Selasa, 29 Mei 2012
Pengertian Respirasi
Respirasi disebut juga sebagai suatu proses
pembebasan energi yang tersimpan dalam sumber energi dengan menggunakan
oksigen. Atau juga respirasi merupakan suatu proses dimana molekul glukosa
diuraikan menjadi CO2 + H2O dan Energi (ATP).
Proses Respirasi ada 4 tahapan, yaitu:
1. Glikolisis
2. Dekarboksilasi Oksidatif
3. Siklus Krebs
4. Rantai Transpor Elektron
Proses Respirasi ada 4 tahapan, yaitu:
1. Glikolisis
2. Dekarboksilasi Oksidatif
3. Siklus Krebs
4. Rantai Transpor Elektron
a. Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi
yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C
dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif
ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke
siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria.
Tahap ini
merupakan tahap dimana proses bergabungnya asam piruvat dengan koenzim A
membentuk Asetil koenzim A (Ko-A) dan melepaskan 1 molekul CO2
Ciri - ciri Dekarboksilasi Oksidatif:
1. Terjadi reaksi antara Asam Piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)
2. Berlangsung secara aerob
3. Terjadi di Matriks Mitokondria
4. Menghasilkan: 2 molekul Asetil ko-A, 2 molekul CO2, 2 molekul NADH2.
Ciri - ciri Dekarboksilasi Oksidatif:
1. Terjadi reaksi antara Asam Piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)
2. Berlangsung secara aerob
3. Terjadi di Matriks Mitokondria
4. Menghasilkan: 2 molekul Asetil ko-A, 2 molekul CO2, 2 molekul NADH2.
Selama reaksi transisi ini, satu
molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi
glikolisis menghasilkan 2
molekul NADH.
b.
Siklus Krebs
Siklus Krebs adalah salah satu
rangkaian daur asam sitrat (daur Asam Trikarboksilat).
Mari kita lihat lebih detail mengenai siklus Krebs, langkah demi langkah.
Sebelum masuk ke siklus Krebs, 1 molekul piruvat akan diubah menjadi Asetil-CoA
dengan bantuan enzim Pyruvate Dehidrogenase. Pada proses tersebut, satu molekul
CO2 dan satu atom H akan dilepaskan dari piruvat, serta satu molekul CoA
(coenzym A) akan ditambahkan. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ dan menghasilkan
NADH. Asetil-CoA kemudian masuk ke dalam siklus Krebs dengan langkah sebagai
berikut:
- Asetil
akan dilepaskan dari Asetil-CoA, kemudian digabungkan ke oksaloasetat
untuk membentuk sitrat dengan penambahan air. Proses tersebut dikatalisasi
oleh enzim citrate synthase.
- Sitrat
kemudian diubah menjadi isositrat dengan bantuan enzim acotinase.
- Isositrat
akan diubah menjadi alfa-ketoglutarat dengan melepaskan satu molekul CO2
dan satu atom H. Atom H akan ditangkap oleh NAD+ untuk membentuk NADH.
Proses tersebut dikatalisasi oleh enzim isocitrate dehydrogenase.
- Alfa-ketoglutarat
kemudian diubah menjadi suksinil-CoA dengan melepaskan satu molekul CO2
dan satu atom H serta menempelkan satu molekul CoA. Atom H akan ditangkap
oleh NAD+ untuk membentuk NADH. Enzim yang berperan adalah
alpha-ketoglutarate dehydrogenase.
- Suksinil-CoA
lalu diubah menjadi suksinat oleh enzim Succinyl-CoA synthetase. Pada
proses ini molekul CoA akan dilepaskan, selain itu terdapat satu atom P
yang ikut dalam reaksi dan kemudian akan ditangkap oleh ADP untuk
membentuk ATP.
- Langkah
selanjutnya adalah perubahan suksinat menjadi Fumarat oleh enzim succinate
dehydrogenase. Dua atom H akan dilepaskan dan ditangkap oleh FAD+ untuk
membentuk FADH2.
- Fumarat
lalu diubah menjadi malat oleh fumarase dengan penambahan air.
- Malat
kemudian akan diubah kembali menjadi oksaloasetat oleh enzim malate
dehydrogenase. Satu atom H dilepaskan pada proses tersebut dan ditangkap
oleh NAD+ untuk membentuk NADH.
Hasil akhir dari siklus Krebs saja dari 1 molekul piruvat adalah 3 molekul
NADH, 1 molekul FADH2, dan 1 molekul ATP. Namun kalau ditambah NADH yang
dihasilkan pada perubahan piruvat menjadi asetil-CoA, maka total NADH yang dihasilkan
adalah 4 molekul.
d. Transpor
Elektron
Transpor elektron merupakan suatu rantai yang terjadi di dalam membran mitokondria bagian dalam (Krista mitokondria) yang berakhir setelah elektron bersama-sama dengan H+ menuju dan berakhir membentuk H2O (air).
