Daftar isi
Respirasi merupakan proses untuk menghasilkan energi dengan cara memecah molekul-molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana. Pada tumbuhan, proses respirasi dapat dilakukan melalui teknik aerob dan ada pula yang menggunakan teknik anaerob.
Umumnya proses respirasi pada tumbuhan berhubungan erat dengan proses fotosintesis. Maka dari itu, pada artikel kali ini kita akan membahas tentang salah satu cara bernapas tumbuhan yaitu respirasi aerob.
Pengertian Respirasi Aerob
Sebelum melangkah lebih lanjut, kamu perlu mengetahui terlebih dahulu apa itu respirasi aerob. Perlu diketahui, respirasi biasanya memecah molekul gula sederhana menjadi beberapa komponen seperti karbon dioksida, uap air dan energi.
Proses ini juga biasa disebut dengan proses oksidasi di mana hanya beberapa substrat saja yang dioksidasi sepenuhnya menjadi karbon dioksida. Sementara sisa substrat lainnya dipakai dalam proses fotosintesis.
Respirasi aerob merupakan cara bernapas yang memerlukan bantuan oksigen bebas untuk menjalankan proses respirasi. Kemudian proses respirasi aerob akan menghasilkan karbon monoksida, air dan energi. Respirasi aerob berlangsung di dalam mitokondria.
Ciri-ciri Respirasi Aerob
Adapun ciri-ciri respirasi aerob adalah sebagai berikut:
- Memerlukan oksigen
Oksigen adalah komponen penting dalam proses respirasi aerob. Hal ini karena oksigen dapat membantu tumbuhan dalam menghasilkan ATP. ATP ini yang dijadikan sebagai alat bantu bagi sel dalam proses pertumbuhan dan aktivitas sel lainnya.
- Menghasilkan 36 ATP
Respirasi aerob akan menghasilkan sebanyak 36 ATP yang merupakan energi untuk membantu aktivitas sel. Dalam proses akan menghasilkan 38 ATP, namun 2 ATP telah digunakan secara aktif pada tahap glikolisis. Sementara 34 ATP dihasilkan pada tahap transport electron dan 2 ATP lainnya dari tahap siklus krebs.
- Berlangsung di mitokondria
Sebagian besar dari proses respirasi aerob berlangsung di dalam mitokondria. Mitokondria memang berperan sebagai tempat terjadinya respirasi sel pada makhluk hidup. Hal ini dapat dilihat melalui tahap dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transport electron. Sementara glikolisis terjadi di sitoplasma.
- Memiliki 4 tahapan reaksi
Dalam proses respirasi aerob, terdapat empat tahap yang perlu dilalui. Adapun tahapannya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidasi, siklus krebs, dan transport electron.
Cara Kerja Respirasi Aerob
Berikut ini beberapa tahap atau cara kerja dari respirasi aerob yang perlu kamu ketahui:
Glikolisis
Tahap pertama dalam respirasi aerob adalah glikolisis. Tahap ini berlangsung di dalam sitoplasma atau sitosol. Molekul glukosa akan diuraikan menjadi senyawa yang lebih sederhana, kemudian hasil penguraiannya akan berupa 2 molekul ATP, 2 molekul asam piruvat dan 2 molekul NADH.
Untuk lebih memahami tentang cara kerja glikolisis, berikut ini urutan prosesnya:
Glukosa + 2 ATP menjadi 2 Asam piruvat + 2 NADH + 2 ATP
- Glukosa akan diubah menjadi glukosa dan 6-fosfat. Kemudian disertai pula dengan pemecahan ATP menjadi ADP. Pemecahan ATP menjadi ADP ini dilakukan karena untuk sumber energi
- Glukosa, 6-fosfat lalu diubah lagi menjadi fruktosa, 6-fosfat. Setelah itu, fruktosa, 6 fofat dibuah menjadi fruktosa, 1,6 bifosfat yang disertai pula dengan pemecahan ATP menjadi ADP
- Fruktosa, 1,6 bifosfat dipecah kembali menjadi 1 molekul gliseraldehida 3-fosfat (PGAL)dan 1 molekul hidroksiaseton fosfat (DHAP)
- Molekul PGAL kemudian diubah menjadi senyawa 1,3 bifosfogliserat dengan cara mengikat Pi atau fosfat organik. Setiap 1 molekul PGAL nantinya akan menghasil 1 NADH
- Senyawa 1,3-bifosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat di mana akan menghasilkan ATP sebagai sumber energi
- 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat lalu menjadi senyawa fosfoenolpiruvat (PEP)
- Kemudian fosfoenolpiruvat diubah menjadi asam piruvat yang disertai pula dengan pembentukan ATP
ATP (adenosin trifosfat) yang dihasilkan adalah sumber energi yang akan digunakan untuk transport aktif ke mitokondria. Selain itu, 2 molekul NADH tersebut akan dipindahkan menuju ke tahap transport electron.
