Tahapan Respirasi Aerob, Skema, dan Enzim yang Berperan dalam Prosesnya

Tahapan Respirasi Aerob, Skema, dan Enzim yang Berperan dalam Prosesnya - Respirasi aerob adalah proses respirasi yang dilakukan untuk mengubah glukosa dan senyawa organik lainnya menjadi energi dalam bentuk adenosine triphosphate (ATP) dengan bantuan oksigen sebagai  katalisator atau akseptor elektronnya. Respirasi aerob mencakup proses pernapasan. Jika pada tingkat organisme ia terjadi pada paru-paru, pada tingkat sel ia terjadi di mitokondria. Respirasi aerob sendiri terjadi melalui serangkaian tahapan atau proses panjang. Nah, di kesempatan artikel ini kami akan membahas tentang proses tahapan respirasi aerob tersebut lengkap dengan skemanya.

Tahapan Respirasi Aerob

Pada proses respirasi aerob, semua senyawa organik, baik itu karbohidrat, protein, maupun lemak dioksidasi menjadi bentuk karbondioksida, air, dan energi sebagaimana rumus berikut : C6H12O6 + 6O2 ---> 6H2O + 6CO2 + energi. Nah, hasil dari respirasi ini sebagian digunakan untuk sumber tenaga (aktivitas) dan sebagian lainnya dibuang sebagai zat sisa. Pada manusia, karbondioksida dan air dibuang melalui sistem pernapasan, urine, dan keringat. [Baca : Proses Pembentukan Urine]

Adapun dalam proses mengubah senyawa organik menjadi energi terdapat beberapa tahapan yang dilalui dalam metabolisme sel. Tahapan-tahapan respirasi aerob tersebut yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfer elektron. Ketiga tahapan tersebut akan kami jelaskan pengertian dan prosesnya sebagaimana berikut:

1. Tahap Glikolisis

Tahapan pertama respirasi aerob dimulai dengan proses glikolisis. Glikolisis adalah reaksi anaerobik (tidak butuh oksigen) yang terjadi pada sitosol sel. Proses glikolisis adalah reaksi pemecahan glukosa menjadi 2 ATP dan 2 NADH yang nantinya akan digunakan dalam proses respirasi aerobik di siklus krebs.

Dalam prosesnya sendiri, glikoslisis diawali dengan tahapan berikut:

1. Dengan bantuan enzim heksokinase, terjadi penambahan gugus fosfat dari ATP pada molekul glukosa sehingga terbentuklah glukosa 6-fosfat.
2. Dengan bantuan enzim fosfoglukoisomerase Glukosa 6-fosfat tersebut kemudian diubah menjadi isomer fruktosa 6-fosfat.
3. Dengan bantuan enzim Fosfofruktokinase gugus fosfat dari ATP ditransfer ke glukosa 6-fosfat dan menghasilkan fruktosa 1,6 bisfosfat.
4. Dengan bantuan enzim Aldolase, fruktosa 1,6 bisfosfat dipecah menjadi 2 molekul gula yang berbeda yaitu, gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dan dihidroksiaseton.
5. Pada tahap ini, PGAL akan terpisah menjadi substrat glikolisis berikutnya, sementara dihidroksiaseton 
6. Dengan bantuan enzim Triosafosfat dehidrogenase, elektron dan H+ pindah dari substrat gliseraldehid fosfat menuju NAD+ kemudian terbentuklah 2 NADH dan 1,3-bifosfogliserat.
7. Dengan bantuan enzim fosfogliserokinase, kelompok fosfat 1,3-bifosfogliserat ditransfer ke ADP. Pada tahap ini, 1 molekul glukosa menghasilkan 2 molekul ATP dan senyawa 3-fosfogliserat.
8. Dengan bantuan enzim fosfogliseromutase, Gugus fosfat 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat.
9. Dengan bantuan enzim enolase, 2-fosfogliserat kemudian melepaskan molekul air (H2O) sehingga terbentuklah fosfoenol piruvat kinase (PEP).
10. Dengan bantuan enzim Piruvat kinase, fosfoenol piruvat kinase mentransfer gugus fosfat dan menghasilkan asam piruvat  dan 2 ATP lagi yang digunakan untuk siklus glikolisis selanjutnya.

2. Tahap Siklus Krebs

Setelah melalui glikolisis, saat ini terdapat 3 material bahan yang terbentuk, yaitu 2 molekul asam pirufat, 2 NADH, dan 2 ATP. Ketiga material bahan tersebut digunakan dalam tahapan respirasi aerob selanjutnya, yakni siklus krebs.

Untuk asam piruvat, mereka akan dikirim dari sitoplasma menuju mitokondria. Asam piruvat pada mitokondria diubah menjadi asetil koenzim A melalui reaksi dekarboksilasi oksidatif. Aseteil koenzim A tersebut memasuki siklus asam sitrat pada mitokondria yang kemudian setiap 1 molekul Aseteil koenzim A menghasilkan 4 NADH, 1 GTP (setara 2 ATP), 1 FADH, CO2, dan H2O. CO2 dan H2O dibuang melalui mekanisme eksresi sementara zat lainnya memasuki tahapan respirasi aerob selanjutnya, yakni tahap transfer elektron.

3. Tahap Transfer Elektron

Transfer elektron terjadi dalam ruang intermembran pada mitokondria. Pada tahapan respirasi aerob inilah oksigen benar-benar digunakan dalam menghasilkan ATP yang lebih banyak.

Dari glikolisis dan siklus krebs, saat ini terdapat 4 ATP yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa, yakni 2 dari glikolisis dan 2 dari GTP pada siklus krebs. Selain ATP, terdapat pula 2 FADH dan 10 NADH yang dihasilkan dari glikolisis sebanyak 2 NADH, reaksi dekarboksilasi oksidatif (tahap transisi) sebanyak 2 NADH, dan akhir siklus krebs sebanyak 6 NADH. Kesemua zat ini akan terlibat dalam tahap transfer elektron yang menghasilkan sejumlah ATP yang lebih banyak lagi.

Reaksi pertama, NADH akan mentransfer sepasang elektron ke molekul FP atau Flapoprotein. Flaporotein menjadi tereduksi, sementara NADH mengalami oksidasi dan menjadi NAD+.

Elektron dari flapoprotein akan bergerak menuju 6 akseptor elektron, yakni 6 akseptor protein dan 2 menjadi sitokrom A dan sitokrom A3. Kedua sitokrom terakhir ini adalah oksigen. 

Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH2 memasuki sistem reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebut mengalami penurunan energi yang digunakan untuk proses fosforilasi ADP menjadi ATP sehingga satu molekul NADH setara dengan 3 ATP dan satu molekul FADH2 setara dengan 2 ATP. Jadi setelah melalui proses dan tahapan respirasi aerob yang panjang, dapat disimpulkan bahwa satu molekul glukosa dapat menghasilkan total 34 molekul ATP.

Nah, demikianlah 3 tahapan respirasi aerob yang berlangsung dalam proses pembentukan energi menggunakan bantuan oksigen. Dengan disertai skema dan pembahasan tiap prosesnya, semoga penjelasan ini dapat dengan mudah dipahami. Semoga bermanfaat!

Tweet

Subscribe to receive free email updates: