Organisme hidup membentuk rantai energi di mana tanaman menghasilkan makanan yang digunakan hewan dan organisme lain untuk energi. Proses utama yang menghasilkan makanan adalah fotosintesis pada tumbuhan dan metode utama untuk mengubah makanan menjadi energi adalah respirasi seluler.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Molekul pemindah energi yang digunakan oleh sel adalah ATP. Proses respirasi seluler mengubah molekul ADP menjadi ATP, tempat energi disimpan. Ini terjadi melalui proses tiga tahap glikolisis, siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron. Respirasi sel membelah dan mengoksidasi glukosa untuk membentuk molekul ATP.
Selama fotosintesis, tumbuhan menangkap energi cahaya dan menggunakannya untuk menggerakkan reaksi kimia dalam sel tumbuhan. Energi cahaya memungkinkan tanaman menggabungkan karbon dari karbon dioksida di udara dengan hidrogen dan oksigen dari air untuk membentuk glukosa.
Di respirasi seluler, organisme seperti hewan memakan makanan yang mengandung glukosa dan memecah glukosa menjadi energi, karbon dioksida dan air. Karbon dioksida dan air dikeluarkan dari organisme dan energi disimpan dalam molekul yang disebut
Jenis Sel yang Menggunakan Glukosa untuk Energi
Organisme hidup adalah sel tunggal prokariota atau eukariota, yang dapat bersel tunggal atau multiseluler. Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa prokariota memiliki struktur sel sederhana tanpa inti atau organel sel. Eukariota selalu memiliki inti dan proses sel yang lebih rumit.
Organisme sel tunggal dari kedua jenis dapat menggunakan beberapa metode untuk menghasilkan energi dan banyak menggunakan respirasi seluler juga. Tumbuhan dan hewan tingkat lanjut semuanya adalah eukariota dan mereka menggunakan respirasi seluler hampir secara eksklusif. Tumbuhan menggunakan fotosintesis untuk menangkap energi dari matahari tetapi kemudian menyimpan sebagian besar energi itu dalam bentuk glukosa.
Baik tumbuhan maupun hewan menggunakan glukosa yang dihasilkan dari fotosintesis sebagai sumber energi.
Respirasi Sel Memungkinkan Organisme Menangkap Energi Glukosa
Fotosintesis menghasilkan glukosa, tetapi glukosa hanyalah cara menyimpan energi kimia dan tidak dapat digunakan oleh sel secara langsung. Keseluruhan proses fotosintesis dapat diringkas dalam rumus berikut:
6CO2 + 12H2O + energi cahaya → C6H12HAI6 + 6O2 + 6H2HAI
Tumbuhan menggunakan fotosintesis untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dan mereka menyimpan energi kimia dalam glukosa. Proses kedua diperlukan untuk memanfaatkan energi yang tersimpan.
Respirasi sel mengubah energi kimia yang tersimpan dalam glukosa menjadi energi kimia yang tersimpan dalam molekul ATP. ATP digunakan oleh semua sel untuk menggerakkan metabolisme dan aktivitasnya. Sel otot adalah salah satu jenis sel yang menggunakan glukosa untuk energi tetapi mengubahnya menjadi ATP terlebih dahulu.
Reaksi kimia keseluruhan untuk respirasi sel adalah sebagai berikut:
C6H12HAI6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2Molekul O + ATP
Sel-sel memecah glukosa menjadi karbon dioksida dan air sambil menghasilkan energi yang mereka simpan dalam molekul ATP. Mereka kemudian menggunakan energi ATP untuk aktivitas seperti kontraksi otot. Proses respirasi seluler lengkap memiliki tiga tahap.
Respirasi Sel Dimulai dengan Memecah Glukosa Menjadi Dua Bagian Part
Glukosa adalah karbohidrat dengan enam atom karbon. Selama tahap pertama dari proses respirasi seluler disebut glikolisis, sel memecah molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat, atau molekul tiga karbon. Untuk memulai proses membutuhkan energi sehingga dua molekul ATP dari cadangan sel digunakan.
Pada akhir proses, ketika dua molekul piruvat dibuat, energi dilepaskan dan disimpan dalam empat molekul ATP. Glikolisis menggunakan dua molekul ATP dan menghasilkan empat untuk setiap molekul glukosa yang diproses. Keuntungan bersih adalah dua molekul ATP.
