Respirasi 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 + 6H2O
Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu : 1. Glikol kolisis Pemecahan molekul glukosa (C6) menjadi senyawa asam piruvat (C3) 2. Siklus klus Kreb Krebss Reaksi reduksi molekul Asetil CoA menghasilkan asam sitrat dan oksaloasetat 3. Tran Transp spor or ele elekt ktro ron n Reaksi reduksi-oksidasi molekul-molekul NADH2 dan FADH2 menghasilkan H2O dan sejumlah ATP.
GLIKOLISIS
BERIKUT 10 LANGKAH GLIKOLISIS
YANG JELAS BENAR BENAR MENJADI MUDAH KALAU ANDA PUNYA LANGKAH •
GiGi FiFi PeGAL Minum Pil PGA 3X Malah Pusing - Pingsan
•
Apa maksudnya itu ?
•
GiGiFiFi itu maksudnya
•
G - G - F - F - PGAL - PGA - PGA - PGA - P - P
•
Glucosa - Glucos 6 Phosphat - Fructosa 6 Phosphat - Fructosa 1.6 biphosphat dst
•
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C.
•
Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma), dalam suasana anaerob karena memang tidak memerlukan oksigen dalam prosesnya
•
Reaksi glikolisis mempunyai sembilan tahapan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tertentu, tetapi disini tidak akan dibahas enzim-enzim yang berperan dalam proses glikolisis ini.
•
Dari sembilan tahapan reaksi tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua fase
1. Fase investasi energi yaitu dari tahap 1 sampai tahap 4 2. Fase pembelanjaan energi, yaitu dari tahap 5 sampai tahap 9 (selesai). •
Pertama-tama Glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari penguraian satu molekul ATP yang berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat.
•
Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat).
•
Tahapan-tahapan reaksi diatas itulah yang disebut den gan fase investasi energi.
•
Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-difosfogliserat.
•
Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP.
•
Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat.
•
Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan)
•
Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air.
•
Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C3H4O3), 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air.
•
Perlu dicatat, pencantuman air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis.
•
Dari Glikolisis inilah kemudian proses dilanjutkan ke Dekarboksilasi Oksidatif dan Siklus Krebs kemudian ke Sistem Transport Elektron
•
Glikolisis tidak terjadi di mitocondria oleh karena itu suasananya Anaerob , maka jika di Mitocondria tidak ada oksigen karena tidak tersuplai , maka energi tetap bisa dihasilkan karena energi di sel itu masih bisa dibuat secara anaerob di sitoplasma berupa peristiwa Glikolisis
•
Proses itulah yang kemudian disebut dengan Fermentasi Asam Laktat : Proses pembentukan Asam Laktat dalam suasana anaerob di sitoplasma
•
Proses hanya berlangsung tahap Glikolisis saja dan tetap bisa menghasilkan energi meskipun jumlahnya kecil (2 ATP) dan juga menghasilkan senyawa racun berupa asam laktat yang membuat pegal tubuh
•
Jadi Glikolisis akan diteruskan Prosesnya ke DO-Siklus krebs-STE jika mitocondrianya penuh oksigen
•
Maka kemudian proses penyederhanaan Glukosa secara sempurna kita sebut dengan Respirasi Aerob
Glukosa - Asam Piruvat akan dijadikan 1. Asam laktat jika kurang Oksigen (anaerob ) 2. CO2 dan H2O jika suasana sel kaya oksigen ( aerob)
Untuk skema Siklus Krebs perhatikan ini
Sebelum masuk ke siklus Krebs, 1 molekul piruvat akan diubah menjadi Asetil-CoA dengan bantuan enzim Pyruvate Dehidrogenase. Pada proses tersebut, satu molekul CO2 dan dan satu atom H akan dilepaskan dari piruvat, serta satu molekul CoA (coenzym A) akan ditambahkan. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ dan menghasilkan NADH. Asetil-CoA kemudian masuk ke dalam siklus Krebs dengan langkah sebagai berikut: •
Asetil akan dilepaskan dari Asetil-CoA, kemudian digabungkan ke oksaloasetat untuk membentuk sitrat dengan penambahan air. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim citrate synthase.
•
Sitrat kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim acotinase.
•
Isositrat akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim isocitrate de hydrogenase.
•
Alfa-ketoglutarat kemudian diubah menjadi suksinil-CoA dengan melepaskan satu molekul CO2 dan satu atom H serta menempelkan satu molekul CoA. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Enzim yang berperan adalah alphaketoglutarate dehydrogenase.
•
Suksinil-CoA lalu diubah menjadi suksinat oleh enzim Succinyl-CoA synthetase. Pada proses ini molekul CoA akan dilepaskan, selain itu terdapat satu atom P yang ikut dalam reaksi dan kemudian akan ditangkap oleh ADP untuk membentuk ATP.
•
Langkah selanjutnya adalah perubahan suksinat menjadi Fumarat oleh enzim succinate dehydrogenase. Dua atom H akan dilepaskan dan ditangkap oleh FAD+ untuk membentuk FADH2.
•
Fumarat lalu diubah menjadi malat oleh fumarase dengan penambahan air.
•
Malat kemudian akan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malate dehydrogenase. Satu atom H dilepaskan pada proses tersebut dan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH.
Hasil akhir dari siklus Krebs saja dari 1 molekul piruvat ad alah 3 molekul NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 molekul ATP. Namun kalau ditambah NADH yang dihasilkan pada perubahan
piruvat menjadi asetil-CoA, maka total NADH yang dihasilkan ada lah 4 molekul. Untuk jelasnya silahkan lihat gambar berikut:
SISTEM TRANSPORT ELEKTRON •
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob.
•
Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal.
•
Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria.
•
Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs.
•
Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
•
Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q.
•
Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP.
•
Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+.
•
Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c.
•
Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP.
•
Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron.
•
Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron.
•
Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O).
•
Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP.
•
Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
•
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH sebanyak 10 dan FADH2 2 molekul.
•
Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
Setiap oksidasi NADH
•
menghasilkan kira-kira 3 ATP •
Dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2.
•
Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP.
•
Ditambah dari hasil Glikolisis (2ATP) dan siklus Krebs (2 ATP), maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP
•
Jadi dari satu molekul glukosa menghasilkan total 38 ATP.
•
Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP. (lihat gambar)
