biologi - WordPress.com

Fintari Luckyana Sesanti
XII – IPA 2
33
Respirasi
An-aerob
Respirasi An-aerob
Respirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak
menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen ( H ) terakhir,
tetapi menggunakan senyawa tertentu ( seperti : etanol, asam laktat ) .
Asam piruvat yang dihasilkan pada tahapan glikolisis dapat dimetabolisasi
menjadi senyawa yang berbeda ( ada/tersedianya oksigen atau tidak ) .
Pada kondisi aerobik ( tersedia oksigen ) sistem enzim mitokondria mampu
mengkatalisis oksidasi asam piruvat menjadi H2O dan CO2 serta menghasilkan
energi dalam bentuk ATP ( Adenosin Tri Phosphat ).
Pada kondisi anaerobik ( tidak tersedia
oksigen ), suatu sel akan dapat mengubah
asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol
serta membebaskan energi ( ATP ). Atau
oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi
CO2 dan asam laktat serta membebaskan
energi ( ATP ).
Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut,
lazim dinamakan fermentasi. Proses ini juga
melibatkan enzim-enzim yang terdapat di
dalam sitoplasma sel.
Glikolisis
Glikolisis 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 Oksidatif
Merupakan 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 piruvatdehidrogenase dan menghasilkan Asetil Co-A, 2CO2, dan
2NADH2.
Siklus Krebs
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 Elektron
Tahap 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).
Sehingga
Proses Glikolisis ----- 2ATP, 2NADH ------- 8 ATP
Proses Dekarboksilasi Oksidatif --------- 2NADH
----------- 6 ATP
Proses Siklus Krebs ---------------- 2FADH,
6NADH, 2ATP ------ 22 ATP
Hasil --------------------------------------- 38 ATP
Secara keseluruhan reaksi
respirasi sel aerob
menghasilkan 38 molekul
ATP, 6 molekul H2O, dan 2
molekul CO2.
Fermentasi alkohol
Proses ini terjadi pada beberapa
mikroorganisme seperti jamur ( ragi ), dimana
tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi
pada respirasi aerob. Setelah terbentuk asam
piruvat ( hasil akhir glikolisis ), asam piruvat
mengalami dekarboksilasi (: sebuah molekul
CO2 dikeluarkan ) dan dikatalisis oleh enzim
alkohol dehidrogenase menjadi etanol atau
alkohol dan terjadi degrada.
Molekul NADH menjadi NAD+ serta
membebaskan energi/kalor. Proses ini
dikatakan sebagai "pemborosan" karena
sebagian besar energi yang terkandung dalam
molekul glukosa masih tersimpan di dalam
alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapat
digunakan sebagai bahan bakar. Fermentasi
alkohol pada mikroorganisme merupakan
proses yang berbahaya bila konsentrasi
etanolnya tinggi.
Secara sederhana, reaksi fermentasi alkohol
ditulis :
2CH3COCOOH --> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
asam piruvat
etanol/alkohol
Fermentasi asam laktat
Pada sel hewan ( juga manusia ) terutama pada sel-sel
otot yang bekerja keras , energi yang tersedia tidaklah
seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi
karena kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk
kegiatan respirasi aerob ( reaksi yang membutuhkan
oksigen ). Proses fermentasi asam laktat dimulai dari
lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat.
Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat
akan mengalami degradasi molekul ( secara anaerob )
dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase
dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi
dan asam laktat.
Secara sederhana reaksi fermentasi asam laktat ditulis
sebagai berikut.
2CH3COCOOH ----> 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal
asam piruvat
asam laktat
Pada manusia, kejadian ini sering temukan ketika
seseorang bekerja atau berolahraga berat/keras. Akibat
kekurangan oksigen menyebabkan asam piruvat yang
terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan
menjadi asam laktat. Yang menyebabkan timbulnya
rasa pegal-pegal setelah seseorang
bekerja/berolahraga berat/keras.