Dekarboksilasi Oksidatif
proses selanjutnya adalah dekarboksilasi oksidatif yang terjadi di dalam mitokondria. Cara kerjanya diawai dengan adanya perubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A atau asetil koA. Perubahan itu nantinya akan menghasilkan molekul karbondioksida dan NADH.
Sehingga dapat kita pahami bahwa satu asam piruvat akan menghasilkan 1 molekul asetil koA, karbon dioksida dan NADH. Pada tahap glikolisis akan menghasilkan 2 asam piruvat, maka proses perubahan pada tahap dekarboksilasi oksidatif ini menghasilkan 2 molekul asetil koA, 2 molekul karbon dioksida dan 2 NADH.
2 Asam piruvat + 2 Koenzim A menjadi 2 Asetil KoA + 2 C02 + 2 NADH
Adapun urutan cara kerjanya sebagai berikut:
- Asam piruvat yang telah terbentuk pada tahap sebelumnya tersebut akan melepaskan gugus karboksilat (COO). Gugus itu nantinya akan diubah menjadi karbon dioksida (C02)
- Sisa atom C lainnya dalam bentuk CH3COO nantinya akan mentransfer kelebihan elektronnya pada molekul NAD menjadi NADH. Sementara CH3COO akan diubah menjadi asam asetat
- Asam asetat tersebut akan berikatan dengan koenzim A yang nantinya membentuk asetil koenzim A (asetil koA)
Siklus Krebs
Pada tahap siklus krebs, proses respirasi akan menghasilkan 2 molekul ATP, 6 molekul NADH, 2 molekul FADH2 dan 4 molekul C02.
2 Asetil koA + 2 Asam oksaloasetat menjadi 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2
Berikut ini urutan cara kerjanya:
- Asetil koA pada tahap dekarboksilasi oksidatif akan berikatan degan asam aoksaloasetat dan membentuk asam sitrat. Inilah alasan mengapa siklus krebs disebut pula dengan siklus asam sitrat.
- Asam sitrat kemudian diubah menjadi asam isositrat dan diubah lagi menjadi asam α-ketoglutarat. Reaksi perubahan menjadi asam α-ketoglutarat tersebut disertai pula oleh pelepasan CO2 dan pembentukan NADH.
- Asam α-ketoglutarat diubah menjadi suksinil koA yang mempunyai 4 atom C. suksinil koA yang terbentuk itu diubah menjadi asam suksinat. Reaksi ini akan menghasilkan GTP yang kemudian diubah menjadi ATP.
- Kemudian asam suksinat menjadi asam fumarate yang dibarengi dengan pembentukan FADH2.
- Asam fumarat tersebut diberi tambahan air agar dapat berubah menjadi asam malat.
- Asam malat lalu diubah menjadi asam oksaloasetat yang disertai pula dengan pembentukan NADH.
Transpor Elektron
Lanjut ke tahap terakhir yaitu transport electron yang disertai oleh pembentukan ATP paling banyak. Tahap ini terjadi di dalam krista yakni membran dalam mitokondria. Sementara reaksi yang terjadi merupakan reaksi oksidasi dan reduksi antara senyawa NADH dan FADH2.
Kedua senyawa tersebut yakni NADH dan FADH2 dihasilkan dari tahap sebelumnya. Adapun senyawa yang terlibat dalam tahap ini seperti koenzim Q, sitokrom B, sitokrom A, sitoktorm A3, sitokrom C dan juga oksigen. Tahap transport electron ini akan menghasilkan 34 ATP dan 12 H20 (air).