Katabolisme Respirasi Tiga Tahap Pokok Rentetan Reaksi Kimia

Katabolisme Respirasi Tiga Tahap Pokok Rentetan Reaksi Kimia - Tinjauan dari segi evolusi menunjukan bahwa organisme yang pertama di bumi ini adalah organisme heterotrof. Disebut demikian karena organisme tersebut menggunakan zat organik yang berada dalam keadaan bebas di sekitarya sebagai sumber energi yang diperlukan untuk memenuhi proses biologik di dalam sel - sel tubuh.

Cara organisme heterotrof memperoleh zat - zat organik yang diperlukan bermacam - macam, antara lain secara simbiosis, baik yang sifatnya mutualistik, komensalistik, maupun parasitik, namum ada pula yang hidup dari sisa - sisa atau bagian tubuh organisme yang telah mati, seperti pemakan bangkai.

Organisme yang tergolong produsen, misalnya tumbuhan hijau yang dapat mengadakan fotosintesis, tergolong sebagai organisme ototrof yang dapat menyediakan sendiri energi bagi keperluan hidupnya dan juga bagi organisme lain.

Pada saat atmosfer purba mulai miskin atau sedikit mengandung oksigen, organisme pada saat itu memperoleh energi dengan cara oksidasi, tetapi dengan cara fermentasi. Proses fermentasi menghasilkan oksigen maka dalam perkembangan evolusi selanjutnya jumlah oksigen di atmosfer bumi meningkat.

Proses pembebasan energi dari sumber energi dalam tubuh organisme dilakukan dengan cara respirasi, yaitu dengan bantuan oksigen. Berikut diuraikan tentang respirasi dan fermentasi. Dalam hal ini respirasi didahulukan karena terjadi pada sebagian besar organisme, terutama organisme tingkat tinggi.

Respirasi 

Respirasi adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam sumber energi, melalui peristiwa kimia dengan menggunakan oksigen. Respirasi sel meliputi proses enzim didalam sel dimana di mana molekul karbohidrat, asam lemak dan asam amino diubah atau diuraikan menjadi karbondioksida dan air dengan konservasi energi biologik yang bermakna.

Proses kimia yang ditandai dengan rentetan reaksi kimia, dapat dibedakan menjadi tiga tahap pokok, yaitu peristiwa glikolisis, peristiwa kimia siklik yang disebut siklus Krebs, serta transpor elektron respiratori.

Reaksi respirasi yang sebenarnya merupakan penjumlahan rangkaian reaksi kimia, adalah kebalikan dari reaksi fotosintesis. Pada hakikatnya proses kimia yang menyangkut respirasi adalah kompleks. Reaksi yang sederhana adalah :

C₆H₁₂O₆ -------> 6 H₂O + 6CO₂ + Energi

• Peristiwan Glikolisis

Pada dasarnya peristiwa glikolisis adalah peristiwa pengubahan molekul sumber energi. Dalam hal ini glukosa (6 atom C) diubah menjadi molekul yang lebih sederhana, yaitu asa, piruvat  (3 atom C). Prosesnya panjang, terdiri atas 10 langkah.

- 2 molekul asam piruvat

- 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi, dan

- 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa

Sebenarnya untuk setiap molekul glukosa dapat dihasilkan empat molekul ATP tetapi dua molekul digunakan untuk beberapa reaksi kimia. Dari kesepuluh langkah pemecahan glukosa tersebut, dua diantaranya  bersifat enedergonik, dan menggunakan dua molekul ATP.

• Siklus Krebs

Rentetan perisuwa kimia yang terjadi pada siklus. Krebs cukup kompleks seperti urutan berikut.

• Asam piruvat yang beradal dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus Krebs setelah bereaksi dengan NAD⁺ (nikotinamide adenine dinucleotida) dan Ko - enzim A atau Ko-A (Co-A) membentuk senyawa asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini CO₂ dan NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C adalah sari 3C (asam piruvat) menjadi 2C asetil Ko-A.
• Peristiwa berikutnya adalah reaksi antara asetil-Ko A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) dan terjadilah asam sitrat (6C). Dalam peristiwa  ini KoA dibebaskan kembali.

• Reaksi berikut adalah antara asam nitrat (6C) dengan NAD⁺ dan membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO₂.
• Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asam suksinat (4C) setelah bereaksi dengan NAD⁺ dan membebaskan NADH, CO₂, dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik.
• Asam suksinat yang terbentuk kemudian akan bereaksi dengan FAD (flavin adenine dinucleoitide) dan membentuk asam malat (4C) dengan membebaskan FADH₂.
• Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD⁺ dan membentuk asam oksalo asetat (4C) dengan membebaskan NADH karena asam oksalo asetat akan kembali bereaksi dengan asetil Ko-A seperti pada langkah ke 2 di atas.

• Rantai Transportasi, Elektron Respiratori

Transpor elektron terjadi di dalam mitokondria, dan berakhir setelah elektron bersama - sama dengan H⁺ menuju dan akhirnya bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H₂O. 

Reaksinya kompleks, tetapi dalam hal ini yang berperan penting adalah NADH, FAD dan molekul - molekul khusus yang berperan dalam respirasi, seperti Flavo protein, Ko-enzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom c₁,  c, a dan a₃.

Elektron berenergi pertama - tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMAN (falvine mono nucleotode) dan selanjutnya ke Q, sitokrom c₁, c, a, b, dan a₃, elektron disampaikan ke O, molekul O₂ menangkap elektron dari a₃, dan selanjutnya berikatan dengan H yang diambil dari lingkungan sekitarnya sehingga terjadi reaksi yang membentuk H₂O.

Secara sederhana reaksinya 24e⁻ + 24H⁺ + 6 O₂  ----------->  12 H₂O.

Jadi hasil akhir proses ini adalah terbentuknya H₂O sebagai hasil sampingan respirasi.

Reaksi respirasi :

C₆H₁₂O₆ -------> 6 H₂O + 6CO₂ + Energi

Apakah dalam rantai transportasi elektron, CO₂ juga dihasilkan sebagai produk sampingan? Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru - paru pada peristiwa pernapasan hewan tingkat tinggi.

Yang utama dalam proses katabolisme adalah proses pembebasan energi yang berupa ATP, dan kemudian ATP dipergunakan untuk memenuhi proses hidup yang selalu memerlukan energi. Dalam ringkasan berikut dapat dimengerti bahwa reaksi kimia yang paling penting adalah reaksi yang menyangkut transpor elektron.

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut diringkas sebagai berikut. 

 

Semoga bermanfaat.

Bagikan Artikel ini