Definisi Respirasi Aerobik
Respirasi aerobik adalah serangkaian reaksi metabolisme yang terjadi dengan adanya oksigen, terjadi di dalam sel untuk mengubah energi kimia menjadi ATP.
Respirasi aerobik terjadi di semua tumbuhan, hewan, burung, dan manusia, kecuali beberapa prokariota primitif . Dalam respirasi aerobik, oksigen bertindak sebagai akseptor elektron yang membantu menghasilkan ATP dengan lebih efektif dan lebih cepat.
Ikatan rangkap dalam oksigen memiliki energi yang lebih tinggi daripada ikatan lain yang membantu menghasilkan lebih banyak ATP. Ini adalah metode degradasi piruvat yang disukai setelah glikolisis di mana piruvat kemudian memasuki mitokondria untuk teroksidasi sepenuhnya selama siklus Kreb .
Proses respirasi aerobik digunakan untuk oksidasi karbohidrat, tetapi produk dari lemak dan protein juga digunakan sebagai reaktan. Gas karbon dioksida dan air adalah dua produk respirasi aerobik bersama dengan energi yang digunakan untuk menambahkan gugus fosfat ketiga ke ADP dan membentuk ATP. Molekul kaya energi lainnya seperti NADH dan FADH 2 diubah menjadi ATP melalui rantai transpor elektron dengan oksigen dan proton.
Selama respirasi aerobik, sebagian besar ATP diproduksi selama fosforilasi oksidatif di mana energi molekul oksigen digunakan untuk memompa proton keluar dari membran. Perjalanan proton menciptakan potensi yang kemudian digunakan untuk memulai sintase ATP dan menghasilkan ATP dari ADP dan gugus fosfat.
Idealnya, total 38 ATP diproduksi pada akhir respirasi aerobik. Namun, sebagian energi hilang karena bocornya membran atau biaya memindahkan piruvat melalui sel, akibatnya sekitar 29-30 ATP hanya diproduksi. Respirasi aerobik menghasilkan oksidasi lengkap molekul karbohidrat yang terjadi di mitokondria sel eukariotik karena enzim untuk proses tersebut ada di sana.
Definisi Respirasi Anaerobik
Respirasi anaerob adalah proses respirasi sel di mana akseptor elektron berenergi tinggi bukanlah turunan oksigen atau piruvat.
Dalam respirasi anaerobik, akseptor elektron dapat berupa ion sulfat (SO 4 - ) atau ion nitrat (NO 3 - ) atau berbagai molekul lainnya. Beberapa archaea, yang disebut metanogen, diketahui menggunakan karbon dioksida sebagai akseptor elektron, menghasilkan metana sebagai produk sampingan.
Demikian pula, kelompok bakteri sulfur ungu lainnya menggunakan sulfat sebagai akseptor elektron, sehingga menghasilkan hidrogen sulfida sebagai produk sampingan.
Organisme ini berada di lingkungan dengan oksigen rendah dan dengan demikian memilih jalur anaerobik untuk memecah bahan bakar kimia. Respirasi anaerob mirip dengan respirasi aerobik di mana molekul memasuki rantai transpor elektron untuk meneruskan elektron ke akseptor elektron terakhir. Akseptor elektron terakhir yang terlibat dalam respirasi anaerobik memiliki potensi reduksi yang lebih kecil daripada molekul oksigen yang menghasilkan produksi energi yang lebih sedikit. Respirasi anaerobik, bagaimanapun, penting untuk siklus biogeokimia karbon, nitrogen, dan belerang.
Nitrat yang bertindak sebagai akseptor elektron dalam respirasi anaerobik menghasilkan gas nitrogen sebagai produk sampingan, dan proses ini merupakan satu-satunya rute nitrogen tetap untuk mencapai atmosfer.
Fermentasi adalah jalur lain untuk respirasi anaerobik, di mana satu-satunya jalur ekstraksi energi adalah glikolisis, dan piruvat tidak teroksidasi lebih lanjut melalui siklus asam sitrat. Molekul kaya energi, NADH, juga tidak digunakan selama fermentasi.
Respirasi anaerobik terjadi di banyak lingkungan seperti air tawar, tanah, permukaan laut dalam. Beberapa mikroba di lingkungan beroksigen juga menggunakan respirasi anaerobik karena oksigen tidak dapat langsung berdifusi melalui permukaannya. Respirasi dan fermentasi anaerobik, keduanya berlangsung di sitoplasma sel prokariotik. Respirasi anaerobik dan proses fermentasi berlangsung di dalam sel otot selama kontraksi dan relaksasi segera. Fermentasi menghasilkan keuntungan total hanya dua ATP per molekul glukosa.
