Home / Biologi / respirasi aerob

Respirasi Aerob

  • 7 min read
Loading...

Penulis : Rizkia Mahasiswi IPB jurusan Biologi

Pengertian Respirasi Aerob

Respirasi sel adalah seperangkat reaksi metabolik dan proses yang terjadi dalam sel organisme dalam pengubahan molekul komplek menjadi Adenosine trifosfat (ATP) untuk kebutuhan pemeliharaan dan pertumbuhan sel. Respirasi merupakan salah satu cara untuk melepaskan energy kimia sebagai bahan bakar untuk aktivitas seluler.

Respirasi seluler dibagi menjadi 2 yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Dalam prosesnya respirasi aerob membutuhkan oksigen sedangkan respirasi anaerob tanpa oksigen.

Respirasi aerob merupakan proses pemecahan makanan yang masuk ke dalam sel menggunakan oksigen untuk membuat ATP. Bahan utama dari respirasi aerob yaitu glukosa (C6H12O6).

Hewan dan manusia memperoleh glukosa dari pemecahan makanan yang mengandung karbohidrat kemudian dipecah menjadi monosakarida termasuk glukosa dan fruktosa. Pada tumbuhan, glukosa berasal dari proses fotosintesis yaitu proses penyusunan bahan makanan pada tumbuhan dengan bantuan cahaya matahari.

Baca juga

Tahapan Respirasi Aerob

Tahapan pertama dalam respirasi aerob yaitu glikolisis dimana terjadi pengubahan glukosa

Loading...
menjadi asam piruvat kemudian diubah menjadi asetil Co-A melalui proses dekarboksilasi oksidatif dan akan teroksidasi sempurna pada siklus krebs. Tahap akhir dari respirasi aerob adalah trasnport elektron yang terjadi pada membrane dalam mitokondria.

Proses respirasi aerob dalam mitokondria
Gambar 1 Proses respirasi aerob dalam mitokondria

Berikut ini tahapan dari respirasi aerob:

Glikolisis

Glikolisis merupakan serangkaian reaksi pembentukan energi dari glukosa dengan memecahnya menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis tidak membutuhkan oksigen sehingga, glikolisis juga terjadi pada organisme yang berespirasi secara anaerob.

Proses glikolisis terjadi dalam sitosol sel. Ada dua fase dalam pemecahan glukosa menjadi asam piruvat yaitu fase penggunaan energi (ATP) dan fase pelepasan energi (ATP).

Proses glikolisis pada sitosol
Gambar 2 Proses glikolisis pada sitosol

Proses glikolisis pada fase penggunaan energi

  1. Fase penggunaan energi (ATP), molekul glukosa disusun ulang dan terjadi penambahan gugus fosfat.
  2. Kelompok fosfat ditransfer dari ATP ke glukosa membentuk glukosa-6-fosfat dimana lebih reaktif dibandingkan dengan glukosa.
  3. Fosfat akan terikat dengan atom karbon yang menyebabkan glukosa tidak dapat keluar melewati membrane.
  4. Glukosa-6-fosfat diubah menjadi isomernya menjadi fruktosa-6-fosfat.
  5. Setiap reaksi dalam glikolisis dikatalisasi oleh enzim.
  6. Enzim yang paling penting dalam glikolisis adalah enzim fosfofruktokinase yang berfungsi mengkatalisasi pembentukan fruktosa-1,6-bifosfat dari fruktosa-6-fosfat
  7. Fosfofruktokinase mempercepat atau memperlambat proses glikolisis sebagai respon dalam ketersediaan energy.
  8. Pemecahan fruktosa-1,6-bifosfat membentuk 2 gula yang berkarbon 3 yaitu dihydroxyacetone phosphate (DHAP) dan gliseraldehida-3-fosfat yang dikatalisasi oleh enzim aldolase.

