Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Widget Atas Posting

Tahapan Respirasi Aerob : Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs, dan Transpor Elektron

Reaksi respirasi aerob melibatkan penggunaan oksigen. Secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut.

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + 6CO2 + Energi (ATP dan panas) 

Reaksi kimia pada respirasi aerob dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif (reaksi transisi/ reaksi antara), siklus krebs (siklus asam sitrat), dan rantai transpor elektron. 

Glikolisis 

Glikolisis (penguraian gula) adalah reaksi pengubahan bahan bakar organik (glukosa/gula berkarbon-6) menjadi dua molekul asam piruvat (asam berkarbon-3). Reaksi glikolisis terjadi di sitosol (di luar mitokondria). Pada glikolisis, setiap 1 molekul glukosa menghasilkan 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH (nikotinamide adenine dinucleotide H), 2 molekul ATP, dan 2 molekul H2O. Sebenarnya, setiap satu molekul glukosa menghasilkan 4 ATP, tetapi 2 molekul ATP diperlukan kembali dalam reaksi. Reaksi yang menghasilkan ATP bersifat eksergonik. Sementara itu, reaksi yang membutuhkan ATP bersifat endergonik. NADH merupakan NAD+ yang tereduksi dengan penambahan 1 atom hidrogen. Glikolisis tidak memerlukan O2. Bahan bakar selain glukosa, misalnya fruktosa, galaktosa, dan lemak dapat mengalami glikolisis dengan bantuan enzim-enzim tertentu.

Glikolisis terdiri atas 10 tahapan berikut.

a. Fosforilasi glukosa, terjadi pemindahan gugus fosfat dari ATP ke glukosa pada atom C nomor 6 sehingga membentuk glukosa-6-fosfat. Senyawa ini akan memperoleh energi bebas dari penguraian ATP menjadi ADP dengan bantuan enzim heksokinase. 

b. Glukosa-6-fosfat dikatalisis oleh enzim fosfoglukoisomerase sehingga terbentuk isomer fruktosa-6-fosfat.

c. Fruktosa-6-fosfat mengikat fosfat yang dilepaskan ATP menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat. Senyawa ini mendapat energi bebas dari penguraian ATP menjadi ADP untuk kedua kalianya.

d. Enzim andolase menguraikan fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi dua senyawa beratom 3 C, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida fosfat (PGAL).

e. Enzim mengatalisis perubahan bolak-balik (reversible) antara kedua gula beratom 3 C tersebut, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida  fosfat (PGAL). 

f. Gliseraldehida fosfat dioksidasi oleh transfer elektron sehingga H+ ditambahkan ke NAD+ yang membentuk NADH. Reaksi berlangsung secara eksergonik. Energi yang dilepaskan kemudian digunakan untuk mengikat gugus fosfat yang selalu ada dalam sitosol sehingga terbentuk 1,3-bisfosfogliserat.

g. Gugus fosfat ditransfer ke ADP sehingga menghasilkan ATP. Sementara itu, gula berubah menjadi 3-fosfogliserat.

h. Enzim fosfogliseromutase merelokasi/memindahkan gugus fosfat sehingga terbentuk 2-fosfogliserat.

i. Enzim enolase membentuk ikatan ganda dalam substrat dengan cara mengekstraksi molekul air membentuk fosfoenolpiruvat (PEP).

j. Reaksi terakhir glikolisis ini menghasilkan ATP dengan mentransfer gugus fosfat dari PEP ke ADP sehingga fosfoenolpiruvat (PEP) berubah menjadi asam piruvat (beratom 3 C). 


Dekarboksilasi Oksidatif (Reaksi Transisi) 

Dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi diantara glikolisis dan siklus Krebs, yaitu reaksi pengubahan molekul asam piruvat (beratom 3 C) menjadi asetil ko-A (beratom 2 C). Reaksi ini terjadi di dalam matriks mitokondria. Asam piruvat bereaksi dengan NAD+ (nikotinamide adenine dinucleotide) dan ko-A ( koenzim A) membentuk senyawa asetil ko-A. Reaksi tersebut akan menghasilkan 2 asetil ko-A dan 2 NADH serta melepaskan 2 CO2


Siklus Krebs ( Siklus Asam Sitrat) 

Reaksi pada siklus Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Siklus Krebs menggunakan nama Sir Hans Adolf Krebs, ilmuwan Jerman-Inggris yang mengemukakan siklus ini pada tahun 1927. Siklus Krebs berlangsung dalam delapan tahapan reaksi. Hasil akhir siklus Krebs, yaitu 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, dan 4 CO2 . 

