Pengertian dan Proses Respirasi Aerob – kita mengenal respirasi sebagai acara menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida. Beginilah proses pernapasan kita dimulai. Namun apakan pernah terpikirkan oksigen yang kita hirup di dalam tubuh akan diapakan dan dari mana terbentuknya karbondioksida? Oksigen yang kita hirup akan diedarkan ke sel di seluruh badan guna membantu proses respirasi yang bahwasanya yakni respirasi sel. Respirasi merupakan reaksi perombakan karbohidrat (glukosa) dari pencernaan untuk menghasilkan energi. Respirasi aerob ialah jalur reaksi respiras yang melibatkan oksigen dalam tahapan reaksinya. Sebagian besar organisme termasuk, insan, tumbuhan, hewan, dan beberapa prokariotik menempuh jalur ini untuk menciptakan energi. Bagaimanakah proses menciptakan energi secara aerob??? Berikut uraiannya.
TAHAPAN REAKSI RESPIRASI AEROB
1. Glikolisis
glikolisis adaah sederetan reaksi yang memecah molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat yang terjadi di dalam sitoplasma. reaksi glikolisis merupakan reaksi dasar pada tahapan respirasi baik secara aerob maupun anaerob. dan perlu diketahui bahwa reaksi glikolisis berjalan tanpa melibatkan senyawa oksigen. terbentuknya dua asam piruvat selaku produk selesai pemecahan glukosa, reaksi glikolisis berlangsung dalam sepuluh tahapan. berikut rinciannya:
a. Glukosa menjadi Glukosa 6-P
tahapan pertama yaitu menyertakan gugus phospat pada atom karbon nomor enam senyawa glukosa. reaksi ini dikatalisis oleh enzim heksokinase. gugus phospat diperoleh dengan memecah senyawa ATP menjadi ADP.
b. Glukosa 6-P menjadi Fruktosa 6-P
Glukosa dan fruktosa ialah isomer. Reaksi selanjutnya yakni mengganti glukosa 6-P menjadi isomernya yaitu fruktosa 6-P. Reaksi ini dikatalisis enzim glukosa 6-P isomerase.
c. Fruktusa 6–P menjadi Fruktosa 1,6–P
Setelah diubah dalam bentuk isomernya, fruktosa 6-P lalu akan mendapat embel-embel gugus phospat yang diperoleh dengan cara yang sama, yakni memecah senyawa ATP menjadi ADP. ATP adanya senyawa kimia berenergi tinggi. Phosphat dari pemecahan ATP ini ditambahkan pada atom karbon nomor satu pada senyawa fruktosa. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim yang serupa pada tahapan permulaan adalah kinase.
d. Pemecahan Fruktosa 1,6-P
Fruktosa 1,6-P akan dipecah menjadi dua molekul senyawa berkarbon tiga, yakni dihidroksi aseton phospat (DHAP) dan gliseraldehid 3-P (PGAL). Pemecahan ini dikatalisis oleh enzim aldolase.
e. Isomerase DHAP Menjadi PGAL
DHAP yang terbentuk akan diubah menjadi bentuk isomernya yakni PGAL dengan dukungan enzim isomerase. Dengan demikian, akan terbentuk 2 molekul gliseraldehid 3-P.
f. Oksidasi 3PGAL menjadi 1,3 PGA
Reaksi selanjutnya ialah reaksi redoks. Untuk setiap molekul gliseraldehid 3-P (PGAL) akan dioksidasi dan difosforilasi sehingga membentuk senyawa 1,3-phosphogliserat (PGA). Gugus phospat yang disertakan diperoleh dari ion phospat inorganik di sitoplasma. Sementara ion hidrogen darioksidasi senyawa ini akan didonorkan ke senyawa NAD membentuk NADH. Dengan demikian, total NADH yang terbentuk dari satu molekul glukosa ialah dua mol NADH. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim dehidrogenase.
g. Terbentuknya Energi Pertama
Pelepasan gugus molekul pada atom karbon pertama senyawa 1,3-PGA menjadi senyawa 3-PGA yang dikatalisis oleh enzim kinase. Gugus phosphat yang dibebaskan akan ditangkap oleh senyawa ADP membentuk ATP. Dengan demikian dua molekul ATP (dari satu molekul glukosa) yang ialah senyawa berenergi tinggi terbentuk dari reaksi ini.
