Darayani Amalia

LO.1.Memahami dan Menjelaskan Peranan Oksigen dalam Kehidupan SelDalam tubuh manusia, oksigen diserap oleh aliran darah di paru-paru, lalu kemudian diangkut ke sel-sel dimana proses perubahan penguraian terjadi.Oksigen memainkan peran penting dalan proses pernapasan dan dalam metabolisme organisme hidup.Satu satunya makhluk hidup yang tidak membutuhkan oksigen adalah beberapa bakteri anaerob yang mendapatkan energi dari proses metabolisme lain.Senyawa nutrisi di dalam sel, dioksidasi melalui proses enzimatik yang kompleks.Oksidasi ini adalah sumber energi dari sebagian besar hewan terutama mamalia.Produknya adalah karbon dioksida dan air yang dieliminasi oleh tubuh manusia melalui paru-paru.Sumber: http://www.oxygen-review.com/human-body.html

1.1. Metabolisme AerobRespirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara sederhana adalah :C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2OProses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu : 1. Glikolisis Pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi senyawa asam piruvat (C3) 2. Siklus Krebs Reaksi reduksi molekul Asetil CoA menghasilkan asam sitrat dan oksaloasetat3. Transpor elektron Reaksi reduksi-oksidasi molekul-molekul NADH2 dan FADH2 menghasilkan H2O dan sejumlah ATP.

GlikolisisGlikolisis adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (senyawa beratom C 6 buah) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa beratom C 3 buah). 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.Untuk memecah molekul glukosa menjadi asam piruvat ternyata melalui tahapan terbentuknya senyawa antara, berupa Phosfogliseraldehid (PGAL), yaitu senyawa beratom C6 yang mendapat tambahan posfat yang berasal dari 2ATP, artinya perubahan molekul glukosa memerlukan energi sebanyak 2 molekul ATP.

Pemecahan molekul PGAL menjadi asam piruvat akan melepaskan energi sebanyak 4 molekul ATP dan pelepasan 2 atom hidrogen yang berpotensi energi tinggi, selanjutnya hidrogen yang dilepaskan ini akan ditangkap oleh kofaktor berupa NAD+ dan membentuk senyawa 2NADH2. Hasil akhir dari tahap Glikolisis menghasilkan 2 molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, dan 2 molekul NADH2. Selanjutnya senyawa asam piruvat memasuki membran mitokondria untuk tahap berikutnya.

Dekarboksilasi OksidatifMerupakan tahap antara Glikolisis dengan Siklus Krebs. Sebelum memasuki tahap berikutnya, senyawa asam piruvat akan mengalami oksidasi berupa pelepasan gugus karboksil (COOH) dalam suasana aerob yang disebut dekarboksilasi oksidatif dan penambahan molekul Coenzim-A (Co-A). Peristiwa ini berlangsung di dalam membran mitokondria dikatalisis oleh enzim piruvat-dehidrogenase dan menghasilkan Asetil Co-A, 2CO2, dan 2NADH2.Siklus Krebs

Daur Krebs (Siklus Asam Sitrat)Hans Krebs menemukan peristiwa pemecahan glukosa disederhanakan secara perlahan di dalam sel secara siklus yang dikenal Daur Asam sitrat, selanjutnya dinamakan Daur Krebs. Daur Krebs berlangsung di dalam matriks mitokondria secara anaeorob, dikatalis oleh enzim-enzim antara lain : sitratsintetase, dehidrogenase.

Siklus Krebs diawali dengan masuknya Asetil CoA (beratom C2) yang bereaksi dengan asam oksaloasetat (beratom C4) menghasilkan Asam Sitrat (beratom C6).

Secara bertahap Asam sitrat melepaskan 2 atom C nya sehingga kembali menjadi asam oksaloasetat (beratom C4), peristiwa ini diikuti dengan reaksi reduksi (pelepasan elektron & ion hidrogen) oleh NAD+dan FAD+ menghasilkan 2 molekul NADH2, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP. Dari seluruh rangkaian peristiwa siklus Krebs dihasilkan : 4 molekul CO2, 6 molekul NADH2 , 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP.

Transpor ElektronTahap akhir dari respirasi aerob adalah sistem transpor elektron sering disebut juga sistem (enzim) sitokrom oksidase atau sistem rantai pernapasan yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada tahap ini melibatkan donor elektron, akseptor elektron, dan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Donor elektron adalah senyawa yang dihasilkan selama tahap glikolisis maupun siklus Krebs dan berpotensi untuk melepaskan elektron, yaitu NADH2 dan FADH2.

Akseptor elektron adalah senyawa yang berperan sebagai penerima elektron yang dilepaskan oleh donor elektron, yaitu enzim sitokrom dan Oksigen.

Sebanyak 10 molekul NADH2 dan 2 molekul FADH2 dihasilkan selama tahap glikolisis dan siklus Krebs. Seluruhnya akan memasuki reaksi redoks pada sistem transpor elektron. Setiap pelepasan elektron akan menghasilkan energi berupa ATP, 1 molekul NADH2 akan menghasilkan 3 molekul ATP, dan 1 molekul FADH2 akan menghasilkan 2 molekul ATP.

Mula-mula molekul NADH2 memasuki reaksi dan dihidrolisis oleh enzim dehidrogenase diikuti molekul FADH2 yang dihidrolisis oleh enzim flavoprotein, keduanya melepaskan ion Hidrogen diikuti elektron, peristiwa ini disebut reaksi oksidasi.

Selanjutnya elektron ini akan ditangkap oleh Fe+++ sebagai akseptor elektron dan dikatalis oleh enzim sitokrom b, c, dan a. Peristiwa ini disebut reaksi reduksi. Reaksi reduksi dan oksidasi ini berjalan terus sampai elektron ini ditangkap oleh Oksigen (O2) sehingga berikatan dengan ion Hidrogen (H+) menghasilkan H2O (air). Hasil akhir dari sistem transpor elektron ini adalah 34 molekul ATP, 6 molekul H2O (air).

Secara keseluruhan reaksi respirasi sel aerob menghasilkan 38 molekul ATP, 6 molekul H2O, dan 2 molekul CO2.Sumber: http://files.sman1-mgl.sch.id/files/Animasi/kelas12/bio/8/8.html

1.2. Metabolisme Anaerob

Definisi respirasi anaerobik menyatakan bahwa itu adalah jalur di mana oksidasi molekul terjadi dalam ketiadaan oksigen untuk menghasilkan energi. Langkah pertama dalam semua jalur respirasi sel adalah glikolisis yang berlangsung tanpa kehadiran molekul oksigen. Jika ada oksigen dalam sel, maka secara otomatis berubah menjadi respirasi aerobik dengan bantuan siklus asam Tricarboxylic (TCA). Siklus TCA membantu dalam produksi energi yang dapat digunakan dalam bentuk ATP yang lebih tinggi dalam kuantitas daripada proses respirasi anaerobik.

Proses respirasi anaerobik selular adalah siklus tunggal untuk produksi energi bagi bakteri anaerob banyak. Sel eukariotik Banyak juga beralih pada proses respirasi anaerobik mereka dalam kasus pasokan oksigen rendah. Contoh terbaik untuk proses respirasi anaerob dalam sel eukariotik adalah otot manusia. Mari saya jelaskan ini melalui contoh berikut:Contoh Proses Respirasi anaerobik dalam Otot

Ketika kita berolahraga, keluar tubuh merespon otot-otot bekerja dengan menyediakan lebih banyak oksigen. Dalam kehadiran oksigen, glukosa dipecah menjadi karbon dioksida dan air. Tetapi ketika kita mengikuti kegiatan asing, tingkat oksigen dalam jaringan otot menurun. Hal ini karena pasokan tidak memenuhi tuntutan. Ini oksigen tingkat rendah, hasil dalam respirasi anaerobik sel dan ada kelebihan asam laktat membangun untuk menyediakan sangat dibutuhkan molekul ATP untuk fungsi selular. Hal ini membuat otot Anda lelah dan menderita kram.

PersamaanRespirasiAnaerobik

Dalam proses respirasi anaerob, yang glikolisis langkah pertama adalah respirasi sel aerobik. Langkah ini menghasilkan 2 molekul ATP. Produk dari glikolisis adalah piruvat, digunakan dalam fermentasi respirasi anaerobik. Ini fermentasi respirasi anaerobik membantu dalam produksi etanol dan nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) atau untuk produksi laktat dan NAD +. Produksi NAD + sangat diperlukan sebagai glikolisis menggunakannya dan jika ada penipisan NAD +, hal itu akan menyebabkan kematian sel. Proses respirasi anaerob mengikuti siklus Krebs dan terjadi dalam cairan sitoplasma. Hasil energi utama dari respirasi aerobik terjadi di mitokondria. Banyak energi pergi limbah dalam bentuk molekul etanol dan laktat sebagai sel tidak dapat memanfaatkannya. Sebaliknya mereka mengeluarkan produk ini sebagai limbah. Respirasi anaerob terjadi dalam bentuk dua jalur, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Berikut ini adalah persamaan respirasi anaerobik kimia.

RumusRespirasiAnaerobik

2ATP "+ C 6H 1.206 Enzim 2CH3CH2OH + 2CO2 + 4ATP

Respirasi anaerob penuh semangat kurang efisien daripada respirasi aerobik. Ini semua tentang respirasi anaerob singkatnya. Ada banyak enzim dan molekul yang terlibat dalam jalur anaerobik. Artikel ini mencoba untuk meringkas proses respirasi anaerob singkatnya. Saya harap Anda menemukan informasi dalam artikel ini pada apa yang respirasi anaerobik akan berguna. Sumber: http://www.biologi-sel.com/2013/03/respirasi-anaerobik.html

2. Memahami dan Menjelaskan Hemoglobin2.1. Struktur HemoglobinMolekul hemoglobin manusia terbina daripada empat subunit protein berbentuk globul (iaitu hampir berbentuk sfera). Oleh sebab satu subunit dapat membawa satu molekul oksigen, maka secara efektifnya setiap molekul hemoglobin dapat membawa empat molekul oksigen. Setiap subunit pula terdiri daripada satu rantai polipeptida yang mengikat kuat sebuah molekul lain, dipanggil heme.Struktur heme adalah lebih kurang sama dengan klorofil. Ia terdiri daripada satu molekul bukan protein berbentuk cincin yang dinamai porphyrin, dan satu atom besi (Fe) yang terletak di tengah-tengah molekul porphyrin tadi. Di sinilah oksigen akan diikat semasa darah melalui peparu.Terdapat dua keadaan pengoksidaan atom Fe iaitu +2 dan +3 (ion Fe2+ dan Fe3+ masing-masing). Hemoglobin dalam keadan normal membawa ion Fe2+, tetapi adakalanya ion ini dioksidakan kepada Fe3+. Hemoglobin yang membawa ion Fe3+ dipanggil methemoglobin. Methemoglobin tidak mampu mengikat oksigen, jadi ion Fe3+ ini perlu diturunkan kepada Fe2+. Proses ini memerlukan NADH, iaitu sebuah koenzim pembawa hidrogen, dan dimangkin oleh enzim NADH cytochrome b5 reductaseTerdapat beberapa jenis hemoglobin. Dalam darah manusia dewasa, hemoglobin yang paling banyak ialah hemoglobin A (HbA), yang terdiri daripada dua subunit dan dua subunit . Konfigurasi ini dinamai 22. Setiap subunit terdiri daripada 141 dan 146 molekul asid amino masing-masing.Oksihemoglobin terbentuk apabila molekul oksigen diikat kepada hemoglobin. Proses ini berlaku di kapilari darah di dalam peparu. Oksihemogloin berwarna merah terang. Setelah oksigen digunakan oleh tubuh, hemoglobin dipanggil deoksihemoglobin. Ia berwarna merah gelap.Sumber: http://blog.uin-malang.ac.id/alan/2011/01/10/hemoglobin-kadar-struktur-cara-mengukur-dll/

2.2. Fungsi HemoglobinFungsi hemoglobin yang paling utama adalah mengikat oksigen. Hemoglobin di dalam darah membawa oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan tubuh dan membawa kembali karbondioksida dari seluruh sel ke paru-paru untuk dikeluarkan dari tubuh. Mioglobin berperan sebagai reservoir oksigen: menerima, menyimpan dan melepas oksigen di dalam sel-sel otot. Sebanyak kurang lebih 80% besi tubuh berada di dalam hemoglobin (Sunita, 2001). Menurut Depkes RI adapun fungsi hemoglobin antara lain: Mengatur pertukaran oksigen dengan karbondioksida di dalam jaringan- jaringan tubuh. Mengambil oksigen dari paru-paru kemudian dibawa ke seluruh jaringan- jaringan tubuh untuk dipakai sebagai bahan bakar. Membawa karbondioksida dari jaringan-jaringan tubuh sebagai hasil metabolisme ke paru-paru untuk di buang, untuk mengetahui apakah seseorang itu kekurangan darah atau tidak, dapat diketahui dengan pengukuran kadar hemoglobin. Penurunan kadar hemoglobin dari normal berarti kekurangan darah yang disebut anemia (Widayanti, 2008). Sumber: http://www.psychologymania.com/2012/09/fungsi-hemoglobin.html

3. Memahami Hipoksia terhadap kematian sel3.1. DefinisiHipoksia adalah kandungan oksigen abnormal rendah pada organ dan jaringan tubuh.Sumber: http://kamuskesehatan.com/arti/hipoksia/3.2. Penyebab Maternal Hypertension Maternal Hypotension Merokok Penurunan aliran darah plasenta DM Preeklampsia Postmaturitas Anemia Uterus hipertonik < lilitan talipusat dllSumber: http://www.rumahsakitmitrakemayoran.com/asfiksia-hipoksia-janin/

3.3. Jenis Hipoksia Hipoksia Hipoksik, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena kurangnya oksigen yang masuk paru-paru. Sehingga oksigen tidak dapat mencapai darah, dan gagal untuk masuk dalam sirkulasi darah. Kegagalan ini bisa disebabkan adanya sumbatan / obstruksi di saluran pernapasan, baik oleh sebab alamiah atau oleh trauma/kekerasan yang bersifat mekanik, seperti tercekik, penggantungan, tenggelam dan sebegainya. Hipoksia Anemic, yakni keadaan hipoksia yang disebabkan karena darah (hemoglobin) tidak dapat mengikat atau membawa oksigen yang cukup untuk metabolisme seluler. Seperti, pada keracunan karbon monoksida (CO), karena afinitas CO terhadap hemoglobin jauh lebih tinggi dibandingkan afinitas oksigen dengan hemoglobin. Hipoksia Stagnan, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena darah (hemoglobin) tidak mampu membawa oksigen ke jaringan oleh karena kegagalan sirkulasi, seperti pada heart failure atau embolisme, baik emboli udara vena maupun emboli lemak. Hipoksia histotokok, ialah keadaan hipoksia yang disebabkan karena jaringan yang tidak mampu menyerap oksigen, salah satu contohnya pada keracunan sianida. Sianida dalam tubuh akan menginaktifkan beberapa enzim oksidatif seluruh jaringan secara radika, terutama sitokrom oksidase dengan mengikat bagian ferric heme group dari oksigen yang dibawa darah.Sumber: http://lampung.tribunnews.com/2012/04/25/hipoksia-terbagi-menjadi-empat-jenis