Respirasi Sel

Katabolisme disebut juga respirasi, merupakan proses pemecahan materi organik menjadi materi anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik). Energi yang lepas tersebut dipakai untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh kegiatan kehidupan.

Pada prinsipnya katabolisme merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), sebab itu dalam reaksi tersebut dibutuhkan penerima elektron untuk mendapatkan elektron dari reaksi oksidasi materi organik. Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:

NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
FAD (flavin adenin dinukleotida)
Ubikuinon
Sitokrom
Oksigen

Ada empat langkah dalam proses respirasi, yaitu: glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, daur Krebs, dan rantai transpor elektron.

1. Glikolisis

Glikolisis berlangsung di sitosol, merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Reaksi yang berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP.

merupakan proses pemecahan materi organik menjadi materi anorganik dan melepaskan sejumlah Respirasi Sel

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria, bekerjsama merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga, yaitu daur Krebs. Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH.

3. Daur Krebs

Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria. Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif, memasuki daur ini. Pada simpulan siklus dihasilkan 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. (lihat denah di bawah)

4. Rantai Transpor Elektron

Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria. Prinsip dari reaksi ini adalah: setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar penerima dihasilkan energi yang dipakai untuk pembentukan ATP.

Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang dipakai untuk pembentukan 3 molekul ATP. Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD, energi yang lepas hanya bisa dipakai untuk membentuk 2 ATP. Jadi, satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP.

Respirasi Anaerob

Oksigen dibutuhkan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O. Bila berlangsung kegiatan respirasi yang sangat intensif menyerupai pada kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menjadikan berlangsungnya respirasi anaerob. Contoh respirasi anaerob yaitu fermentasi asam laktat pada otot, dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi).

1. Fermentasi asam laktat

Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron sebab tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam piruvat direduksi sebab mendapatkan H dari NADH yang terbentuk ketika glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menjadikan rasa lelah pada otot. Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.

CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

(asam piruvat) (asam laktat)

2. Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian mendapatkan H dari NADH sehingga terbentuk etanol. Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.

CH3.CO.COOH —–> CH3.CHO + NADH —–> C2H50H + NAD + E

(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)

Penjelasan Tentang Respirasi anaerob -

Respirasi anaerob yaitu proses respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Salah satu rujukan proses ini yaitu proses fermentasi. Respirasi anaerob sanggup terjadi pada insan dan binatang jikalau badan memerlukan energi secara cepat. Pada mikroorganisme menyerupai kuman dan jamur, respirasi anaerob dilakukan sebab keadaan lingkungan yang tidak memungkinkan dan belum mempunyai sistem metabolisme yang kompleks.

Mengapa respirasi anaerob sanggup terjadi dan berapa banyak energi yang dihasilkannya? Masih ingatkah Anda tahap glikolisis pada respirasi aerob? Pada tahap tersebut, glukosa sanggup dipecah untuk menghasilkan total 2 ATP dan tidak memerlukan oksigen. Meskipun energi yang dihasilkannya jauh lebih kecil daripada respirasi aerob, jumlah ini cukup bagi mikroorganisme dan energi awal bagi hewan.

Selain menghasilkan ATP, glikolisis juga menghasilkan NADH dan NAD⁺. Tanpa suplai NAD⁺ yang memadai, proses glikolisis pada respirasi anaerob sanggup terhenti. Oleh sebab itu, organisme yang melaksanakan respirasi anaerob harus bisa mengoksidasi NADH menjadi NAD⁺ kembali. Berdasarkan hal tersebut terdapat dua cara respirasi anaerob yang dilakukan organisme.

Fermentasi alkohol

Beberapa organisme menyerupai khamir (Saccharomyces cereviceace) melaksanakan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol (etanol).

Bagan fermentasi alkohol

Proses fermentasi alkohol diawali dengan pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses tersebut, dibuat juga 2 ATP dan 2 NADH. Setiap asam piruvat diubah menjadi asetildehid dengan membebaskan CO₂. Asetildehid diubah menjadi etanol dan NADH diubah menjadi NAD⁺untuk selanjutnya dipakai dalam glikolisis kembali.

Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak dipakai insan selama ribuan tahun dalam pengolahan materi makanan. Khamir banyak dipakai dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol

Fermentasi Asam Laktat

Sama halnya dengan fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat dimulai dengan tahap glikolisis. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel otot dan beberapa sel lainnya, serta beberapa kuman asam laktat. Pada otot, proses ini sanggup menyediakan energi yang dibutuhkan secara cepat. Akan tetapi, penumpukan asam laktat berlebih sanggup menjadikan otot lelah. Asam laktat berlebih dibawa darah menuju hati untuk diubah kembali menjadi asam piruvat. Industri susu memakai fermentasi asam laktat oleh kuman untuk menciptakan keju dan yoghurt.

Bagan fermentasi asam laktat

Glukosa akan dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis, membentuk 2 ATP dan 2 NADH. NADH diubah kembali menjadi NAD⁺ ketika pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO₂, menyerupai halnya fermentasi alkohol.