h. Mutasi Phospat
Gugus phospat pada molekul 3-PGA akan dimutasikan yang dikatalisis oleh enzim mutase menjadi senyawa 2-PGA. Pada reaksi ini hanya terjadi pemindahan gugus phosphat dari ataom karbon nomor tiga ke atom karbon nomor dua.
i. Pelepasan Air
Enzim enolase mengkatalisis pelepasan ion hidrogen dari senyawa 2-PGA membentuk senyawa Phospoenol Piruvat (PEP). Ion hidrogen yang dibebaskan akan membentuk senyawa air sebagai produk samping.
j. Pembebasan Energi Kedua
tahapan akhir dari reaksi glikolisis adalah pembebasan energi dari molekul PEP. gugus phosphat akan dilepaskan dan ditangkap oleh ADP sehingga terbentuk ATP. sementara, asam piruvat menjadi produk selesai reaksi ini. enzim piruvat kinase mengakatalisis reaksi pemecahan ini. dengan demikian pada tahap selesai ini akan terbentuk dua mol senyawa asam piruvat dan dua mol ATP.
Mari kita kalkulasikan hasil pemecahan glukosa pada glikolisis di sitoplasma. Untuk setiap pemecahan satu molekul glukosa akan menciptakan dua molekul asam piruvat, dua mol ATP, dua mol NADH, dan dua mol air. Dua mol ATP yaitu hasil netto dari seluruh tahapan glikolisis. pada tahap permulaan glikolosis (a-d) yaitu tahapan yang memerlukan ATP, sementara tahapan kedua (e-j) adalah tahapan pembayaran. Dengan demikian dua mol ATP yang dihasilkan dari glikolisis yaitu netto ATP setelah dibayarkan untuk tahapan permulaan. Tahapan glikolisis menghasilkan dua mol asam piruvat yang hendak dipakai selaku substrat reaksi yang hendak berlangsung di mitokondria tahapan aerob pada reaksi respirasi aerob.
2. Dekarboksilasi Oksidatif (DO)
Reaksi DO ialah reaksi pemecahan dua asam piruvat hasil glikolisis menjadi senyawa berkarbon dua, dua molekul asetyl co-A. Selain itu, akan dibebaskan pula dua molekul senyawa karbondioksida. Reaksi ini berjalan di membran mitokondria. sehabis akhir salam reaksi glikolisis, asam piruvat akan memasuki mitokondria. Asam piruvat akan dipecah dengan dikatalisis oleh enzim dekarboksilase. Karbon yang dilepaskan akan dibebaskan selaku karbondioksida, sementara asetyl akan ditambahkan co-A sehingga menjadi asetyl co-A untuk memasuki reaksi selanjutnya. Pada reaksi ini pula akan dihasilkan 1 mol NADH untuk tiap mol asam piruvat yang masuk.
style=”display:inline-block;width:336px;height:280px”
data-ad-client=”ca-pub-9290406911233137″
data-ad-slot=”2698768695″>
3. Siklus Krebs
Siklus krebs atau disebut juga siklus asam sitrat ialah jalur reaksi siklik yang berjalan di dalam matriks mitokondria. Reaksi ini ialah pemikiran reaksi pergeseran senyawa yang akan menciptakan banyak sekali energi dalam bentuk tersimpan dalam senyawa lain. satu siklus krebs akan melibatkan satu mol asetyl co-A hasil dekarboksilasi. Dengan demikian, untuk satu molekul glukosa akan mengalami dua kali siklus krebs. Tahapan reaksi akan dijelaskan untuk satu molekul asetyl co-A. Berikut rinciannya:
a. Fiksasi Asetyl Co-A
Tahapan pertama pada reaksi ini ialah pengikatan asam asetil co-A hasil dari reaksi DO di membran mitokondia. Asetil co-A akan diikat oleh senyawa oksaloasetat yang terdapat di matriks mitokondria. Pengikatan asetyl co-A oleh oksaloasetat akan membentuk sitrat. Gugus co-A akan dilepas dengan pemberian enzim sitrat sintase.
b. Pembentukan Isositrat
Senyawa sitrat yang terbentuk lalu akan diubah menadi isositrat dengan perlindungan enzim akonitase.
c. Asam α-Ketoglutarat
Dekarboksilasi isositrat dikatalisis dengan enzim isositrat dehidrogenase menjadi asam ketoglutarat. Reaksi ini merupakan reaksi oksidasi dan reduksi (redoks) dimana satu atom karbon akan dilepaskan sebagai senyawa karbondioksida, dan ion hidrogen akan ditambahkan ke senyawa NAD menjadi NADH.