Transpor elektron merupakan suatu rantai yang terjadi di dalam membran mitokondria bagian dalam (Krista mitokondria) yang berakhir setelah elektron bersama-sama dengan H+ menuju dan berakhir membentuk H2O (air).
- Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami
oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi
ini ditransfer ke koenzim Q.
- Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan
elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi
ATP.
- Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b.
Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+.
- Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom
c.
- Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi
sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan
ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP.
- Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan
ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron.
- Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh
sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam
rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron.
- Setelah menerima elektron dari sitokrom a,
oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi
koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O).
- Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi
menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus
fosfat organik menjadi ATP.
- Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada
transpor elektron yang menghasilkan ATP.
- Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs,
telah dihasilkan NADH sebanyak 10 dan FADH2 2 molekul.
- Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul
NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi
berikut.
- Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3
ATP
- Dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi
FADH2.
- Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan
kira-kira 34 ATP.
- Ditambah dari hasil Glikolisis (2ATP) dan
siklus Krebs (2 ATP), maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler
menghasilkan total 38 ATP
- Jadi dari satu molekul glukosa menghasilkan
total 38 ATP.
- Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk
melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler
adalah 36 ATP
1.
terdapat akseptor Elektron terakhir berupa O2 yang membentuk H2O
[Elektron (e-) + H+ + O2 → H2O]
[Elektron (e-) + H+ + O2 → H2O]
2.
berlangsung secara aerob
3.
terjadi di krista mitokondria
4.
terdapat beberapa faktor yang
berperan penting, yaitu:
a. Akseptor Elektron, yaitu: NADH2, FADH2, O2
b. Koenzim Q
c. Sitokrom oksidasi a, b, c
a. Akseptor Elektron, yaitu: NADH2, FADH2, O2
b. Koenzim Q
c. Sitokrom oksidasi a, b, c
5.
terjadi perombakan NADH2 dan FADH2 menjadi ATP,
dengan:
a. 1 NADH dirombak menjadi 3 ATP
a. 1 NADH dirombak menjadi 3 ATP
b.1 FADH dirombak menjadi 2 ATP
6.
menghasilkan:
a. 12 molekul H2O
b. 34 molekul ATP yang diperoleh dari perombakan:
1) 2 NADH2 dari Glikolisis = 2 x 3 ATP = 6 ATP
2) 2 NADH2 dari Dekarboksilasi Oksidatif = 2 x 3 ATP = 6 ATP
3) 6 NADH2 dari Siklus Krebs = 6 x 3 ATP = 18 ATP
4) 2 FADH2 dari Siklus Krebs = 2 x 2 ATP = 4 ATP
a. 12 molekul H2O
b. 34 molekul ATP yang diperoleh dari perombakan:
1) 2 NADH2 dari Glikolisis = 2 x 3 ATP = 6 ATP
2) 2 NADH2 dari Dekarboksilasi Oksidatif = 2 x 3 ATP = 6 ATP
3) 6 NADH2 dari Siklus Krebs = 6 x 3 ATP = 18 ATP
4) 2 FADH2 dari Siklus Krebs = 2 x 2 ATP = 4 ATP
Total ATP yang
terbentuk pada proses respirasi adalah 38 ATP (2 ATP dari Glikolisis, 2 ATP
dari Siklus Krebs, dan 34 ATP dari Transpor Elektron).
e. Fosforilasi oksidatif
Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan
metabolisme yang
menggunakan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan adenosina
trifosfat (ATP).
Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis
nutrien, hampir semuanya menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP. Lintasan ini sangat
umum digunakan karena ia merupakan cara yang sangat efisien untuk melepaskan
energi, dibandingkan dengan proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik.
Rantai transpor elektron
dalam mitokondria
merupakan tempat terjadinya fosforilasi oksidatif pada eukariota.
NADH dan suksinat yang dihasilkan pada siklus
asam sitrat dioksidasi, melepaskan energi untuk
digunakan oleh ATP sintase.
Selama fosforilasi
oksidatif, elektron ditransfer dari pendonor
elektron ke penerima elektron melalui reaksi
redoks. Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk
ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh
serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria, manakala
pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel.
Enzim-enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein utama
terlibat dalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak
enzim-enzim berbeda yang terlibat.
Energi yang dilepaskan oleh perpindahan
elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan untuk mentranspor
proton melewati membran dalam mitokondria. Proses ini disebut kemiosmosis. Transpor ini
menghasilkan energi potensial dalam bentuk gradien pH dan potensial
listrik di sepanjang membran ini. Energi yang tersimpan dalam bentuk ini
dimanfaatkan dengan cara mengijinkan proton mengalir balik melewati membran
melalui enzim yang disebut ATP
sintase. Enzim ini menggunakan energi seperti ini untuk menghasilkan ATP dari adenosina
difosfat (ADP) melalui reaksi fosforilasi. Reaksi ini didorong oleh aliran proton,
yang mendorong rotasi salah satu bagian enzim.
Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian
vital metabolisme, ia menghasilkan spesi oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen
peroksida. Hal ini dapat mengakibatkan pembentukan radikal
bebas, merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga menyebabkan penuaan. Enzim-enzim
yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak
obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas
enzim.
