Halo semuanya, video ini adalah lanjutan dari seris video topik respirasi aerob di channel KBIO. Nah, sebelum lanjut, bagi kalian yang belum subscribe, silakan subscribe terlebih dahulu dan nyalakan loncengnya. Kita akan belajar biologi bersama di channel ini. Nah, teman-teman.
Pada video sebelumnya, telah dijelaskan tahapan-tahapan respirasi aerob, mulai dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs. Ingat bahwa, dari beberapa tahapan tersebut dihasilkan ATP, NADH, dan FADH2. NADH dan FADH2 ini selanjutnya akan dikonversi menjadi ATP saat proses keempat dari respirasi aerob, yaitu fosforilasi oksidatif, yang terdiri dari transport elektron dan kemi osmosis. Jadi, di video ini kita akan fokus pada dua tahapan ini.
Mari kita mulai dengan mengenal terlebih dahulu struktur dari mitokondria yang mendukung proses di tahap ini. Mitokondria memiliki dua membran, membran luar dan Pada memberan dalam, membentuk lipatan-lipatan yang disebut dengan kriste. Lipatan-lipatan ini bertujuan untuk menambah besar luas permukaan memberan dalam mitokondria, sehingga mengefisienskan proses dari transport elektron.
Memberan dalam ini memiliki struktur yang terspesialisasi. Pertama, tersusun atas lipid blayer, yaitu fosfolipid. kardiopolin yang menjadikannya lebih impermeabel.
Artinya, tidak dapat ditembus oleh berbagai macam ion. Kedua, memiliki kompleks protein sehingga memberan dalam ini memiliki kemampuan memumpah proton dan memindahkan elektron yang memberikan energi untuk penghasilan ATP. Selain itu, adanya protein ini menjadikan memberan dalam menjadi permeabel selektif. Yaitu, hanya dapat dilalui berbagai molekul hasil metabolisme mitokondria, dan juga lalu lintas berbagai macam enzim yang dibutuhkan selama glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan juga siklus krebs. Oke teman-teman, mari kita lihat lebih detail lagi memberan dalam mitokondria ini.
Sebagian besar komponen transport elektron adalah protein, yang terdapat sebagai kompleks multiprotein yang bernomor 1-4. Protein ini ada yang bertindak sebagai protein integral, yaitu protein yang menembus fosfolipid bilayer. Dan ada protein prefer yang hanya tertanam pada salah satu sisi dari memberan mitokondria.
Selain itu, ada juga molekul carrier yang membawa elektron dari satu kompleks protein ke kompleks protein lainnya. Nah, mari kita mulai dari kompleks protein 1. Merupakan kompleks protein terbesar, yaitu terdiri atas 40 rantai polipeptida. Kompleks 1 ini disebut NADH dehydrogenase karena berkaitan dengan fungsinya menerima elektron dari NADH. Di kompleks protein ini, NADH akan dioksidasi dan melepaskan elektron yang berenergi tinggi. Protein ini memiliki sifat dapat memompah proton atau hapless dari matriks ke intermembran mitokondria.
Kompleks protein 2. Kompleks protein ini menerima elektron dari FADH2. Nah, kalau kita perhatikan strukturnya, protein memberan ini hanya tertanam di salah satu sisi dari fosfolipid blayer atau termasuk protein prefer. Sehingga protein ini tidak memiliki simfat pompa proton seperti kompleks protein 1. Nah, ini akan berkaitan dengan perbedaan jumlah ATP yang terbentuk dari hasil oksidasi NADH dan FADH2 saat kemiosmosis, yang akan kita bahas selanjutnya.
Selanjutnya, Ada ubiquinone. Berbeda dengan kompleks protein 1 dan 2, ubiquinone merupakan molekul non-protein yang berfungsi sebagai kelembagaan Kerir elektron atau pembawa elektron. Molekul ini bergerak bebas di memberan dalam mitokondria untuk membawa satu atau dua elektron secara bersamaan dari kompleks 1 dan kompleks 2 menuju kompleks protein 3. Lanjut ke kompleks protein 3. Kompleks protein ini berfungsi menerima elektron dari ubiquinone yang merupakan kerir elektron. Protein ini mengandung 11 rantai polipeptida.
Ketika elektron diterima oleh kompleks 3 ini, elektron akan diteruskan ke sitokrom C untuk dibawa ke kompleks sitokrom oksidase sebagai kompleks protein 4. Selanjutnya, sitokrom C. Sitokrom C menerima elektron dari kompleks protein 3 untuk diteruskan ke kompleks protein 4. Nah, molekul ini juga bertindak sebagai karir elektron atau pembawa elektron. Selanjutnya, ada kompleks protein 4. Molekul ini menerima elektron dari sitokrom C untuk diteruskan ke penerima elektron terakhir, yaitu oksigen. Disebut sebagai kompleks sitokrom oksidase. Berbeda dengan molekul lain, kompleks protein 4 ini hanya dapat menerima satu elektron tiap waktu dan memiliki sistem yang menampung elektron.
