Ada empat tahapan respirasi aerob yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transpor elektron. Setiap tahapan respirasi aerob menghasilkan produk yang dibutuhkan sel-sel dalam tubuh makhluk hidup.

Respirasi aerob

sendiri adalah proses pernapasan yang membutuhkan oksigen (O2). Oksigen pada respirasi aerob berperan dalam menangkap elektron
(akseptor elektron)
yang kemudian akan bereaksi dengan ion hidrogen dan menghasilkan air (H2O).

Lokasi terjadinya respirasi aerob berada di dua tempat yaitu

sitoplasma

dan

mitokondria
. Sitoplasma menjadi tempat berlangsungnya tahapan glikolisis, sementara mitokondria menjadi tempat berlangsungnya tahapan dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transpor elektron.


Baca Juga: Perbedaan Struktur Sel Hewan dan Tumbuhan

Respirasi adalah proses dekomposisi atau penguraian senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Dalam proses respirasi terjadi proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi yang digunakan untuk menjalankan fungsi hidup.

Pada proses dekomposisi dapat berlangsung dengan oksigen

(respirasi aerob)

maupun berlangsung dengan tidak menggunakan oksigen

(respirasi anaerob)
.

Bagaimana proses yang terjadi pada masing-masing tahapan respirasi aerob? Apa produk yang dihasilkan di setiap tahapan respirasi aerob? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan empat tahapan respirasi aerob di bawah.

Table of Contents

  • 1. Glikolisis
  • 2. Dekarboksilasi Oksidatif (DO)
  • 3. Siklus Krebs
  • 4. Sistem Transpor Elektron

1.
Glikolisis

Tahapan respirasi aerob yang pertama adalah

glikolisis

yaitu proses pemecahan glukosa (senyawa dengan 6 atom karbon) menjadi asam piruvat (senyawa dengan 3 atom karbon). Proses glikolisis terjadi di

sitoplasma

dalam dua reaksi yaitu endergonik (membutuhkan ATP) dan Eksergonik (menghasilkan ATP). Secara ringkas, tahapan respirasi aerob untuk glikolisis diberikan seperti bagan berikut.

Glikolisis

Glukosa adalah monomer dari karbohidrat yaitu monosakarida atau karbohidrat yang paling sederhana. Glukosa akan mengikat 1 fosfat dari ATP (Adenosin Trifosfat) sehingga berubah menjadi ADP
(Adenosine Difosfat)
menjadi Glukosa 6 Fosfat. Selanjutnya, glukosa 6 Fosfat akan mengalami isomerasi menjadi Fruktosa 6 Fosfat yang kemudian akan mengikat 1 fosfat dari ATP dan berubah menjadi fruktosa 1.6 difosfat. Setiap pengikatan 1 fosfat akan merubah ATP menjadi ADP.

Fruktosa 1.6 difosfat kemudian dipecah menjadi 2 senyawa PGAL
(Fosfogliseraldehid)
yang membentuk senyawa BPGA (Bifosfogliseraldehid), proses ini menghasilkan NADH
(Nikotinamida Adenosine Dinukleotida Hidrogen). NADH merupakan bentuk energi yang dapat berubah menjadi ATP, di mana NADH berasal dari NAD+
(Nikotinamida Adenosin Dinukleotida).

Selanjutnya, BPGA membentuk senyawa PGA diubah menjadi asam piruvat. Pada proses ini, BPGA kehilangan 1 fosfat yang kemudian bergabung dengan ADP sehingga menjadi ATP.

PGA kemudian akan diubah menjadi asam piruvat yang tidak mengandung fosfat, di mana fosfatnya bergabung dengan ADP dan membentuk ATP.

Baca :   Contoh Soal Bilangan Cacah Kelas 6


Kesimpulan tahapan glikolisis:

  • Tempat terjadi glikolisis: sitoplasma
  • Substrat : 1 molekul glukosa
  • Hasil tahapan glikolisis: 2 ATP (pada keadaan normal) atau 3 ATP (pada keadaan sedang aktif tumbuh/stres), 2 asam piruvat, dan 2 NADH

2.
Dekarboksilasi Oksidatif
(DO)


Dekarboksilasi oksidatif (DO)

adalah tahapan reaksi aerob berupa reaksi kimia yang menyebabkan hilangnya gugus karboksil dan melepaskan karbondioksida (CO2) dari suatu senyawa. DO disebut juga

reaksi antara

karena DO merupakan reaksi sebelum masuk ke Siklus Krebs.

Bentuk senyawa yang diproses pada tahapan respirasi aerob untuk proses dekarboksilasi oksidatif adalah asam piruvat. Tempat terjadinya proses DO berada pada mitokondria, tepatnya pada matriks mitokondria.

Singkatnya, tahapan respirasi aerob pada proses DO adalah perubahan piruvat menjadi asetil KoA yang sesuai diagram berikut.

