DISUSUN OLEH :
WIDIYA AGUSTINA (A1F013001) FEPRI EFFENDI (A1F013021) DIAN KARTIKA SARI (A1F013047)
DHEA PRASIWI (A1F013059) TYAS SRI MURYATI (A1F013073)
Respirasi
merupakan
proses
pembebasan
energi
kimiawi
yang
terkandung di dalam sel hidup menjadi
energi yang berguna untuk bermacam
aktivitas tubuh (katabolisme)
Fungsi reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan
energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi
anabolisme
.
Respirasi seluler atau respirasi aerob
,
yaitu reaksi yang menggunakan oksigen sebagai bahan
bakar organik. Secara umum keseluruhan proses pada
respirasi seluler berlangsung sebagai berikut.
Senyawa organik + Oksigen —> Karbon dioksida + Air
+ Energi
3 Tahap respirasi
• Glikolisis
• Siklus Krebs (TCA Cycle)
• Transfer Elektron
7
Glikolisis
Glikolisis merupakan tahap pertama dalam reaksi
respirasi. Tahap ini berlangsung di dalam sitoplasma sel.
Molekul Gukosa (6-karbon) dipecah menjadi 2 buah senyawa asam 3-karbon yaitu asam piruvat. Dari setiap pemecahan satu ikatan karbon-karbon, dihasilkan energi
metabolik. Apabila tidak ada oksigen, asam piruvat
mengalami reaksi anaerob (fermentasi). Apabila terdapat oksigen yang cukup, asam piruvat bergerak ke dalam
Glukosa (C
6) + 2 ATP 2 PGAL (C
3) + 2 ADP
Glucose (6C)
2 Pyruvate (3C)
Ethanol
Lactate
TCA Cycle
CO2 +O2 -O2 -O2Fermentasi Anaerob
Fermentasi anaerob berlangsung di dalam sitosol sitoplasma, dan hanya terjadi apabila tidak ada oksigen. Asam piruvat hasil dari glikolisis dipecah menjadi etanol (senyawa dengan 2 atom C) dan CO2 ; pemecahan ini terjadi untuk setiap asam piruvat yang
dihasilkan dari reaksi glikolisis.
ATP dihasilkan dari setiap pemecahan ikatan karbon-karbon. Meskipun demikian, masih tersisa satu ikatan karbon-karbon
dalam ethanol yang tidak dipecah, sehingga fermentasi anaerob menghasilkan respirasi yang tidak lengkap dari sebuahmolekul glukosa. Reaksi ini menghasilkan energi yang hanya cukup untuk kehidupan mikroorganisme; sedangkan tanaman tingkat tinggi
dan hewan akan mati apabila melakukan respirasi anaerob dalam waktu yang lama.
Reaksi Transisi
Reaksi transisi merupakan jembatan penghubung antara
glikolisis dan siklus krebs. Reaksi ini terjadi di dalam
matriks mitokondria. Asam piruvat akan diubah menjadi
dua asetil koA dan dihasilkan CO
2juga 2 NADH
2.
Reaksinya sebagai berikut:
Asam Piruvat () 2 Asetil koA ( 2 C2H3O-koA) + 2 CO
2CO
2sebagai hasil samping metabolisme dikeluarkan pada
ekspirasi reaksi di atar terjadi 2 kali pada setiap satu
molekul glukosa.
Asetil koA selanjutnya masuk ke Siklus Krebs (Daur Asam
Sitrat)
Siklus Krebs (TCA Cycle)
Siklus Krebs terjadi apabila ada oksigen dan berlangsung di dalam matriks mitokondria. Asam piruvat dari reaksi glikolisis kehilangan CO2 , kemudian bereaksi dengan senyawa dengan 4-karbon (asam oksalo asetat) membentuk senyawa dengan 6-karbon (asam
sitrat). Asam sitrat mengalami pemecahan menjadi senyawa asam dengan 5-karbon , kemudian menjadi senyawa asam dengan 4-karbon , megalami pemecahan ikatan karbon-karbon , melepaskan CO2 dan menhasilkan energi metabolik (ATP, NADH dan FADH2) untuk setiap pemecahan. Senyawa asam dengan 4-karbon acid dibentuk kembali, dan siklus berlansung kembali. Siklus berjalan 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa (satu siklus untuk setiap 1 molelul asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis).
Sistem transpor elektron terjadi pada Krista
mitokondria. Sistem transport elektron berfungsi
memindahkan elektron ke bagian lainnya. Elektron
yang masuk pertama kali adalah H
++ e
-yang terikat
pada NAD dan FAD. Jadi NADH2 dan FADH2 yang
membawa H
++ e
-Ke sistem transport elektron. H
+akan disimpan di ruang intermembran mitokondria.
Akibat akumulasi H
+terbenruklah gradian elektron
yang besar. Saat H
+menurun gradiennya lewat saluran
protein pada membran krista, energi dilepaskan untuk
membuat ATP. Saluran protein ini adalah tempat
sintesis ATP dengan cara menggabungkan ADP dengan
posfat.
Pada sistem transport elektron ini oksigen adalah aseptor
elektron yang terakhir. Setelah menerima elektron O
2akan
bereaksi dengan H
+membentuk H
2
O.
Reaksi keseluruhannya adalah:
1.
NAD + substrat – H
2Substrat + NADH
22.