Kemudian menyerahkan 4 elektron sekaligus ke atom oksigen sebagai akseptor atau penerima elektron terakhir dalam sistem transfer elektron. Komponen yang terlibat dalam sistem transfer elektron telah kita bahas. Di struktur membran selanjutnya terdapat ATP sintase. ATP sintase ini bertindak sebagai komponen untuk mensintesis ATP dalam mekanisme kemiosmosis.
Kita sudah mengenal satu persatu struktur pada membran dalam mitokondria. Ada yang bertindak dalam transfer elektron, dan ada yang bertindak dalam proses kemiosmosis. Sekarang, kita ke mekanisme pertama, yaitu transfer elektron.
Ingat bahwa, mitokondria merupakan organel sel yang memiliki dua membran. Membran dalam mitokondria membatasi bagian matriks mitokondria dan intermembran. Sebelum lebih jauh, kita pahami terlebih dahulu konsep singkatnya.
Transport elektron akan memfasilitasi pergerakan proton atau haples dari matriks mitokondria ke arah intermembran. Proton kemudian akan menumpuk di intermembran, yang selanjutnya akan menyebabkan perbedaan gradien elektrokimia di intermembran dan matriks mitokondria. Saat ini terjadi, maka proses krimiosmosis berakhir. berjalan untuk menghasilkan ATP ketika proton masuk kembali ke dalam matriks mitokondria melalui ATP sintase. Nah teman-teman, sekarang kita masuk lebih detail lagi ke mekanisme transport elektron.
Ingat bahwa dari proses sebelumnya, jumlah NADH yang dihasilkan sebanyak 10, sedangkan FADH2 sejumlah 2. NADH dan FADH2 ini dioksidasi untuk melepaskan elektron yang berenergi tinggi. Kemudian, akan melalui kompleks protein, selanjutnya menuju oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Kita akan fokus ke NADH terlebih dahulu. NADH akan teroksidasi menjadi NAD+, dan melepaskan elektron berenergi tinggi yang diterima oleh akseptor elektron di kompleks protein 1. Ketika elektron melalui kompleks protein 1, maka akseptor elektronnya akan melepaskan energi yang selanjutnya menyebabkan terjadi pompa ion hidrogen atau proton dari maktris ke intermembran mitokondria.
Nah, jumlah proton yang dipompa pada kompleks protein 1 ini sejumlah 4 proton. Elektron selanjutnya akan diterima oleh ubiquinon untuk dibawa ke kompleks protein 3. Ingat bahwa, ubiquinon sebagai karyoelektron, jadi tidak ada proton yang dipompa ke intermembran. Nah, barulah saat elektron diterima oleh kompleks protein 3, menyebabkan dipompanya proton dari matriks ke intermembran.
Sama dengan di kompleks protein 1, jumlah proton yang dipompa di sini sejumlah 4 proton. Oke, sekarang dari kompleks 3. akan diterima oleh sitokrom C untuk dibawa ke ke akseptor elektron kompleks protein 4. Berbeda dengan kompleks 1 dan 3, jumlah proton yang dipompa melalui kompleks protein 4 sejumlah 2 dari tiap elektron yang diterimanya. Nah, ingat bahwa di kompleks 4 ini terdapat sistem penampungan elektron.
Elektron akan diterima satu persatu dari oksidasi NADH di awal tadi. Saat sudah terkumpul sebanyak 4, 4 elektron akan dilepaskan ke oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Kemudian, 4 elektron ini menyebabkan terpecahnya oksigen menjadi 2 atom oksigen.
Dan tiap atom oksigen akan berikatan dengan 2 ion haples atau proton, membentuk 2 molekul air atau H2O yang merupakan Salah satu hasil dari tahapan respirasi aerob. Jadi, yang perlu kalian ingat di proses ini, kompleks 1 dan 3 memompah masing-masing 4 proton. Sedangkan, kompleks 4 memompah 2 proton. Sehingga, dari hasil 1 oksidasi NADH akan melepaskan sejumlah 10 proton dari matriks ke intermembran mitokondria.
Oke. Sekarang kita berpindah ke oksidasi dari FADH2. Berbeda dengan NADH yang terjadi di kompleks protein 1, untuk FADH2, oksidasi terjadi di kompleks protein kedua, menjadi FAD. Karena jenis protein di kompleks 2 ini merupakan protein perifer, maka tidak ada proton yang dipompa dari matriks ke intermembran.
Nah, elektron yang diterima oleh kompleks 2 ini kemudian akan berpindah ke ubiquinon untuk dibawa ke kompleks 3. Jumlah proton yang dipompa di kompleks 3 ini sejumlah 4 proton. Elektron kemudian diterima oleh sitokrom C untuk diteruskan ke kompleks 4. Nah, di kompleks 4 memompa proton sejumlah 2, sama dengan proses sebelumnya. Setelah terkumpul 4 elektron, kemudian akan diterima oleh oksigen sebagai akseptor elektron terakhir yang kemudian terbentuk 2 molekul air atau H2O. Nah teman-teman, dari oksidasi FADH2 ini memfasilitasi pemumpaan proton dengan total 6 proton dari matriks ke intermembran.
