Tahapan Lengkap Respirasi Aerob ( Glikolisis, DO, Siklus Krebs, dan Rantai Transport Elektron)

A. Respirasi Aerob

Respirasi bertujuan menghasilkan energi dari sumber nutrisi yang dimiliki. Semua makhluk hidup melakukan respirasi dan tidak hanya berupa pengambilan udara secara langsung. Respirasi dalam kaitannya dengan pembentukan energi dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnya dinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugas pembentukan energi ini adalah mitokondria.

Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena di dalamnya terjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, diikuti dengan pelepasan energi.
Proses respirasi erat kaitannya dengan pembakaran bahan bakar berupa makanan menjadi energi. Kondisi optimal akan tercapai dalam kondisi aerob (ada oksigen).

Secara singkat, proses yang terjadi sebagai berikut.
Pembentukan energi siap pakai akan melalui beberapa tahap reaksi dalam sistem respirasi sel pada mitokondria. reaksi-reaksi tersebut, yaitu:

1. glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat;
2. dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yakni perombakan asam piruvat menjadi asetil Co-A;
3. Siklus krebs atau daur asam sitrat, yakni siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor elektron dan terjadi pelepasan sumber energi;
4. transfer elektron, yakni mekanisme pembentukan energi terbesar dalam proses respirasi sel yang menghasilkan produk sampingan berupa air.

1. Glikolisis

Glikolisis adalah peristiwa pengubahan molekul glukosa (6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat (3 atom C). Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel. Prosesnya terdiri atas sepuluh langkah, seperti pada gambar berikut:

Peristiwa glikolisis menunjukkan perubahan dari glukosa, kemudian makin berkurang kekomplekan molekulnya dan berakhir sebagai molekul asam piruvat. Produk penting glikolisis adalah:

1. 2 molekul asam piruvat
2. 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi
3. 2 molekul ATP dari 1 molekul glukosa

Sebenarnya, dari 1 molekul glukosa dihasilkan 4 molekul ATP, tetapi 2 molekul digunakan untuk beberapa reaksi kimia. Dari kesepuluh langkah pemecahan glukosa, dua di antaranya
bersifat endergonik, dan menggunakan 2 molekul ATP.

2, 3. Dekarboksilasi Oksidatif dan Siklus krebs

Dekaroksilasi oksidatif merupakan tahapan berikutnya setelah glikolisis, Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus krebs setelah bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan ko-enzim A atau Ko-A, membentuk asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini, CO2 dan NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C (asetil ko-A).

Nb: Dekarboksilasi oksidatif dalam beberapa literatur dijadikan satu dengan siklus krebs

Siklus krebs merupakan tahap ketiga respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukan reaksi tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat.

Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang dibentuk pada glikolisis yang meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadi di dalam mitokondria.Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut:

Tahapan siklus krebs

1. Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) akan terbentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini, Ko-A dibebaskan kembali.
2. Asam sitrat membentuk isomernya yaitu isositrat dengan cara melepaskan molekul air dan memasukkan molekul air lagi
3. Isositrat dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2, dan terbentuk NADH + H+.
4. Asam alfa ketoglutarat (5C) membebaskan CO2, terjadi perubahan NAD+ menjadi NADH + H+ serta terjadi pengikatan koenzim A sehingga terbentuk Suksinil KoA.
5. Suksinil KoA kemudian melepaskan KoA dan terbentuk suksinat. Peristiwa ini terjadi perubahan ADP + P membentuk ATP
6. Asam suksinat yang terbentuk, kemudian berubah menjadi Fumarat, peristiwa ini juga terjadi perubahan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida) membentuk FADH2.
7. Fumarat kemudian berubah menjadi Asam malat (4C) dengan cara penambahan H2O kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksaloasetat (4C) dengan membebaskan NADH.

Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahap kedua dalam respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus krebs selanjutnya. Dalam siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.

4. Transpor elektron

Transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria, dan berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O. ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP.

Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan penting adalah NADH, FAD, dan molekul-molekul khusus, seperti Flavo protein, ko-enzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3. Elektron berenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMN (Flavine Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q, sitokrom C 1, C, A, B, dan A3, lalu berikatan dengan H yang diambil dari lingkungan sekitarnya. Sampai terjadi reaksi terakhir yang membentuk H2O.

Secara sederhana, reaksi transpor elektron dituliskan:
24e- + 24H+ + 6O2 → 12H2O

Jadi, hasil akhir proses ini terbentuknya 32 ATP dan H2O sebagai hasil sampingan respirasi. Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh, pada tumbuhan melalui stomata dan melalui paru-paru pada pernapasan hewan tingkat tinggi.

Tahap reaksi pada respirasi:

ATP total yang tertera pada tabel adalah 38 ATP, namun jumlah total yang dihasilkan pada proses respirasi adalah 36 ATP. Hal tersebut disebabkan 2 ATP digunakan oleh elektron untuk membawa 2 NADH masuk ke dalam mitokondria.



Referensi:
Campbell, Neil A., Jane B Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, & Peter V. Minorsky. 2017. BIOLOGY eleventh edition. New York: Pearson Education, Inc.

Kistinnah, Idun., & Endang Sri Lestari. 2009. Biologi 3 : Makhluk Hidup dan Lingkungannya Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

P.,Fictor Ferdinand, & Moekti Ariebowo. 2009. Praktis Belajar Biologi 3: untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/ Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Rachmawati, Faidah., Nurul Urifah, & Ari Wijayati. 2009. Biologi : untuk SMA/ MA Kelas XII Program IPA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Sembiring, Langkah., & Sudjino. 2009. Biologi : Kelas XII untuk SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Subardi, Nuryani, & Shidiq Pramono. 2009. Biologi 3 : Untuk Kelas XII SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Berbagi :