d. Suksinil Co-A
Reaksi serupa terjadi pada pembentukan suksinil co-A. Asam ketogluratat dioksidasi menjadi suksinil yang hendak disertakan gugus co-A dengan perlindungan enzim dehigrogenase. NAD akan direduksi menjadi NADH, sementara karbondioksida akan dilepaskan.
e. Suksinat
Pelepasan gugus co-A dari senyawa suksinil menjadi suksinat dibantu oleh enzim suksinil sintetase. Pada reaksi ini pula akan dibentuk senyawa berenergi tinggi dalam bentuk GTP yang setara dengan ATP.
f. Fumarat
Suksinat akan dioksidasi dengan pemberian enzim suksinat dehidrogenase menjadi fumarat. Atom hidrogen yang dilepas dari pemecahan senyawa suksinat menjadi donor bagi peserta FAD sehingga dilepaskan dalam FADH2 yang merupakan senyawa penyimpan energi.
g. Malat
Enzim fumarase mengkatalisis pembentukan malat dari senyawa fumarat.
h. Oksaloasetat
Regenerasi oksaloasetat dikerjakan untuk membentuk kembali senyawa oksaloasetat yang hendak menfiksasi asetyl co-A lainnya. Reaksi pembentukan oksaloasetat ini dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase. Ion hidrogen yang dilepaskan akan ditangkap oleh NAD menjadi NADH. Dengan terbentuknya oksaloasetat menjadi penanda selesainya satu siklus reaksi krebs dan akan berulang untuk tiap asetyl co-A yang masuk.
Rincian tahapan siklus krebs di atas yaitu untuk satu molekul asetyl co-A. Dengan demikian, untuk tiap satu molekul glukosa akan menjalani dua siklus krebs. Sehingga hasil untuk satu molekul glukosa pada siklus krebs ialah melepaskan 4 mol karbondioksida, 2 mol ATP (GTP), 2 mol FADH2, dan 6 mol NADH.
4. Transfer elektron
Tahapan final dari respirasi aerob yakni “memanen” energi lewat serangkaian reaksi transfer elektron. reaksi ini berlangsung di membran dalam mitokondria yang melibatkan kompleks sitokrom (protein membran mitokondria). pada program raksi transfer elektron ini akan terbentuk senyawa berenergi tinggi (ATP) yang dihasilkan dari reaksi foforilasi oksidatif. reaksi ini akan memakai ion hidrogen yang diperoleh dari senyawa NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada tahapan sebelumnya untuk menghasilkan ATP. Bagaimana ATP dihasilkan???
a. Oksidasi NADH
Total senyawa NADH yang dihasilkan mulai dari glikolisis hingga ke siklus krebs untuk satu molekul glukosa berjumlah 10 molekul (2 molekul glikolisis, 2 molekul DO, dan 6 molekul dari siklus krebs). Senyawa NADH akan dioksidasi menjadi NAD+ dan ion hidrogen yang mau melalui kompleks sitokrom. Hal ini akan memicu untuk pembentukan ATP pada kompleks ATP sintase. Untuk tiap satu molekul NADH yang teroksidasi akan menciptakan sebanyak 3 ATP. Dengan demikian, satu molekul glukosa yang menciptakan 10 molekul NADH akan menciptakan 30 ATP.
b. Oksidasi FADH2
Senyawa FADH2 dihasilkan lewat siklus krebs. Satu molekul glukosa akan menciptakan dua molekul senyawa FADH2. Ion hidrogen hasil oksidasi FADH2 akan dipompakan melalui komplek sitokrom. Satu mol hidrogen dari pemecahan FADH2 ini akan menciptakan 2 molekul ATP. Dengan demikian total ATP yang dihasilkan dari oksidasi FADH2 per satu molekul glukosa ialah sebanyak 4 ATP.
c. Total ATP Respirasi Aerob
Oke, mari kita hitung berapa banyak energi yang dihasilkan dari pembakaran satu molekul glukosa. Berikut rinciannya:
– 2 mol ATP dari glikolisis
– 2 mol ATP dari siklus krebs
– 34 mol ATP dari transfer elektron
Dengan demikian total ATP yang dihasilkan dari satu molekul glukosa melalui respirasi aerob yaitu sebanyak 38 ATP. Pada kelompok eukariotik, 2 mol ATP akan digunakan untuk melewati membran mitokondria. Dengan demikian jumlah akhir pada kelompok eukariotik yaitu 36 mol ATP.
Sumber https://www.kakakpintar.id