Siklus Krebs terdiri atas 8 tahapan sebagai berikut.

a. Asetil ko-A masuk ke siklus Krebs dengan melepaskan ko-A. Dua atom karbonnya berikatan dengan asam oksaloasetat (4 C) membentuk asam sitrat (6 C).

b. Satu molekul air (H2O) di keluarkan dan satu molekul air yang lainnya ditambahkan kembali sehingga asam sitrat (6 C) membentuk isomernya menjadi asam isositrat (6 C). 

c. Asam isositrat melepaskan gugus karboksil  (COO-) dalam bentuk CO2 dan memberikan atom hidrogen beserta elektronnya kepada NAD+ untuk membentuk NADH. Sementara itu, asam isositrat (6 C) berubah menjadi asam α ketoglutarat (5 C).

d. Asam α ketoglutarat (5 C) berikatan dengan ko-A membentuk senyawa antara suksinil ko-A membentuk senyawa antara suksinil ko-A (beratom 4 C) dengan melepaskan CO2 dan memberikan atom hidrogen beserta elektronya kepada NAD+ untuk membentuk NADH kembali. 

e. Fosforilasi tingkat substrat dimulai dengan dilepaskannya kembali ko-A sehingga membantu pengikatan fosfat (P) oleh GDP (guanosin difosfat) menjadi GTP (guanosin difosfat). GTP ini serupa dengan ATP jika menyumbangkan satu gugus fosfat ke ADP. Senyawa antara suksinil ko-A berubah menjadi asam suksinat (4 C).

f. Asam suksinat memindahkan 2 atom hidrogen dan elektronya kepada FAD+ (Flavin adenine dinucleotide) untuk membentuk FADH2. Asam suksinat berubah menjadi asam fumarat (4 C).

g. Asam fumarat berikatan dengan H2O membentuk asam malat. 

h. Asam malat mentransfer kembali atom H dan elektronnya ke NAD+ sehingga terbentuk NADH dan asam malat dan berubah menjadi asam oksaloasitat (4 C) yang akan digunakan dalam siklus Krebs selanjutnya.


Rantai Transpor Elektron

Rantai transpor elektron terjadi di bagian krista (membran dalam mitokondria). Pada rantai transpor elektron, NADH dan FADH2 yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs akan membebaskan energi tinggi pada saat melepaskan elektron dan H+. 

Mekanisme rantai transpr elektron sebagai berikut.

a. NADH yang dihasilkan pada glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs, melepaskan e- + H+ menjadi NAD+ . NAD+ masuk kembali siklus reaksi.

b. Elektron (e-) dari NADH ditransfer ke FMN (flavin mononucleotide) kemudian ke Fe+S (protein besi sulfur).

c. FADH2 yang dihasilkan pada siklus Krebs melepaskan 2e- + 2H+ menjadi FAD+. FAD+ masuk kembali ke siklus Krebs. 

d. e- dari FADH2 ditransfer ke Fe+S (protein besi sulfur).

e. e- dari Fe+S ditransfer secara berturut-turut ke Q (ubikuinon/koenzim).

f. Elektron dari Q selanjutnya ditransfer ke cyt (sitikrom), yaitu secara berurutan cyt b, Fe+S, cyt c1, cyt c, cyt a, cyt a3. Sitokrom mempunyai gugus heme dengan empat cincin organik yang mengelilingi atom besi tunggal. Atom besi inilah yang memindahkan elektron.

g. Tahap terakhir, cyt a3 mentransfer elektronnya ke oksigen, kemudian oksigen (½ O2) menangkap 2H+ sehingga terbentuklah H2O (air).

h. Setiap perpindahan elektron akan dilepaskan energi akan digunakan oleh ADP utuk mengikat Pi sehingga terbentuklah ATP.

Dalam reaksi redoks, senyawa-senyawa mentransfer atau melepas elektron dalam kedaan teroksidasi, tetapi ketika menangkap elektron dalam keadaan tereduksi.

Dalam pembentukan ATP diperlukan enzim ATP sintase. Enzim ini berkerja seperti pompa ion. Sumber daya ATP sintase berasal dari perbedaan  konsentrasi H+ pada sisi yang berlawanan dari membran dalam mitokondria. Satu molekul NADH menghasilkan energi sebesar 3 ATP, sedangkan FADH2 menghasilkan energi yang lebih kecil  atau sebesar 2 ATP, karena FADH2 menambahkan elektronnya ke rantai transfor elektron pada tingkat yang lebih rendah dari NADH.

Perhitungan jumlah total ATP yang dihasilkan pada respirasi aerob dapat dijelaskan dalam tabel, yaitu 38 ATP. Angka tersebut merupakan dugaan hasil ATP maksimum dari satu molekul glukosa, sebab sebagian ATP digunakan untuk gaya gerak penyerapan asam piruvat oleh mitikondria dari sitoplasma. Penguraian ATP menjadi ADP dan Pi akan menghasilkan energi sebanyak 7,3 kkal. Oksidasi sempurna satu molekul gula dapat menghasilkan energi sebanyak 686 kkal. Jadi, efisiensi respirasi aerob diperkirakan sebesar (7,3 x 38)/686  atau 40%. Energi sisanya hilang sebagai panas untuk mempertahankan suhu tubuh (37 o C).

tahapan respirasi aerob: glikolisisi dekarboksilasi oksidatif siklus krebs transpor elektron


Jadi, jumlah total ATP pada respirasi aerob = 4 + 34 = 38 ATP keterangan: 1 NADH = 3 ATP dan 1 FADH2 = 2 ATP


Post a Comment for "Tahapan Respirasi Aerob : Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs, dan Transpor Elektron"