Manakah dari Organel Sel yang Melepaskan Energi yang Disimpan dalam Makanan?
Glikolisis dimulai di sitoplasma sel tetapi proses respirasi sel terutama terjadi di mitokondria. Jenis sel yang menggunakan glukosa untuk energi mencakup hampir setiap sel dalam tubuh manusia, kecuali sel yang sangat terspesialisasi seperti sel darah.
Mitokondria adalah organel kecil yang terikat membran dan merupakan pabrik sel yang menghasilkan ATP. Mereka memiliki membran luar yang halus dan lipatan yang sangat tinggi membran dalam tempat berlangsungnya reaksi respirasi seluler.
Reaksi pertama terjadi di dalam mitokondria untuk menghasilkan gradien energi melintasi membran dalam. Reaksi selanjutnya yang melibatkan membran menghasilkan energi yang digunakan untuk membuat molekul ATP.
Siklus Asam Sitrat Menghasilkan Enzim untuk Respirasi Sel
Piruvat yang dihasilkan oleh glikolisis bukanlah produk akhir dari respirasi seluler. Tahap kedua memproses dua molekul piruvat menjadi zat perantara lain yang disebut asetil KoA. Asetil KoA masuk ke siklus asam sitrat dan atom karbon dari molekul glukosa asli diubah sepenuhnya menjadi CO2. Itu asam sitrat akar didaur ulang dan terhubung ke molekul asetil KoA baru untuk mengulangi prosesnya.
Oksidasi atom karbon menghasilkan dua molekul ATP lagi dan mengubah enzim NAD+ dan FAD untuk NADH dan FADH2. Enzim yang dikonversi digunakan pada tahap ketiga dan terakhir dari respirasi seluler di mana mereka bertindak sebagai donor elektron untuk rantai transpor elektron.
Molekul ATP menangkap sebagian energi yang dihasilkan tetapi sebagian besar energi kimia tetap berada dalam molekul NADH. Reaksi siklus asam sitrat terjadi di dalam mitokondria.
Rantai Transpor Elektron Menangkap Sebagian Besar Energi dari Respirasi Sel
Itu rantai transpor elektron (DLL) terdiri dari serangkaian senyawa yang terletak di membran dalam mitokondria. Menggunakan elektron dari NADH dan FADH2 enzim yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat untuk memompa proton melintasi membran.
Dalam rantai reaksi, elektron energi tinggi dari NADH dan FADH2 diturunkan ke rangkaian senyawa DLL dengan setiap langkah mengarah ke keadaan energi elektron yang lebih rendah dan proton dipompa melintasi membran.
Pada akhir reaksi ETC, molekul oksigen menerima elektron dan membentuk molekul air. Energi elektron yang awalnya berasal dari pemecahan dan oksidasi molekul glukosa telah diubah menjadi gradien energi proton melintasi membran dalam mitokondria.
Karena ada ketidakseimbangan proton melintasi membran dalam, proton mengalami gaya untuk berdifusi kembali ke bagian dalam mitokondria. Enzim yang disebut ATP sintase tertanam dalam membran dan menciptakan celah, memungkinkan proton untuk bergerak kembali melintasi membran.
Ketika proton melewati pembukaan ATP sintase, enzim menggunakan energi dari proton untuk membuat molekul ATP. Sebagian besar energi dari respirasi seluler ditangkap pada tahap ini dan disimpan dalam 32 molekul ATP.
Molekul ATP Menyimpan Energi Respirasi Sel dalam Ikatan Fosfatnya
ATP adalah bahan kimia organik kompleks dengan basa adenin dan tiga gugus fosfat. Energi disimpan dalam ikatan yang menahan gugus fosfat. Ketika sebuah sel membutuhkan energi, ia memutuskan salah satu ikatan gugus fosfat dan menggunakan energi kimia untuk membuat ikatan baru pada zat sel lain. Molekul ATP menjadi adenosin difosfat atau ADP.
Dalam respirasi seluler, energi yang dibebaskan digunakan untuk menambahkan gugus fosfat ke ADP. Penambahan gugus fosfat menangkap energi dari glikolisis, siklus asam sitrat dan sejumlah besar energi dari ETC. Molekul ATP yang dihasilkan dapat digunakan oleh organisme untuk aktivitas seperti pergerakan, mencari makanan dan reproduksi.