Respirasi adalah proses reduksi,
oksidasi, dan dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tidak dari
senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam
proses tersebut dibebaskan sejumlah energi. Tenaga yang dibebaskan dalam
respirasi berasal dari tenaga potensial kimia yang berupa ikatan
kimia. Respirasi yang memerlukan oksigen disebut respirasi aerob dan respirasi yang tidak memerlukan oksigen disebut respirasi anaerob.
Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh kelompok mikroorganisme
tertentu (bakteri), sedangkan pada organisme tingkat tinggi belum
diketahui kemampuannya untuk melakukan respirasi anaerob. Dengan
demikian bila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi tidak
akan melakukan respirasi anaerob melainkan akan melakukan proses
fermentasi. Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil
akhirnya berupa CO2 dan H2O dan respirasi tidak sempurna yang hasil akhirnya berupa senyawa organik.
Di manakah reaksi respirasi berlangsung? Sebagian reaksi respirasi berlangsung dalam mitokondria dan sebagian yang lain terjadi di sitoplasma. Mitokondria mempunyai membran ganda (luar dan dalam) serta ruangan intermembran (di antara membran luar dan dalam). Krista merupakan lipatan-lipatan dari membran dalam. Ruangan paling dalam berisi cairan seperti gel yang disebut matriks. Perhatikan Gambar 1. ATP paling banyak dihasilkan selama respirasi pada mitokondria sehingga mitokondria sering disebut mesin sel. Pada awal bab ini telah dijelaskan bahwa berdasarkan kebutuhan oksigen, terdapat dua jenis respirasi yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Bagaimanakah proses kimia pada masing-masing jenis respirasi? Marilah kita pelajari dalam uraian berikut.
1. Respirasi Aerob
1.1. Respirasi Aerob Melalui Jalur Siklus Krebs
b) Pembentukan Asetil Co-A atau Reaksi Transisi
d) Sistem transpor elektron
NADH + H+ + 1/2 O2 +
3ADP + 3H3PO4 → NAD+ + 3ATP + 4H2O
360 kkal
----------- x 100 % = 53%
680 kkal
Di Mana Tempat Terjadinya Reaksi Fosforilasi ?
Reaksi fosforilasi dalam glikolisis dan daur Krebs terjadi pada pengubahan senyawa berikut.
2. Proses Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob terjadi bila tidak ada oksigen. Perlu diingat, bahwa dalam respirasi aerob oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir. Bila peran oksigen digantikan oleh zat lain, terjadilah respirasi anaerob. Organela-organela dan reaksi-reaksi yang terlibat dalam proses respirasi aerob sama dengan respirasi anaerob. Adapun zat lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO3 dan SO4. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan mikroorganisme. Dengan demikian, organisme tingkat tinggi tidak dapat melakukan respirasi anaerob. Bagaimana organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik jika tidak ada oksigen? Apabila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik melalui proses fermentasi.
artikel ini disalin lengkap dari: http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2012/11/respirasi-aerob-dan-respirasi-anaerob.html
halaman utama website: http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/
jika mencari artikel yang lebih menarik lagi, kunjungi halaman utama website tersebut. Terimakasih!
Di manakah reaksi respirasi berlangsung? Sebagian reaksi respirasi berlangsung dalam mitokondria dan sebagian yang lain terjadi di sitoplasma. Mitokondria mempunyai membran ganda (luar dan dalam) serta ruangan intermembran (di antara membran luar dan dalam). Krista merupakan lipatan-lipatan dari membran dalam. Ruangan paling dalam berisi cairan seperti gel yang disebut matriks. Perhatikan Gambar 1. ATP paling banyak dihasilkan selama respirasi pada mitokondria sehingga mitokondria sering disebut mesin sel. Pada awal bab ini telah dijelaskan bahwa berdasarkan kebutuhan oksigen, terdapat dua jenis respirasi yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Bagaimanakah proses kimia pada masing-masing jenis respirasi? Marilah kita pelajari dalam uraian berikut.
Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob dibedakan menjadi dua yaitu
respirasi aerob melalui jalur daur Krebs dan jalur oksidasi langsung
atau jalur pentosa fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS). Apa
perbedaan kedua jalur itu?