Dekarboksilasi Oksidatif

Bahan dasar dari DO adalah 2 Asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis. Pada tahapan DO, proses yang terjadi adalah mengubah asam piruvat menjadi Asetil Ko – A. Pada tahapan glikolisis, jumlah satu senyawa glukosa menghasilkan 2 asam piruvat, akibatnya akan terbentuk pula 2 asetil Ko – A.

Pada proses DO membutuhkan koenzim-A yang akan menghasilkan 2 NADH dari NAD+.

Proses diawali dari reaksi melepaskan satu karbon dan dua atom oksigen dari asam piruvat menjadi karbondioksida. Tersisa dua atom karbon yang akan beraksi dengan koenzim A dan membentuk Asetil ko–A. Koenzim A adalah suatu senyawa yang mengandung sulfur yang berasal dari vitamin B.


Kesimpulan dari tahapan Dekarboksilasi Oksidatif
(DO)
:

  • Tempat terjadi DO: matriks mitokondria
  • Substrat : 2 asam piruvat
  • Hasil tahapan DO: 2 asetil ko – A, 2 karbondioksida, dan 2 NADH

3.
Siklus Krebs

Siklus/Daur Krebs disebut juga sebagai daur asam sitrat karena pada tahapan respirasi aerob ini menghasilkan senyawa awal berupa asam sitrat. Hasil dari daur Krebs adalah menghasilkan senyawa yang berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon bagi sintesis senyawa lain, 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP untuk

setiap

satu asam piruvat.

Diketahui bahwa input substrat pada tahapan respirasi aerob siklus krebs adalah 2 setil ko-A untuk setiap satu molekul senyawa glukosa. sehingga hasil dari siklus krebs pada tahapan respirasi aerob adalah 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH2.

Siklus Krebs

Tempat berlangsungnya tahapan siklus krebs berada di dalam

matriks mitokondria
. Proses siklus krebs diawali dari sebuah senyawa oksaloasetat 4C yang bereaksi dengan asetil ko-A dari tahapan sebelumnya (dekarboksilasi oksidatif) menghasilkan asam sitrat 6C. Kemudian terjadi perubahan isomer dari asam sitrat 6C menjadi isositrat 6C.

Isositrat 6C diubah menjadi asam α – ketoglutarat 5C, di mana pada prosesnya menghasilkan 2 NADH yang berasal dari NAD+. Pada proses ini terjadi pengeluaran atom karbon (C) dalam bentuk CO2.

Selanjutnya, asam A – ketoglutarat 5C akan diubah menjadi senyawa berikutnya yang menghasilkan NADH dari NAD+. Pada proses ini juga terjadi hasil pengeluaran 1 atom karbon dalam bentuk CO2. Senyawa yang terbentuk dari proses ini adalah suksinil 4C.

Baca :   Model Kerah Baju Kerja Wanita Modern

Senyawa suksinil 4C kemudian akan diubah menjadi suksinat 4C dan menghasilkan GTP
(Guanosin Trifosfat)
dari GDP
(Guanosin Difosfat). Proses yang terjadi ini sama dengan pengubahan ADP menjadi ATP.

Berikutnya akan terbentuk senyawa fumarat 4C. Dari proses ini menghasilkan FADH2
(Flavin Adenin Dinukleotida Hidrogen)
dari FAD+
(Flavin Adenin Dinukleotida). FADH2
adalah bentuk energi yang belum bisa digunakan oleh tubuh, untuk bisa digunakan oleh tubuh perlu diubah menjadi ATP pada tahapan berikutnya yaitu

transpor elektron
.

Senyawa Fumarat 4C akan diubah menjadi senyawa Malat 4C yang kemudian akan diubah menjadi Oksaloasetat. Pada tahapan perubahan senyawa Malat 4C menjadi Oksaloasetat 4C menghasilkan NADH dari NAD+.

Seperti dengan FADH2, NADH2
juga merupakan bentuk energi yang belum bisa digunakan oleh tubuh. Agar dapat digunakan oleh tubuh perlu diubah menjadi ATP pada tahapan transpor elektron.


Kesimpulan dari tahapan siklus krebs:

  • Tempat terjadi siklus krebs: matriks mitokondria
  • Substrat : 2 asetil ko – A
  • Hasil tahapan siklus krebs: 2 ATP, 4 CO2, 6 NADH dan 2 FADH

Baca Juga: Praktikum Biologi ~ Cara Kerja Paru – Paru

Selanjutnya, tahapan respirasi aerob akan masuk pada tahapan terakhir yaitu transpor elektron. Proses yang terjadi pada tahapan transpor elektron adalah mengubah senyawa NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada 3 tahapan respirasi aerob sebelumnya menjadi ATP. Bentuk produk ATP inilah yang dapat digunakan oleh tubuh untuk melakukan berbagai aktivitas.

4.
Sistem Transpor Elektron

Transpor elektron disebut juga sebagai

fosforilasi oksidatif

adalah tahap pengubahan NADH dan FADH2
menjadi energi dalam bentuk ATP agar dapat digunakan oleh tubuh. Tempat terjadinya tahapan transpor elektron berada di bagian mitokondria, tepatnya di

membran dalam (krista)

mitokondria.