Proses glikolisis pada fase pelepasan energi

  1. Molekul DHAP akan diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat oleh enzim triosa fosfat isomerase.
  2. Enzim ini bekerja secara bolak-balik dimana DHAP diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat ataupun gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi DHAP.
  3. Pada fase berikutnya, terjadi proses pelepasan energi dengan pengkonversian gula bermolekul 3 karbon menjadi gula bermolekul 3 karbon lainnya melalui serangkaian reaksi dengan enzim spesifikasinya membentuk produk akhir berupa asam piruvat bermolekul 3 karbon.
  4. Setiap Fase ini berulang dua kali dengan satu reaksi menghasilkan 2 molekul ATP dan satu molekul NADH.

Sehingga produk akhir dari proses glikolisis yaitu 2 molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, dan 2 molekul NADH.

Dekarboksilasi oksidatif

proses Dekarboksilasi oksidatif
Gambar 3 proses Dekarboksilasi oksidatif

Setelah tahapan glikolisis dan menghasilkan produk berupa 2 asam piruvat, tahap respirasi aerob selanjutnya yaitu dekarboksilasi oksidatif sebagai persiapan sebelum memasuki siklus krebs. Piruvat dari sitosol masuk ke dalam mitokondria melalui protein transport.

Reaksi yang pertama yaitu pelepasan satu atom karbon dan 2 atom oksigen dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Reaksi selanjutnya yaitu terjadi pengikatan koenzim-A sehingga terbentuk asetil Co-A.

Loading...

Selain itu, dalam proses dekarboksilasi oksidatif juga terbentuk NADH + H+ melalui reduksi NAD+. Sehinga dalam proses dekarboksilasi oksidatif terjadi proses pengubahan asam piruvat yang memiliki 3 atom karbon menjadi senyawa baru yang beratom 2 karbon yaitu koenzim-A (asetil Co-A).

Loading...

Proses dekarboksilasi oksidatif untuk satu molekul glukosa akan menghasilkan 2 molekul asetil Ko-A, 2 NADH, dan 2 CO2. Proses ini terjadi di dalam matriks mitokondria.

Siklus krebs

Produk dari dekarboksilasi oksidatif berupa molekul asetil Co-A, selanjutnya digunakan dalam siklus krebs. Siklus krebs merupakan siklus yang berulang secara terus-menerus melalui proses pengkatalisasi molekul oleh enzim.

siklus krebs
Gambar 4 siklus krebs

Siklus krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Berikut ini tahapan dalam siklus krebs dalam memproduksi ATP:

  1. Tahapan pertama dari siklus krebs yaitu Asetil Co-A bergabung dengan oksaloasetat membentuk asam sitrat yang dikatalisasi oleh enzim sitrat sintase.
  2. Asam sitrat mengalami reaksi oksidasi berkali-kali hingga 2 atom karbonnya terputus dan kembali menjadi asam oksaloasetat.
  3. Siklus tersebut terus menerus dan berulang dan dua atom karbon yang terlepas pada reaksi oksidasi asam oksaloasetat, bergabung dengan atom oksigen membentuk CO2.
  4. Asam sitrat diubah melalui reaksi hidrolisis menjadi asam isositrat oleh enzim akonitase.
  5. Isositrat dioksidasi oleh NAD+ membentuk α-ketoglutarat oleh enzim isositrat dehydrogenase.
  6. Proses ini melepaskan molekul CO2 dan dihasilkan NADH
  7. Kemudian α-ketoglutarat mengalami proses oksidasi membentuk suksinil Co-A dengan enzim pengkatalisasinya α-ketoglutarat dehydrogenase.
  8. Suksinil Co-A diubah menjadi suksinat dan terjadi pelepasan energi yang akan digunakan dalam pengubahan Guanosin Difosfat (GDP) menjadi Guanosin trifosfat (GTP).
  9. GTP ini akan digunakan untuk menghasilkan ATP.
  10. Suksinat selanjutnya dioksidasi membentuk asam fumarat dengan enzim pengkatalisasi suksinat dehydrogenase.
  11. Pada proses ini terjadi reduksi FAD menjadi FADH
  12. Proses selanjutnya, terjadi proses dehidrasi yang menyebabkan penambahan atom hidrogen yang akan membentuk malat.
  13. Asam malat kemudian dioksidasi oleh NAD+ membentuk oksaloasetat dengan enzim malat dehydrogenase.
  14. Oksaloasetat tersebut akan mengikat asetil Co-A sehingga siklus kreb terus terjadi secara berulang-ulang.