Respirasi aerob melalui daur Krebs memiliki empat tahap yaitu
glikolisis, pembentukan asetil Co-A, daur Krebs, dan sistem transpor
elektron.
a) Glikolisis
Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan hasil akhirnya berupa senyawa
asam piruvat. Selain menghasilkan 2 molekul asam piruvat, dalam
glikolisis juga dihasilkan 2 molekul NADH2 dan
2 ATP jika tumbuhan dalam keadaan normal (melalui jalur
ATP fosfofruktokinase) atau 3 ATP jika tumbuhan dalam keadaan stress
atau sedang aktif tumbuh (melalui jalur pirofosfat fosfofruktokinase).
ATP yang dihasilkan dalam reaksi glikolisis dibentuk melalui
reaksi fosforilasi tingkat substrat. Bagaimanakah reaksi kimia yang
terjadi dalam glikolisis? Coba pelajari skema proses glikolisis pada
Gambar 1 berikut.
Piruvat merupakan hasil akhir jalur glikolisis. Jika berlangsung
respirasi aerobik, piruvat memasuki mitokondria dan segera mengalami
proses lebih lanjut. Hasil akhir glikolisis sebagai berikut.
Gambar 1. Rangkaian proses glikolisis, diawali dengan glukosa dan diakhiri dengan piruvat. |
Reaksi pembentukan asetil Co-A sering disebut reaksi transisi karena
menghubungkan glikolisis dengan daur Krebs. Pembentukan asetil Co-A
pada organisme eukariotik berlangsung dalam matriks mitokondria,
sedangkan pada organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol. Pada
reaksi ini, asam piruvat dikonversi menjadi gugus asetil (2C) yang
bergabung dengan Coenzim A membentuk asetil Co-A dan melepaskan CO2 Reaksi ini terjadi 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa. Perhatikan reaksi pembentukan asetil Co-A berikut.
c) Siklus Krebs
Siklus Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Daur Krebs
menghasilkan senyawa antara yang berfungsi sebagai penyedia kerangka
karbon untuk sintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia kerangka
karbon, daur Krebs juga menghasilkan 3 NADH2, 1 FADH2 dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat. Senyawa NADH dan FADH2 selanjutnya akan
dioksidasi dalam sistem transpor elektron untuk menghasilkan ATP.
Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan oksidasi 1 FADH2 menghasilkan
2 ATP. Berbeda dengan glikolisis, pembentukan ATP pada daur Krebs
terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Reaksi yang terjadi
pada daur Krebs dapat Anda pelajari melalui Gambar 2 berikut.
Adapun hasil akhir siklus Krebs ditampilkan sebagai berikut.
Gambar 2. Siklus Krebs |
Output
|
Output
|
2 Asetil
|
4 CO2
|
2 ADP + 2 P
|
2 ATP
|
6 NAD+
|
6 NADH
|
2 FAD
|
2 FADH2
|
d) Sistem transpor elektron
Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai pembawa elektron yang
terdiri atas NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron
terjadi dalam membran mitokondria. Sistem transpor elektron
ini berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH atau NADH2 dan FADH2 untuk menghasilkan ATP. Perhatikan skema sistem transpor elektron pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Sistem transpor elektron |
Mengingat oksidasi NADH atau NADPH2 dan FADH2 terjadi
di dalam membran mitokondria, sedangkan ada NADH yang dibentuk di
sitoplasma (dalam proses glikolisis), maka untuk memasukkan setiap 1
NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria diperlukan 1 ATP. Keadaan ini
akan mempengaruhi total hasil bersih respirasi aerob pada organisme eukariotik.
Organisme prokariotik tidak memiliki sistem membran dalam sehingga
tidak diperlukan ATP lagi untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria.
Akibatnya total hasil bersih ATP yang dihasilkan respirasi aerob pada
organisme prokariotik
lebih tinggi daripada eukariotik. Energi (ATP) dalam sistem transpor
elektron terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Energi yang
dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau NADPH2 dapat digunakan untuk membentuk 3 mol ATP. Reaksinya sebagai berikut.
Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH2 dapat
menghasilkan 2 mol ATP. Berapakah jumlah total ATP yang dihasilkan
selama proses respirasi aerob pada organisme eukariotik? Perhatikan
Gambar 4 berikut.