NADH
2+ ½ O
2+ 2 POH + 3 ADP NAD + 3 ATP +
H
2O
15
ATP
ATP
ATP yang Dihasilkan pada Proses Respirasi Sel
Secara Langsung Menghasilkan
Secara tidak langsung lewat transport ekeltron
1 NADH2 = 3 ATP 1 FADH2 = 2 ATP Glikolisis Reaksi Transisi Siklus Krebs 2 ATP - 2 ATP
2 NADH2 = 2 x 3 ATP = 6 ATP 2 NADH2 = 2 x 3 ATP = 6 ATP 6 NADH2 = 6 x 3 ATP = 18 ATP
2 NADH2 = 2 x 2 ATP = 4 ATP
4 ATP 34 ATP
17
Menghitung ATP
yang dihasilkan
dalam respirasi
Jika dibandingkan dengan respirasi, sebenarnya
fermentasi ini sangat merugikan sel karena dua alasan:
1. Sering dihasilkan senyawa yang merusak sel,
misalnya alkohol.
2. Dari jumlah mol zat yang sama akan
dihasilkan jumlah energi yang lebih rendah/lebih
sedikit.
Fermentasi diberi nama sesuai dengan jenis senyawa
akhir yang dihasilkan. Berdasarkan senyawa atau jenis
zat yang dihasilkan, fermentasi dibedakan menjadi
fermentasi asam laktat
,
fermentasi alkohol
, dan
fermentasi asam cuka
.
Fermentasi tidak harus selalu dalam keadaan anaerob.
Beberapa jenis mikroorganisme mampu melakukan
fermentasi dalam keadaan aerob, misalnya pada
Fermentasi Asam Laktat
Asam laktat adalah suatu senyawa yang dapat menurunkan pH
sampai pada suatu titik yang mengakibatkan gangguan serius pada fungsi sel. Salah satu gangguan yang ditimbulkannya adalah
kelelahan, sehingga asam laktat sering disebut juga asam lelah.
Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Jika cukup oksigen,
glikolisis akan dilanjutkan dengan siklus Krebs. Bila kondisi anaerob (kurang oksigen) yang terjadi, asam piruvat akan diubah menjadi
asam laktat. Akibatnya, rantai transpor elektron tidak terjadi karena tidak lagi menerima elektron dari NADH dan FADH2 yang dalam keadaan aerob dihasilkan oleh siklus Krebs. Karena tidak terjadi
penyaluran elektron, maka NAD+ dan FAD yang mutlak diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk sehingga daur Krebs
terhenti. Reaksi ini merupakan suatu pemborosan, karena hanya 7% dari energi yang terdapat pada asam piruvat yang dibebaskan.
Meskipun fermentasi asam laktat menghasilkan senyawa yang merugikan otot, tetapi poses ini menghasilkan ATP bagi sel yang tidak dapat melakukan respirasi secara aerob. Pada fermentasi asam
laktat ini, dari satu molekul glukosa dihasilkan ATP sebanyak 2
molekul. Secara sederhana, fermentasi asam laktat berlangsung sebagai berikut.
didalam fermentasi asam laktat dapat dihasilkan energi. Sebab, molekul asam piruvat tidak lebih teroksidasi daripada molekul glukosa. Jika rumus molekulnya diperhatikan, C3H4O3, maka seakan-akan apa yang terjadi pada glikolisis hanyalah pemecahan molekul glukosa, (C6H12O6), menjadi dua bagian (C3H6O3), yang kemudian kehilangan 2 elektronnya dalam bentuk 2 atom hidrogen. Hal ini memang benar. Tetapi, penelitian lebih lanjut
mengungkapkan bahwa apa yang terjadi bukan sekedar itu. Satu ujung dari molekul asam piruvat (–CH3) sekarang lebih tereduksi daripada yang terdapat pada glukosa, sedangkan pada ujung lainnya (–COOH) lebih teroksidasi. Reaksi reduksi dan oksidasi inilah yang kemudian membebaskan energi yang sedikit tersebut.
Fermentasi Alkohol
Beberapa organisme seperti
Saccharomyces
dapat hidup,
baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun
kurang oksigen. Organisme yang demikian disebut aerob
fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen,
Saccharomyces
akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam
keadaan lingkungan kurang oksigen
Saccharomyces
akan
melakukan
fermentasi
.
Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh
proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO2.
Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses
perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut diikuti pula
dengan perubahan NADH menjadi NAD+.
Dengan terbentuknya NAD+, peristiwa glikolisis dapat
terjadi lagi. Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol
glukosa hanya dapat dihasilkan
2 molekul ATP
. Fermentasi
alkohol, secara sederhana, berlangsung sebagai berikut.
Sebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini
merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi
yang terkandung di dalam glukosa masih terdapat di dalam
etanol, karena itu etanol sering dipakai sebagai bahan bakar
mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga
berbahaya. Ragi dapat meracuni dirinya sendiri jika
konsentrasi etanol mencapai 13% (Hal ini menjelaskan kadar
maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi seperti
anggur).
Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan satu contoh fermentasi yang
berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini biasa dilakukan
oleh bakteri asam cuka (Acetobacter) dengan substrat etanol. Jika
diberikan oksigen yang cukup, bakteri-bakteri ini dapat memproduksi cuka dari bermacam-macam bahan makanan yang beralkohol. Bahan makanan yang biasa digunakan yaitu sari buah apel, anggur,
biji-bijian fermentasi, malt, beras, atau bubur kentang. Dari proses
fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol. Secara umum reaksi kimia yang terfasilitasi oleh bakteri ini adalah:
