Proses pernapasan tempat glukosa dioksidasi di dalam sel

Proses pernapasan pada makhluk hidup disebut juga dengan respirasi. Secara umum, respirasi adalah proses menghasilkan energi dengan memecah molekul kompleks menjadi lebih sederhana.

Dalam ilmu biologi, respirasi ini terbagi ke dalam dua bentuk, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Apakah yang dimaksud dengan respirasi aerob? Simak ulasan lengkapnya berikut ini.

Pengertian Respirasi Aerob

Merujuk buku Biologi Jilid 3 oleh Diah Aryulina dkk, respirasi aerob merupakan sebuah reaksi pemecahan senyawa glukosa yang memerlukan bantuan oksigen. Dalam respirasi ini, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir dalam pembentukan ATP (adenosin trisofat).

ATP ini merupakan energi yang digunakan oleh sel dalam tubuh makhluk hidup untuk menunjang pertumbuhan, gerak, transportasi, reproduksi, dan kegiatan yang lainnya. Respirasi ini akan berlangsung di dua tempat, yaitu sitoplasma dan mitokondria.

Berikut beberapa tahapan dalam respirasi aerob seperti dikutip dari buku Mudah dan Aktif Belajar Biologi oleh Rikky Firmansyah, dkk:

Pada proses ini terjadi pemecahan glukosa (6 atom karbon) menjadi asam piruvat (3 atom karbon). Glikolisis berlangsung di sitoplasma dalam dua jenis reaksi, Endergonik (membutuhkan ATP) dan Eksergonik (menghasilkan ATP). Pada tahap ini akan dihasilkan 2 ATP, 2 Asam Piruvat dan 2 NADH.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Proses dekarboksilasi oksidatif berlangsung di mitokondria, tepatnya pada matriks mitokondria. Pada reaksi ini, asam piruvat dikonversi menjadi gugus asetil (2C) yang bergabung dengan Co-enzim A untuk membentuk asetil Co-A dan melepaskan CO2. Reaksi ini terjadi dua kali untuk setiap 1 molekul glukosa.

Siklus ini juga sering disebut sebagai daur asam sitrat, dikarenakan pada tahapan ini dihasilkan senyawa awal berupa asam sitrat. Tempat berlangsungnya tahapan siklus krebs adalah di dalam matriks mitokondria.

Siklus krebs menghasilkan senyawa yang berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon untuk sintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia kerangka karbon, siklus krebs juga menghasilkan 3 NADH2, 1 FADH2, dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat.

Senyawa NADH dan FADH2 selanjutnya akan dioksidasi dalam sistem transfer elektron untuk menghasilkan ATP. Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan oksidasi 1 FADH2 menghasilkan 2 ATP. Berbeda dengan glikolisis, pembentukan ATP pada daur Krebs terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif.

4. Sistem Transfer Elektron

Tahap terakhir dari respirasi aerob adalah sistem transfer elektron. Sistem transfer elektron atau adalah tahap di mana terjadi pengubahan NADH dan FADH2 menjadi energi yang berbentuk ATP agar bisa digunakan oleh tubuh. Tempat berlangsungnya tahapan transpor elektron berada di bagian mitokondria, tepatnya di membran dalam (krista) mitokondria.

KOMPAS.com - Respirasi adalah proses menghasilkan energi dengan memecah molekul kompleks menjadi molekul yang sederhana sehingga bisa digunakan oleh sel.

Proses ini merupakan proses oksidasi. Biasanya hanya beberapa substrat yang dioksidasi sepenuhnya menjadi karbon dioksida, sedangkan sisanya digunakan dalam proses foto sintesis.

Respirasi yang dilakukan oleh organisme tingkat tinggi dapat berlangsung secara aerob dan anaerob.

Respirasi anaerob

Organisme akan mendahulukan respirasi aerob jika terdapat oksigen yang cukup. Namun, jika tidak ada oksigen yang cukup, maka akan terjadi respirasi anaerob. Hal ini disebabkan karena reaksi aerob menghasilkan lebih banyak energi.

Setiap tumbuhan memiliki mekanisme dan reaksi berbeda terhadap minimnya ketersediaan oksgen. Ada beberapa tanaman yang tidak bisa hidup sama sekali tanpa oksigen, misalnya jagung.

Sedangkan ada tanaman lain yang bisa bertahan hingga beberapa bulan tanpa oksigen, misalnya tanaman apel dan pear. Buahnya akan terus menghasilkan gas karbon dioksida. Ini pertanda ada respirasi anaerob di sana.

Baca juga: Proses Fotosintesis pada Tumbuhan

Respirasi aerob

Reaksi respirasi aerob terjadi ketika glukosa bertemu dengan oksigen, kemudian menghasilkan karbon monoksida, air, dan energi. Reaksi ini terjadi dalam empat tahapan sebagai berikut.

1. Glikolisis

Reaksi ini terjadi di dalam sitoplasma dan tidak memerlukan adanya oksigen. Glikolisis merupakan dasar dari terjadinya respirasi anaerob.

Pada glikolisis, satu molekul glukosa diubah menjadi dua molekul asam piruvat. Reaksi ini terjadi dalam dua fase, yaitu fase persiapan dan fase oksidasi. Hasil dari reaksi glikolisis dari satu molekul glukosa adalah dua molekul asam piruvat dan dua molekul ATP.

2. Dekarboksilasi oksidatif piruvat

Pada proses sebelumnya, terjadi glikolisis karena tidak ada oksigen. Namun, jika terdapat cukup oksigen, maka akan terjadi dekarboksilasi oksidatif. Proses ini mengubah asam piruvat menjadi asetil-KoA.

Dekarboksilasi oksidatif piruvat ini terjadi di dalam mitokondria. Reaksi ini sangat kompleks dan membutuhkan beberapa kofaktor dari suatu kompleks enzim.

3. Daur sitrat

Senyawa asetil-KoA yang dihasilkan pada tahap dekarboksilasi oksidatif piruvat diuraikan kembali menjadi karbon dioksida. proses ini disebut daur sitrat karena senyawa C yang pertama kali dibentuk di dalam daur ini adalah asam sitrat.

Daur ini disebut juga dengan daur Krebs berdasarkan nama penemunya, yaitu Sir Hans Krebs. Selain itu, daur ini juga dikenal dengan nama daur asam trikarboksilat karena di dalam daur ini terdapat asam dengan tiga gugus karboksil.

4. Oksidasi terminal

Molekul hidrogen yang dihasilkan pada tahap 1 sampai 3 akan berubah menjadi air. Proses ini terjadi melalui rantai sistem redoks, yaitu sistem transpor elektron yang sangat panjang. Energi yang dibebaskan oleh transpor elektron ini digunakan untuk pembentukan ATP.