Respirasi Aerob

Respirasi Aerob – Ketika kami menghirup udara, yang kami terima dan masuk ke dalam tubuh adalah oksigen. Tapi kenapa disaat kami menghembuskan nafas yang nampak itu jadi karbon dioksida? Ternyata yang sebabkan ini berjalan adalah metabolisme yang ada di dalam tubuh kita. Selain karbon dioksida, metabolisme juga menghasilkan molekul air dan Adenosina Trifosfat atau ATP yang mampu diproses melalui sistem yang bernama respirasi aerob.

Respirasi sel adalah sistem di mana energi yang tersimpan dalam glukosa dilepas oleh sel-sel. Respirasi sel berjalan dalam beraneka tahap. Ini berjalan pada manusia, tanaman, hewan dan lebih-lebih dalam bakteri mikroskopis. Mesin pernapasan terdapat di sel-sel tubuh. Selama respirasi sel, energi dari glukosa dilepas dengan adanya oksigen. Proses ini secara ilmiah dikenal sebagai respirasi aerobik. Respirasi anaerobik berjalan tanpa adanya oksigen.

Respirasi kerap disebut juga katabolisme merupakan sistem pemecahan bahan organik menjadi bahan anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik). Energi yang terlepas berikut digunakan untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk semua kesibukan kehidupan.

Respirasi adalah suatu sistem pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui sistem kimia dengan memanfaatkan oksigen. Respirasi mampu juga disimpulkan sebagai reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi.

Energi ini digunakan untuk kesibukan sel dan kehidupan tumbuhan layaknya sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan, perkembangan. Energi kimia yang dihasilkan dari sistem respirasi adealah energi kimia dalam bentuk ATP atu senyawa berenergi tinggi lainnya (NADH dan FADH). Respirasi juga menghasilkan karbondioksida yang berperan pada keseimbangan karbon di alam.

Respirasi pada tumbuhan berjalan siang dan malam sebab cahaya bukan merupakan syarat. Jadi sistem respirasi selalu berjalan sepanjang sementara sepanjang tumbuhan hidup.

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan keadaan aerobik agar dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam kuantitas besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang siap digunakan, yakni ATP.

Perbedaan pada respirasi aerob dan respirasi anaerob mampu dijabarkan sebagai berikut:

  • Respirasi Aerob : Umum berjalan pada semua makhluk hidup juga tumbuhan, berjalan seumur hidup, energi yang dihasilkan besar, tidak merugikan tumbuhan, membutuhkan oksigen, hasil akhir berupa karbondioksida dan uap air.
  • Respirasi Anaerob : Hanya berjalan dalam keadaan khusus, berupa sementara (hanya pada fase spesifik saja), energi yang dihasilkan kecil, jikalau berjalan tetap menerus bakal menghasilkan senyawa yang berupa racun bagi tumbuhan, tidak membutuhkan oksigen, hasil akhirnya berupa alkohol atau asam laktat dan karbondioksida.

4 Tahap Mekanisme Respirasi Aerob

Reaksi respirasi (disebut juga oksidasi biologis) suatu karbohidrat, andaikan glukosa, berjalan dalam empat tahapan, yaitu

1. Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi kimia yang mengubah gula heksosa, biasanya glukosa, menjadi asam piruvat. Reaksi glikolisis berjalan di dalam sitoplasme sel dan tidak membutuhkan adanya oksigen. Glikolisis mampu dibagi dalam dua fase utama, yaitu:

  • Fase Persiapan (Glukosa diubah menjadi dua senyawa tiga karbon)
    Pada fase ini pertama sekali glukosa difosforilasi oleh ATP dan enzim heksokinase membentuk glukosa-6-fosfat dan ADP. Reaksi seterusnya melibatkan pergantian gula aldosa menjadi gula ketosa. Reaksi ini dikatalis oleh enzim fosfoglukoisomerase dan sebabkan pergantian glukosa-6-fosfat yang difosforilasi oleh ATP dan enzim fosfofruktokinase menghasilkan fruktosa-1,6-difosfat dan ADP.
  • Fase Oksidasi (Senyawa tiga karbon diubah menjadi asam piruvat)
    Dua senyawa gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi 1,3-difosfogliserat. Reaksi ini melibatkan penambahan fosfat anorganik pada karbon pertama dan reduksi NAD menjadi NADH2 yang dibantu oleh enzim fosfogliseraldehida dehidrogenase.

2. Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Dekarboksilasi oksidatif piruvat adalah reaksi pada yang menghasilkan asetil-CoA. Dekarboksilasi oksidatif piruvat adalah sistem pengubahan asam piruvat yang dihasilkan pada langkah akhir glikolisis menjadi senyawa asetil-CoA, yang jikalau direaksikan dengan asam oksaloasetat bakal masuk ke dalam siklus krebs.

Reaksi berjalan pada membran luar mitokondria. Reaksi ini terlampau kompleks dan membutuhkan sebagian kofaktor dan suatu kompleks enzim. Langkah pertama adalah pembentukan suatu kompleks pada TPP dan piruvat diikuti dengan dekarboksilasi asam piruvat.

Pada cara kedua, unit asetaldehida yang tertinggal setelah dekarboksilasi, bereaksi dengan asam lipoat membentuk kompleks asetil-asam lipoat. Asam lipoat tereduksi dan aldehida dioksidasi menjadi asam yang membentuk suatu tioster dengan asam lipoat.

Pada cara ketiga, berjalan pelepasan gugus asetil dari asam lipoat ke CoASH, hasil reaksinya adalah asetil-ScoA dan asam lipoat tereduksi. Langkah terakhir, adalah regenerasi asam lipoat dengan memindahkan elektron dari asam lipoat tereduksi ke NAD.

Reaksi paling akhir ini penting agar suplai asam lipoat teroksidasi secara berkesinambungan selalu ada untuk pembentukan asetil-SCoA dari asam piruvat. Pada reaksi ini dihasilkan dua molekul asetil-CoA, energi sebanyak 2 NADH2, dan 2 CO2.

3. Siklus Krebs
Siklus krebs (daur asam sitrat atau daur trikarboksilat) merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi karbondioksida dan air dan juga sejumlah energi kimia. Asetil-CoA merupakan mata rantai penghubung pada glikolisis dan siklus krebs. Reaksi ini berjalan di dalam matriks mitokondria. Siklus krebs berjalan dalam 2 fase utama :

  • Fase Pembentukan Asam Sitrat
    Reaksi pertama siklus krebs adalah kondensasi asetil-CoA denga asam oksaloasetat (asam dikarboksilat berkarbon empat) membentuk asam sitrat (asam dikarboksilat berkarbon enam) dan melepaskan koenzim A (CoSH) dengan perlindungan enzim kondensasi sitrat.
  • Fase Regenerasi Asam Oksaloasetat
    Hidrasi asam sirat oleh enzim akonitase membentuk asam sis-akonitat. Dengan reaksi yang sama, asam sis-akonitat diubah menjadi asam isositrat. Reaksi seterusnya adalah asam isositrat diubah menjadi asam oksalosuksinat dengan perlindungan enzim isositrat dehidrogenase dan NAD atau NADP yang pada akhirnya membentuk NADH2 atau NADPH2.

4. Transpor Elektron dan Fosforilasi Oksidatif
Proses glikolisis dan siklus krebs menghasilkan energi yang tersimpan dalam bentuk NADH dan FADH. Untuk menghasilkan ATP dibutuhkan sistem transpor elektron. Transpor elektron ini berjalan di dalam membran mitokondria sebelah dalam.

Walaupun dalam reaksi ini bakal diserap O2 dan dihasilkan H2O, namun NADH dan FADH tidak mampu bereksi segera dengan oksigen dan molekul air tersebut. Elektron yang terlibat ditransfer melalui sebagian senyawa perantara sebelum H2O dibentuk.

Senyawa-senyawa ini membentuk sistem pengangkutan elektron pada mitokondria. Pengangkutan elektron berjalan mulai dari senyawa perantara yang secara termodifikasi sukar direduksi (senyawa dengan potensial reduksi negatif) menuju senyawa yang mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk terima elektron (senyawa dengan potensial reduksi yang lebih tinggi atau lebih-lebih positif).

Oksigen mempunyai kecenderungan tertinggi untuk terima elektron. Setiap senyawa pembawa elektron dalam sistem ini hanya terima elektron dari senyawa pembawa lainnya yang letaknya berdekatan dengannya. Senyawa-senyawa pembawa elektron ini tersusun secara terbaris pada bagian dalam membran mitokondria. Pada setiap mitokondria terdapat ribuan sistem pengangkutan elektron.