Produk akhir dari siklus krebs yaitu dihasilkan 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP.

Transport electron

Proses akhir dari respirasi aerob adalah transport elektron atau fosforilasi oksidatif. Pada proses ini terjadi pengubahan NADH dan FADH yang dihasilkan dari proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs menjadi ATP.

transport elektron
Gambar 5 transport elektron

Transport elektron terjadi di dalam membrane mitokondria. Proses transport elektron merupakan rangkaian enzin yang terdiri dari komplek I sampai IV dengan mengirim elektron dari satu kompleks ke kompleks yang lain.

Elektron dapat bergerak karena adanya beda potensial reduksi dari setiap kompleks. Proses awal yaitu NADH yang memberikan elektron ke kompleks I, kemudian melepaskan proton H+ menuju ruang intermembran mitokondria.

Elektron mengalir dari kompleks I dan dibawa ke Q (Ubiquinone) melalui membrane dalam dan dibawa ke kompleks III. Selanjutnya pada kompleks III, terjadi pompa proton dimana pelepasan H+ ke ruang intermembran mitokondria yang menyebabkan proton H+ meningkat pada ruang intermembran mitokondria.

Kondisi intermembran mitokondria semakin positif sedangkan matriks mitokondria semakin negatif sehingga proton H+ dipompa menggunakan saluran enzim ATP synthase masuk ke dalam matrik mitokondria sehingga terjadi pengubahan ADP+P menjadi ATP. Komplek II untuk FADH2 yang menyumbangkan elektron menuju Ubiquinone (Q) kemudian menuju kompleks III dan terjadi pompa proton H+.

Elektron dari kompleks III akan dibawa oleh karier yang lain yakni Cyt c (Sitokrom C) yang membawa elektron menuju komplek IV untuk memuju oksigen sebagai tujuan terakhir. Elektron akan tertarik karena adanya potensial reduksi yang tinggi dan bereaksi dengan O2 dan H+ yang berada pada matriks membentuk H2O.

Dalam proses ini, setiap 1 NADH diubah menjadi 3 ATP sedangkan 1 FADH2 menjadi 2 ATP. Sehingga total ATP yang dihasilkan dari transport elektron yaitu 34 ATP dan dihasilkan juga 6 molekul H2O.

Contoh Soal Latihan

  • Mengapa respirasi aerob itu penting? Respirasi aerob penting karena dapat menghasilkan energy yang dibutuhkan oleh organisme hidup guna menjalankan aktivitas.
  • Dimana tempat terjadinya respirasi aerob dan anaerob? Respirasi aerob terjadi pada matriks mitokondria sedangkan respirasi anaerob terjadi pada sitosol sel.
  • Apa saja produk akhir dari proses respirasi aerob? Respirasi aerob menghasilkan 6 molekul CO2, 6 molekul H2O dan 34 molekul ATP.

Daftar Pustaka

  • Cellular respiration diakses pada https://en.m.wikipedia.org/wiki/celuller_respiration
  • Aerobic Respiration diakses pada https://www.brightstrom.com/science/biology/cell-functions-and-processes/aerobic-respiration/
  • Aerobic Respiration diakses pada https://biologydictionary.net/aerobic-respiration/
  • Oxidative decarboxylation diakses pada https://teaching.ncl.ac.uk.bms/wiki/index.php/ Oxidative_decarboxylation
  • Oxidative decarbocylation and kreb cycle diakses pada https://sites.google.com/site/ metabolicprocesshersi/poll/cellular-respiration/oxidative-decarbocylation-krebs-cycle
  • Glycolisis diakses pada https://www.khanacademy.org/science/biology.cellular-respiration-and-fermentation/glycolysis/a/glycolysis

Baca juga:

Loading...
Loading...