Gambar 4. Jumlah energi yang dihasilkan dari setiap molekul glukosa pada organisme eukariotik |
Berdasarkan Gambar 4 tersebut tampak bahwa pada organisme eukariotik
setiap molekul glukosa akan menghasilkan 36 ATP dalam respirasi. Hasil
ini berbeda dengan respirasi pada organisme prokariotik. Telah diketahui
bahwa oksidasi NADH atau NADPH2 dan FADH2 terjadi
dalam membran mitokondria, namun ada NADH yang dibentuk di sitoplasma
(dalam proses glikolisis). Pada organisme eukariotik, untuk memasukkan
setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria diperlukan 1 ATP.
Dengan demikian, 2 NADH dari glikolisis menghasilkan hasil bersih 4 ATP
setelah dikurangi 2 ATP. Sementara itu, pada organisme prokariotik,
karena tidak memiliki sistem membran dalam maka tidak diperlukan ATP
lagi untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria sehingga 2 NADH
menghasilkan 6 ATP. Akibatnya total hasil bersih ATP yang dihasilkan
respirasi aerob pada organisme prokariotik, yaitu 38 ATP.
Bagaimanakah efisiensi respirasi ? Pembakaran glukosa secara sempurna menghasilkan CO2 dan H2O
di luar tubuh makhluk hidup dan dihasilkan pula energi sebesar 680
kkal. Dari uraian di depan telah diketahui bahwa melalui respirasi 1
molekul glukosa menghasilkan 36 ATP. Sebuah ATP setara dengan 10 kkal
energi sehingga perombakan glukosa dalam tubuh makhluk hidup melalui
respirasi menghasilkan = 10 kkal x 36 = 360 kkal. Jika jumlah energi itu
dibandingkan, akan diperoleh hasil efisiensi respirasi sebesar:
360 kkal
----------- x 100 % = 53%
680 kkal
Di Mana Tempat Terjadinya Reaksi Fosforilasi ?
Reaksi fosforilasi dalam glikolisis dan daur Krebs terjadi pada pengubahan senyawa berikut.
- 3 fosfogliseraldehid → 1,3- difosfogliserat
- Piruvat → asetil Co-A
- Isositrat → α-ketoglutarat
- α-ketoglutarat → suksinil Co-A
- Suksinat → fumarat
- Malat → oksaloasetat
Pentosa Fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS) Daur ini diawali dengan
proses fosforilasi glukosa dengan fosfor yang berasal dari ATP sehingga
terbentuk glukosa 6-fosfat. Selanjutnya, glukosa 6-fosfat
dioksidasi dengan NADP terbentuk 6-fosfoglukonat. Tahap selanjutnya,
6-fosfoglukonat didekarboksilasi dan dioksidasi dengan NADP sehingga
terbentuk ribulosa 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat melanjutkan siklus
sehingga terbentuk kembali glukosa 6-fosfat. Perhatikan skema pada
Gambar 5 berikut untuk membantu pemahaman Anda.
Gambar 5. Jalur pentosa fosfat (HMS) |
Pada daur HMS, setiap keluar 1 CO2 akan dihasilkan 2 NADPH2. Selanjutnya, NADPH2 dioksidasi
dalam sistem transpor elektron. Pada daur ini, dihasilkan senyawa
antara berupa gula, sedangkan pada siklus Krebs berupa asam organik.
Pada daur HMS dihasilkan gula ribulosa 6-fosfat (gula beratom C=5)
yang merupakan gula penting untuk membentuk nukleotida. Nukleotida
merupakan senyawa yang sangat penting karena berperan antara lain
sebagai penyusun ATP dan DNA.
2. Proses Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob terjadi bila tidak ada oksigen. Perlu diingat, bahwa dalam respirasi aerob oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir. Bila peran oksigen digantikan oleh zat lain, terjadilah respirasi anaerob. Organela-organela dan reaksi-reaksi yang terlibat dalam proses respirasi aerob sama dengan respirasi anaerob. Adapun zat lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO3 dan SO4. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan mikroorganisme. Dengan demikian, organisme tingkat tinggi tidak dapat melakukan respirasi anaerob. Bagaimana organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik jika tidak ada oksigen? Apabila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik melalui proses fermentasi.
artikel ini disalin lengkap dari: http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2012/11/respirasi-aerob-dan-respirasi-anaerob.html
halaman utama website: http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/
jika mencari artikel yang lebih menarik lagi, kunjungi halaman utama website tersebut. Terimakasih!
No comments:
Post a Comment