4 proton di kompleks protein 3 dan 2 proton di kompleks protein 4. Jadi, Kalau kita bandingkan, oksidasi NADH memfasilitasi 10 proton dipompa dari matriks ke intermembran, sedangkan oksidasi FADH2 memfasilitasi 6 proton. Sekarang kita masuk pada proses yang kedua. Pemompaan proton dari matriks ke intermembran selama transfer elektron akan menyebabkan perbedaan konsentrasi proton di intermembran dan matriks mitokondria. Perbedaan gradient konsentrasi ini selanjutnya menyebabkan peristiwa kemiosmosis untuk menghasilkan ATP. Jika oksidasi NADH di peristiwa transfer elektron menyebabkan 10 proton dipompa ke intermembran, maka saat kemiosmosis, 10 proton akan masuk kembali ke matriks mitokondria melalui ATP sintase.
Sedangkan, jika oksidasi FADH2 selama transfer elektron memumpah proton sejumlah 6, maka saat kemiosmosis, 6 elektron akan masuk melalui ATP sintase ke matriks mitokondria. Nah teman-teman, proton yang masuk melalui ATP sintase ini akan memberikan energi, sehingga terjadi pengikatan ADP dengan pospat inorganik di matriks mitokondria. Menjadi ATP sebagai molekul berenergi tinggi bagi sel. Terdapat ketentuan untuk membentuk satu molekul ATP dibutuhkan 4 proton melintasi ATP sintase. Sehingga jika 10 proton dipompa saat oksidasi 1 NADH maka akan menghasilkan 2,5 ATP saat kemiosmosis.
Jadi singkatnya, tiap 1 NADH yang dihasilkan selama proses respirasi seluler setara dengan 2,5 ATP. Bagaimana dengan Eva? FADH2 dengan ketentuan yang sama, karena oksidasi FADH2 memumpah proton sejumlah 6, maka jumlah ATP yang terbentuk saat kemiosmosis sebanyak 1,5 ATP.
Jadi, 1 FADH2 setara dengan 1,5 ATP. Sekarang kita total keseluruhan NADH dan FADH2 dari proses sebelumnya. NADH dihasilkan sebanyak 2 saat glikolisis, 2 saat dekarboksilasi oksidatif, dan 6 NADH saat siklus krebs.
Maka, total NADH sejumlah 10. Ketika dikonversi ke ATP dikali dengan 2,5. Maka, total ATP dari oksidasi NADH saat fosforilasi oksidatif sebanyak 25 ATP. Selanjutnya FADH2.
Karena FADH2 hanya dihasilkan di siklus krebs sejumlah 2 FADH2, maka total ATP yang dihasilkan dari oksidasi FADH2 saat fosforilasi oksidatif hanya sejumlah 3 ATP. Nah, total keseluruhan ATP yang dihasilkan dari oksidasi NADH dan FADH2 sejumlah 28 ATP. Tapi ingat, 2 ATP juga terbentuk saat glikolisis, 2 ATP saat siklus krebs, maka total ATP yang dihasilkan dari proses respirasi aerob sebanyak 32 ATP. Ini adalah bagan dari total ATP per 1 molekul glukosa saat respirasi aerob.
Total 32 ATP ini terjadi pada sel prokaryotik. Pada sel eukaryotik, Terjadi pengurangan 2 ATP, sehingga total ATP sebanyak 30. Mengapa terjadi perbedaan jumlah ATP pada prokaryotik dan eukaryotik? Mari kita perhatikan struktur sel keduanya. Hal ini sebenarnya terjadi karena perbedaan tempat berlansungnya respirasi seluler.
Pada prokaryotik, tempat terjadinya seluruh proses respirasi seluler hanya terjadi di satu tempat, yaitu mesosom. Sedangkan, pada sel eukaryotik, terjadi di dua tempat, sitoplasma dan mitokondria. Glycolysis terjadi di sitoplasma, sedangkan di mitokondria terjadi dekarboxylasi oksidatif, siklus krebs, fosforilasi oksidatif yang terdiri dari transfer elektron dan kemiosmasis. Nah, Dua asam pirufat hasil dari proses glikolisis yang terjadi di sitoplasma akan diangkut lagi ke dalam matriks mitokondria.
Hal ini tentunya membutuhkan energi dalam bentuk ATP. Jadi, asam pirufat yang diangkut ke mitokondria akan mengurangi 2 ATP, sehingga terdapat perbedaan total ATP dari respirasi seluler di sel prokaryotik dan eukaryotik. Wah, selesai ya teman-teman respirasi seluler yang telah kita bahas di channel KBio ini. Jika kalian memiliki hal yang perlu didiskusikan dari materi ini, silakan cantumkan di kolom komentar. Dan bagi kalian yang belum subscribe, silakan subscribe terlebih dahulu, like dan share video di channel ini.
Ini akan menjadi satu bentuk dukungan bagi channel KBio untuk terus berkembang dan berbagi pengetahuan. Terima kasih. Sampai jumpa pada video selanjutnya.