid ke lumen thylakoid
 ATP dibentuk, NADPH tidak terbentuk, H2O tidak dipecah dan
oksigen tidak terbentuk

33. Perbandingan Transport elektron
Non Cyclic
Electron source
H2O
Cyclic
None-electron cycle
trough the system
Oxygen released?
Yes
No
Terminal electron
NADP+
None
Form energy captured
ATP, NADPH
ATP
Photosystem required
PS I & PS II
PS I

34. Reaksi Terang:
Proses:
klorofil menangkap cahaya  elektron berpindah ke orbital yg lebih
tinggi tbtk energized electron  elektron ini ditrasport ke molekul
aseptor elektron sepanjang rantai transport elektron, diikuti dengan
pemecahan H2O  oksigen dilepas . Energi dari elektron
digunakan
untuk fosforilasi ADP membentuk ATP, sementara coenzym NADP+
direduksi menjadi NADPH
 Materi awal :
cahaya, klorofil, H2O, elektron, aseptor elektron, ADP, Pi, NADP+
 Produk akhir : ATP, NADPH, O2

35. Reaksi gelap/Fiksasi karbon:
-Terjadi di dalam stroma kloroplas  sebagai Siklus Kalvin
- 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2  Glukosa+12 NADP+ +18 ADP +18 Pi +6
H2O
- Tergantung produk reaksi terang & terdiri dari 3 tahapan (13 reaksi) :
- CO2 uptake: reaksi tunggal
- CO2 bergabung dengan ribulosa biphosphate (RuBP), gula beratom karbon
5 dgn bantuan enzym Rubisco (ribulose biphosphate carboxylase)
-Produk akhir : PGA (phosphoglycerate acid  molekul beratom karbon 3)
- Carbon reduction :
- ATP dan NADPH (dari reaksi terang) digunakan untuk konversi PGA ke
G3P (glyceradehyde -3-phosphate)
-2 G3P terbentuk untuk tiap 6CO2 yang masuk ke siklus Kalvin
-Eksergonik
- dapat membentuk glukosa/fruktosa  sukrosa/selulose/tepung
- RuBP regeneration

36. Fotosintesis

37. Perbandingan fotosintesis
Tanaman C3
 Siklus Calvin di sel
mesofil
 Sel-sel selubung berkas
pengangkut tidak
berklorofil
Tanaman C4

38. Perbandingan fotosintesis
Tanaman C3
Fiksasi CO2 di siang hari
di sel mesofil
Enzim : Rubisco
Siklus Calvin di sel
mesofil
Sel-sel selubung berkas
pengangkut tidak
berklorofil
Tanaman C4
Tanaman CAM
Fiksasi CO2 di siang hari
di sel mesofil  senyawa
4 C (oksaloasetat) 
malate  piruvat (3C)
Fiksasi CO2 di malam hari
Enzim: PEP carboxylase
Membentuk
oksaloasetat  malate 
disimpan di vakuola sel
mesofil
Enzim: PEP carboxylase
DSiklus Calvin  di sel –
sel selubung berkas
pengangkut yg
berklorofil
Di siang hari  CO2
dilepas dari malate &
digunakan untuk siklus
Calvin di sel mesofil
C3 & C4  berbeda lokasi
C3 & CAM  berbeda waktu, sel untuk fiksasi karbon sama