Tabel berikut menjelaskan perhitungan
pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi.
|
Proses
|
ATP
|
NADH
|
FADH
|
|
Glikolisis
Dekarboksilasi oksidatif Daur Krebs Rantai transpor elektron |
2
- 2 34 |
2
2 6 - |
-
- 2 - |
|
Total
|
38
|
10
|
2
|
2. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RESPIRASI
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat di bedakan menjadi dua bagian yakni
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi dapat di bedakan menjadi dua bagian yakni
a. Faktor
dalam sel itu sendiri
1. Jumlah plasma dalam sel. Jaringan-jaringan meristematis muda yang mana sel-selnya masih penuh dengan plasma biasanya mempunyai kecepatan respirasi yang lebih besar dari pada jaringan-jaringan yang lebih tua dimana jumlah plasmanya sudah lebih sedikit.
2. Struktur fisikokimia dari protoplasma, misalnya tentang sifat hidratasi dari protoplasma.
3. Banyaknya enzim-enzim respirasi yang ada dalam plasma
4. Jumlah substrat respirasi dalam sel
Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula.
1. Jumlah plasma dalam sel. Jaringan-jaringan meristematis muda yang mana sel-selnya masih penuh dengan plasma biasanya mempunyai kecepatan respirasi yang lebih besar dari pada jaringan-jaringan yang lebih tua dimana jumlah plasmanya sudah lebih sedikit.
2. Struktur fisikokimia dari protoplasma, misalnya tentang sifat hidratasi dari protoplasma.
3. Banyaknya enzim-enzim respirasi yang ada dalam plasma
4. Jumlah substrat respirasi dalam sel
Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula.
b. Faktor
di luar sel
1. Suhu
Pada umumnya dalam batas-batas tertentu kenaikan suhu menyebabkan pula kenaikan kecepatan respirasi. laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10 oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
2. Kadar O2 udara
Pengaruh kadar O2 dalam atmosfir terhadap kecepatan respirasi akan berbeda-beda tergantung pada jaringan dan lama perlakuan, tetapi meskipun demikian makin tinggi kadar O2 di atmosfir maka makin tinggi kecepatan respirasi
3. Kadar air dalam jaringan
Pada umumnya dengan naiknya kadar air dalam jaringan kecepatan respirasi juga akan meningkat. Ini nampak jelas pada biji yang dikecambahkan
4. Cahaya
Cahaya dapat meningkatkan respirasi pada jaringan tanaman yang berklorofil karena cahaya berpengaruh pada tersedianya substrat respirasi yang dihasilkan dari proses fotosintesa.
1. Suhu
Pada umumnya dalam batas-batas tertentu kenaikan suhu menyebabkan pula kenaikan kecepatan respirasi. laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10 oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
2. Kadar O2 udara
Pengaruh kadar O2 dalam atmosfir terhadap kecepatan respirasi akan berbeda-beda tergantung pada jaringan dan lama perlakuan, tetapi meskipun demikian makin tinggi kadar O2 di atmosfir maka makin tinggi kecepatan respirasi
3. Kadar air dalam jaringan
Pada umumnya dengan naiknya kadar air dalam jaringan kecepatan respirasi juga akan meningkat. Ini nampak jelas pada biji yang dikecambahkan
4. Cahaya
Cahaya dapat meningkatkan respirasi pada jaringan tanaman yang berklorofil karena cahaya berpengaruh pada tersedianya substrat respirasi yang dihasilkan dari proses fotosintesa.
KESIMPULAN :
Respirasi Sel yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam
sumber energi dengan menggunakan oksigen. Atau juga respirasi merupakan suatu
proses dimana molekul glukosa diuraikan menjadi CO2 + H2O dan Energi (ATP).
Proses Respirasi ada 4
tahapan, yaitu:
1. Glikolisis
2. Dekarboksilasi Oksidatif
3. Siklus Krebs
4. Rantai Transpor Elektron
1. Glikolisis
2. Dekarboksilasi Oksidatif
3. Siklus Krebs
4. Rantai Transpor Elektron
ü
Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang
beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil
koenzim-A (asetil ko-A).
ü
Siklus Krebs adalah salah satu rangkaian daur asam sitrat (daur Asam
Trikarboksilat).
ü
Transpor elektron merupakan suatu rantai yang terjadi di dalam membran
mitokondria bagian dalam (Krista mitokondria) yang berakhir setelah elektron
bersama-sama dengan H+ menuju dan berakhir membentuk H2O (air).
Faktor-faktor
yang mempengaruhi respirasi dapat di bedakan menjadi dua bagian yakni:
Faktor dalam sel itu sendiri dan faktor dari luar sel.
DAFTAR PUSTAKA
Murray,K,Robert.2009. Biokimia
HARPER Edisi 27. Jakarta: EGC
Yatim, Wildan. 2003, Biologi
Modern Biologi Sel. Bandung: Tarsito
Subscribe to:
Posting Komentar (Atom)
0 komentar:
Posting Komentar