Bentuk membran dalam mitokondria (krista) yang terdiri atas suatu rantai pembawa elektron yang tersusun dari NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Bentuk membran dalam mitokondria jika diperbesar akan menjadi seperti gambar berikut.

Membran Dalam Mitokondria (Krista)

Proses yang terjadi pada tahapan respirasi aerob untuk transpor elektron sesuai dengan diagram berikut.

Sistem Transpor Elektron

Tahapan respirasi aerob untuk transpor elektron terdiri atas perubahan NADH menjadi ATP dan FADH2
menjadi ATP.


Perubahan NADH menjadi ATP
:
Proses diawali dari NADH diuraikan menjadi NAD+
yang membuat elektron hasil dari reaksi makan masuk ke kompleks protein 1 kemudian dikirim ke koenzim Q. Saat elektron melewati kompleks protein 1 akan dikeluarkan 1 atom hidrogen.

Elektron dari koenzim Q dibawa melewati kompleks protein 3 ke sitokrom C. Saat melewati kompleks protein 3, akan dikeluarkan 1 atom hidrogen.

Kemudian dari sitokrom C, elektron akan dibawa ke matriks mitokondria melalui kompleks protein 4. Saat elektron melewati kompleks protein 4 akan mengeluarkan 1 atom hidrogen lagi.

Baca :   Beli Bunga Tulip Di Jakarta

Setiap ion hidrogen yang dihasilkan akan dibawa masuk ke dalam matriks mitokondria melewati ATP ase. Setiap 1 atom hidrogen yang masuk akan mengubah 1 ADP menjadi 1 ATP. Pada akhirnya, untuk setiap

1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP.

Kemudian, elektron akan bereaksi dengan ion hidrogen dan ditangkap oleh oksigen dan menghasilkan molekul air atau H2O. Oksigen disini berperan sebagai
aseptor elektron/penangkap elektron terakhir.


Pengubahan


FADH2
menjadi ATP

:
Pertama, FADH2
diuraikan menjadi FAD+
kemudian elektron masuk ke kompleks protein 2 yang diteruskan menuju koenzim Q dan berikutnya menuju ke sitokrom C. Saat melewati kompleks protein 3, dikeluarkan 1 ion hidrogen.

Berikutnya, elektron dari sitokrom C dibawa ke matriks mitokondria melalui kompleks protein 4. Pada saat melewati kompleks protein 4 juga dikeluarkan 1 atom hidrogen.

Setiap atom hidrogen yang terbentuk kemudian akan masuk ke ATPase yang mengubah ADP menjadi ATP. Jadi, untuk setiap 1 molekul FADH2
akan menghasilkan 2 ATP.

Kemudian, elektron pada matriks mitokondria akan bereaksi dengan ion hidrogen/ H+
dan ditangkap oksigen menghasilkan air/H2O.


Berupa jumlah ATP yang dihasilkan pada tahapan transpor elektron?

Jumlah ATP yang dihasilkan pada tahapan transpor elektron dihitung dari banyaknya NADH dan FADH2. Di mana kedua produk tersebut dapat dikonversi ke dalam bentuk ATP dengan nilai 1 NADH = 3 ATP dan 1 FADH2
= 2 ATP.

  • Jumlah NADH yang dihasilkan pada tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs:
    Glikolisis:
    2 NADH

    Dekarboksilasi Oksidatif:
    2 NADH

    Siklus Krebs:
    6 NADH
  • Jadi, total NADH sama dengan 2 + 2 + 6 = 10 NADH (1 NADH = 3 ATP) yang sama dengan 30 ATP.

Sementara FADH2
yang dihasilkan pada tahapan sebelumnya hanya dihasilkan pada siklus krebs dengan jumlah 2 FADH2. Jadi, jumlah FADH2
yang dihasilkan adalah 2 yang sama dengan 4 ATP.

Sehingga, seluruh ATP yang dihasilkan pada tahapan transpor elektron adalah 34 ATP.


Kesimpulan dari tahapan transpor elektron:

  • Tempat terjadi transpor elektron: membran dalam mitokondria (krista)
  • Substrat : 10 NADH, 2 FADH2
  • Hasil tahapan transpor elektron: 34 ATP, 6 molekul air (H2O)

Baca Juga: Pembelahan Sel Mitosis dan Meiosis

Pada akhirnya, dapat dikatakan bahwa reaksi yang terjadi pada respirasi aerob mengubah glukosa dan oksigen menjadi CO2, H2O dan energi, di mana energi yang dihasilkan berupa 38 ATP.


Respirasi Aerob:

C6H12O6
+ 6 O2
→ 6 CO2
+ 6 H2O + 38 ATP

Tabel 4 tahapan respirasi aerob berikut mungkin akan membantu sobat idschool dalam mengingat proses yang terjadi dan hasil dari masing-masing tahapan pada respirasi aerob.

Tabel Hasil 4 Tahapan Respirasi Aerob

Demikian tadi bahasan mengenai 4 tahapan respirasi aerob yang meliputi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan sistem transpor elektron. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Sistem Pernapasan pada Manusia