Metabolisme Respirasi Seluler Glikolisis, Daur Krebs Dan Transpor Elektron
Metabolisme Respirasi Seluler Glikolisis, Daur Krebs Dan Transpor Elektron - Respirasi merupakan salah satu contoh proses katabolisme, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Zat sumber energi dalam tubuh organisme terdiri atas zat - zat organik, seperti karbohidrat, lemak, protein , asam amino dan lain - lain.
Dari proses kimia yang memerlukan oksigen tersebut, zat - zat organik diuraikan menjadi karbondioksida dan air dengan membebaskan sejumlah energi yang akan digunakan untuk berbagai aktivitas kehidupan. Reaksi kimia respirasi merupakan kebalikan dari reaksi kimia fotosintesis. Jika zat sumber energinya adalah glukosa, reaksi kimia respirasi dapat disederhanakan sebagai berikut.
Sebenarnya, reaksi penguraian zat sumber energi (C6, H12, O6) menjadi CO2+, H2O2 sejumlah energi tersebut merupakan rangkaian proses reaksi kimia yang kompleks. Secara sederhana reaksi kimia tersebut dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu glikolisis, daur Krebs, dan transpor elektron respirasi.
Glikolisis
Glikolisis berlangsung dalam sitosol (sitoplasma sel). Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai tiga atom C. Asam piruvat mempunyai bentuk ionisasi berupa piruvat.
Dalam jalur Glikolisis mempunyai sepuluh proses reaksi yang dikatalisis oleh enzim tertentu. Sepuluh proses reaksi yang berlangsung dapat dibagi menjadi dua fase. Rangkaian proses reaksi pertama sampai dengan kelima merupakan fase envestasi energi dan lima proses reaksi berikutnya termasuk fase pembelanjaan energi.
Secara sederhana, proses glikolisis adalah sebagai berikut :
- Pemindahan gugus fosfat dari ATP ke atom karbon nomor 6 dari glukosa sehingga terbentuk senyawa glukosa 6 fosfat. Senyawa ini memperoleh energi bebas yang dilepaskan oleh pelepasan gugus fosfat dari ATP.
- Glukosa 6 fosfat dikatalisis oleh enzim menjadi senyawa fruktosa 6 fosfat. ATP lainya memindahkan gugus P kedua kalinya kepada atom karbon nomor 1 sehingga dihasilkan senyawa fruktosa 6 fosfat berarti menambah kandungan energinya.
- Pemecahan secara ensimatik dari fruktosa 1.6 bifosfat menjadi 2 senyawa beatom C tiga buah, yaitu dihidroksiasetonfosfat dan 3-fosfogliseraldehid atau PGAL.
Dalam glikolisis ini, setiap molekul glukosa sebenarnya akan menghasilkan empat molekul ATP, tetapi dua molekul yang terbentuk digunakan untuk beberapa reaksi kimia yang bersifat endergonik.
Daur Krebs
Daur krebs melengkapi oksidasi penghasil energi dari molekul organik. Glikolisis membebaskan energi kurang dari seperempat bagian yang terkandung dalam glukosa sebagian besar energi masih tersimpan dalam dua molekul piruvat.
Apabila ada molekul oksigen maka piruvat akan masuk ke daur Krebs di dalam matriks mitokondria. Sebelum masuk ke daur Krebs, piruvat diubah menjadi suatu asetil-koensim A atau acetil CoA melalui reaksi - reaksi transisi dalam matriks. Reaksi - reaksi transisi yang menghubungkan antara glikolisis dengan daur Krebs memiliki tiga tahap, yaitu sebagai berikut:
- 2 Molekul piruvat hasil glikolisis dari setiap molekul glukosa akan melepaskan gugus kaboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit kandungan energi dengan membebaskan molekul karbondioksida.
- 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron yang terekstrasi menjadi NAD+, dan energi disimpan dalam bentuk NADH.
- Koenzim A (suatu senyawa yang mengandung sulfur berasal dari vitamin B), diikat oleh asetat dengan ikataan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif. Hasil reaksi transisi berupa asetil-koenzim A yang siap memberikan astetatnya ke dalam daur Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut.
Selama reaksi transisi, satu molekul glukosa menghasilkan 2 NADH. Secara sederhana, proses reaksi transisi adalah sebagai berikut.
Transpor Elektron
Sistem transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron merupakan rangkaian reaksi yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Reaksi ini diawali saat NADH dan FADH memberikan H+ dan elektron pada sistem transpor.
Hipotesis transpor elektron ini dikemukakan oleh Peter Mitchell. Rangkaian reaksi transpor elektron ini sangat kompleks, tetapi molekul yang berperan adalah NADH dan FAD. Selain itu, molekul lain yang ikut berperan adalah molekul oksigen, senyawa Q (Ubiquinone), enzim - enzim sitokrom b, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, dan sitokrom a3.
Vitamin B1 (tiamin) berperan dalam transformasi dari piruvat menjadi asetil-KoA dan selanjutnya memasuki siklus asam sitrat. Tiamin berfungsi sebagai koenzim pada beberapa reaksi enzimatik yang melibatkan pemindahan gugus aldehid dari molekul donor ke molekul penerima.
Pada reaksi tersebut, tiamin pirifosfat berperan sebagai senyawa antara yang membawa gugus aldehid yang terikat secara kovalen dengan cincin tiazol. Misalnya, reaksi yang dikatalisis oleh piruvat dekarboksilase, yang merupakan langkah penting dalam katabolisme glukosa. Dengan demikian, tiamin berperan dalam metabolisme pembentukan energi.
Kebutuhan tiamin sebagai koenzim sebanding dengan peningkatan metabolisme karbohidrat. Produksi energi akan meningkat, jika terjadi peningkatan asupan karbohidrat. Bila konsumsi karbohidrat konstan, tidak akan terjadi peningkatan energi, walaupun tiamin pirifosfta ditingkatkan.
Elektron berenergi pertama - tama berasal dari NADH kemudian ditransfer ke FADH. Dari FADH, elektron ditransfer ke koenzim Q kemudian ke sitokrom b, c dan a. Selanjutnya, elektron dari sitokrom a disampaikan ke O. Molekul O2 menangkap elektron dari sitokrom a kemudian berikatan dengan H dari lingkungan.
Ikatan dengan H membentuk molekul air sebagai hasil sampingan respirasi. Selain itu, hasil sampingan lain yang berupa karbondioksida diangkut ke alat pernapasan untuk dikeluarkan.
Hasil utama dari respirasi adalah energi. Energi tersebut akan digunakan untuk membuat ATP, yang selanjutnya akan digunakan untuk proses hidup yang selalu memerlukan energi. Energi terbesar yang dihasilkan oleh proses respirasi berawak dari reaksi transpor elektron.
Secara sederhana jumlah ATP yang dihasilkan oleh seluruh proses respirasi sel meliputi tiga tahap, yaitu : glikolisis, daur Krebs dan transpor elektron.
Demikian Metabolisme Respirasi Seluler Glikolisis, Daur Krebs Dan Transpor Elektron Semoga bermanfaat.