Metabolisme (bag. 3)

RESPIRASI SEL (SUATU KATABOLISME)

Di dalam setiap sel hidup terjadi proses metabolism. Salah satu proses tersbut adalah katabolisme. Katabolisme disebut pula disimilasi, karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.


Respirasi sel berlangsung di dalam mitokondria melalui proses glikolisis, yakni proses pengubahan atom C6 menjadi C3. Dilanjutkan dengan proses dekarboksilasi oksidatif yang mengubah senyawa C3 menjadi senyawa C2 dan C1 (CO2). Kemudian daur krebs mengubah senyawa C2 menjadi senyawa C1(CO2¬). Pada setiap tingkatan ini dihasilkan energi berupa ATP (Adenosine Tri Phosphat) dan Hidrogen. Hidrogen yang berenergi bergabung dengan akseptor hidrogen untuk dibawa ke transfer elektron; energinya dilepaskan dan hidrogen diterima oleh O2 menjadi H2O.

Di dalam proses respirasi dihasilkan senyawa antara CO2 yang merupakan bahan dasar proses anabolisme. Di dalam proses respirasi sel bahan bakarnya adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut :

cahaya
C6H12O6 + 6CO2 ----------------> 6CO2 + 6H2O + 675 kal
klorofil

Dalam respirasi aerob. Gula heksosa mengalami pembongkaran dengan proses yang sangat panjang. Pertamakali glukosa sebagai bahan dasar mengalami fosfolarisasi, yaitu proses penambahan fosfat kepada molekul – molekul glukosa hingga menjadi fruktosa -1, 6 – difosfat. Pada fosforilasi , ATP dan ADP memgang peranan penting sebagai pengisi fosfat. Adapun pengubahan fruktosa – 1 , 6 – dipospat hingga akhirnya menjadi CO2 dan H2O dapat dibagi menjadi empat tahap , yaitu glikolisis, reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif), siklus krebs, dan transfer elektron.

1. Glikolisis
Adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP.
Sifat-sifat glikolisis adalah:
a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob
b. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat (ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)
c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lainnya.

Glukosa sebagai substrat dalam respirasi aerob (maupun anaerob) diperoleh dari hasil fotosintesis.diawali dengan penambahan satu fosfat oleh ATPO terhadap glukosa, sehingga terbentuk glukosa – 6 fosfat dan ATP menyusut menjadi ADP . peristiwa ini disebut fosfolirasi yang berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase dan ion Mg++ hasil akhir dari fosfolirasi berupa fruktosa-1, 6-difosfat dan dari sinilah dimulai glikolisis.

- Glikolisis dimulai dari perubahan fruktosa -1, 6-difosfat yang memiliki 6 buah atom C diubah menjadi 3-difosfogliseral-dehida (dengan 3 buah atom C) dan dihidroksi-aseton-fosfat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase.
- Dihidroksi aseton fosfat kemudian menjadi 3- fosfogliseraldehida juga dengan pertolongan enzim fosfitriosaisomerase.
- Selanjutnya fosfogliseraldehida bersenyawa dengan suatu asam fosfat (H3PO4) dan berubah menjadi 1,3 –disfosfogliseraldehida.
- 1,3 – difosfogliseraldehida berubah menjadi asam 1,3 –difosfogliserat dengan bantuan enzimdehidrogenase. Peristiwa ini terjadi karena adanya penambahan H2.
- Dengan bantuan enzim transfosforilase fosfogliserat serta ion – ion Mg++, asam 1,3-difosfogliserat kehilangan satu fosfat sehingga berubah menjadi asam – 3 – fosfogliserat.
- Selanjutnya asam – 3 – fosfogliserat menjadi asam – 2 – fosfogliserat karena pengaruh enzim fosfogliseromutase.
- Dengan pertolongan enzim enolase dan ion – ion Mg++, maka asam- 2-fosfofogliserat melepaskan H2O dan menjadi asam -2-fosfoenolpiruvat.

Perubahan terakhir dalam glikolisis adalah pelepasan satu fosfat dari asam-2-fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat. Enzim transfosforilase fosfopiruvat dan ion – ion Mg++ membantu proses ini sedang ADP meningkat menjadi ATP.

2. Reaksi Antara
Setelah glikolisis terjadi reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif), yaitu pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan 2NADH2 yang reaksinya adalah :

2NAD --> 2NADH2
2(C3H4O3) --------------------> 2(C2H3O)–KoA + 2CO2
Asam Piruvat Asetil KoA

Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs.

3. Siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)

Pada siklus krebs ini terjadi di matriks mitokondria. Asetil KoA diubah menjadi KoA. Asetil KoA bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. KoA dilepaskan sehingga memungkinkan untuk mengambil fragmen 2C lain dari asam piruvat.



Pembentukan asam sitrat terjadi diawal siklus krebs , sementara itu sisa dua karbon dari glukosa dilepaskan sebagai CO2. Selama terjadi pembentukan-pembentukan, energi yang dibutuhkan dilepaskan untuk menggabungkan fosfat denga ADP membentuk molekul ATP.

Pada siklus krebs, pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi, sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs.
Perlu diingat bahwa tiap-tiap proses melepaskan atom hidrogen yang ditranspor ke sistem transport elektron oleh molekul pembawa.


4. Sistem transpor elektron

Pada sistem transpor electron berlangsung pengepakan energy dari glukosa menjadi ATP.
Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2dan NADH diubah menjadi elektorn dan proton.
Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor electron yang terakhir , setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 ATP.

Jadi total ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut:
Secara tidak langsung secara Lewat sistem transport elektron langsung
Glikolisis 2 NADH2 = 6 ATP 2 ATP
Reaksi antara 2 NADH2 = 6 ATP
Siklus Krebs 6 NADH2 = 18 ATP 2 ATP
2 FADH2 = 4 ATP
---------------- -------
34 ATP 4 ATP


5. Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi aerob adalah suatu proses pernapasan yang membutuhkan iksigen dari udara.
Ada beberapa tumbuhan yang kegiatan respirasinya menurun bila konsentrasi oksigen di udara dibawah normal, misalnya bayam, wortel dan bebrapa tumbuhan lainnya.
Respirasi anaerob dapat pula disebut fermentasi atau respirasi intramolekul. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu mendapatkan energi. Hanya saja energi yang dihasilkan jauh lebih sedikit dari respirasi aerob.

Perhatikan reaksi dibawah ini!
Respirasi aerob :
C6H12O6 ------> 6CO2 + 6H2O + 675 kal + 38 ATP
Respiasi anaerob:
C6H12O6 ------> 2C2H5OH + 2CO2 + 21 kal + 2 ATP

Pernapasan anaerob dapat berlangsung didalam udara bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang disediakan di udara. Fermentasi sering pula disebut sebagai peragian alkohol atau alkoholisasi. Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil proses glikolisis merupakan substrat.

Respirasi anaerob dapat menghasilkan dua alternatif produk zat, yaitu alkohol/etanol atau asam laktat. Perhatikan gambar berikut.


Referensi gambar: http://lh6.ggpht.com


Referensi gambar: http://yalun.files.wordpress.com