Perbedaan Respirasi Aerobik vs Respirasi Anaerobik
Dasar perbandingan | Pernapasan aerobik | Respirasi anaerobik |
| Definisi | Respirasi aerobik adalah serangkaian reaksi metabolisme yang terjadi dengan adanya oksigen, terjadi di dalam sel untuk mengubah energi kimia menjadi ATP. | Respirasi anaerob adalah proses respirasi sel di mana akseptor elektron berenergi tinggi bukanlah turunan oksigen atau piruvat. |
| Persamaan keseluruhan | Persamaan respirasi aerobik secara keseluruhan adalah: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energi | Persamaan respirasi anaerobik secara keseluruhan adalah: C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + CO 2 + energi |
| Kehadiran Oksigen | Respirasi aerobik terjadi dengan adanya oksigen. | Respirasi anaerobik terjadi pada kondisi lingkungan dengan oksigen rendah. |
| Pertukaran gas | Terjadi pertukaran gas selama respirasi aerobik di mana oksigen diserap, dan karbon dioksida dilepaskan. | Pertukaran gas tidak terjadi selama respirasi anaerobik. Namun, beberapa gas seperti gas sulfur dan nitrogen dilepaskan oleh beberapa organisme. |
| Lokasi | Respirasi aerobik, setelah glikolisis, terjadi di mitokondria eukariota dan sitoplasma prokariota. | Respirasi anaerobik hanya terjadi di dalam sitoplasma sel. |
| Produk akhir | Produk akhir dari respirasi aerobik adalah karbon dioksida, air, dan energi. | Produk akhir dari respirasi anaerobik adalah asam, alkohol, gas, dan energi. |
| Energi yang dihasilkan | Sebanyak 38 ATP diproduksi selama respirasi aerobik, beberapa di antaranya hilang selama proses tersebut. | Hanya 2 ATP yang terbentuk selama respirasi anaerobik. |
| Reaktan | Karbohidrat dan oksigen adalah prasyarat respirasi aerobik. | Beberapa akseptor elektron lain seperti sulfur dan nitrogen diperlukan bersama dengan karbohidrat. |
| Oksidasi | Oksidasi lengkap karbohidrat terjadi selama respirasi aerobik. | Oksidasi karbohidrat yang tidak sempurna terjadi selama respirasi anaerobik. |
| Sifat prosesnya | Respirasi aerobik relatif lebih lama daripada respirasi anaerobik. | Respirasi anaerob lebih pendek dari pada respirasi aerobik. |
| Terjadi pada | Respirasi aerobik terjadi di sebagian besar organisme tingkat tinggi seperti tumbuhan dan hewan. | Respirasi anaerobik terjadi pada prokariota primitif. Respirasi anaerob juga terjadi di sel otot manusia selama gerakan ekstrem. |
Contoh Respirasi Aerobik
Respirasi pada manusia
- Proses respirasi sel pada manusia adalah respirasi aerobik, di mana oksidasi sempurna glukosa menghasilkan energi yang dibutuhkan tubuh.
- Ini dimulai di sitoplasma sel, dan produknya kemudian dipindahkan ke mitokondria, tempat reaksi lebih lanjut terjadi.
- Oksigen diserap oleh paru-paru dan disimpan dalam sel darah merah. Oksigen kemudian diteruskan ke sel-sel yang membutuhkan energi.
- Glukosa kemudian dioksidasi untuk menghasilkan energi sambil melepaskan gas karbon dioksida.
- Respirasi seluler pada manusia mencakup jalur metabolisme utama untuk oksidasi karbohidrat untuk melepaskan energi.
Contoh Respirasi Anaerobik
Produksi asam laktat di otot
- Selama latihan intensif, otot-otot dalam tubuh kita tidak dapat memperoleh cukup oksigen dan dengan demikian melakukan lebih banyak glikolisis daripada yang dapat dilakukan tubuh untuk mentransfer oksigen ke rantai transpor elektron.
- Hal ini mengakibatkan respirasi anaerobik karena kurangnya oksigen di otot kita.
- Jadi, alih-alih respirasi aerobik, respirasi anaerobik terjadi yang menghasilkan pembentukan asam laktat.
- Jenis respirasi anaerobik ini disebut fermentasi asam laktat yang hanya menghasilkan 2 ATP per molekul glukosa.
- Persamaan fermentasi asam laktat dapat dituliskan sebagai:
- Fermentasi asam laktat di otot mengakibatkan penumpukan asam laktat di jaringan, yang menyebabkan nyeri otot.
- Karena lebih sedikit energi yang dihasilkan per molekul glukosa selama respirasi anaerobik daripada respirasi aerobik, hal ini menyebabkan kelemahan dan sesak napas.
Fermentasi alkohol oleh ragi
- Fermentasi adalah jenis respirasi anaerobik lain yang melibatkan organisme anaerobik seperti ragi.
- Ketika zat kaya karbohidrat dibotolkan dengan ragi, memastikan kandungan oksigen minimum di dalam botol, ragi mengalami respirasi anaerobik.
- Akibatnya, fermentasi terjadi di mana ragi mengubah karbohidrat menjadi etil alkohol.
- Alkohol yang diproduksi di dalam botol, bagaimanapun, adalah racun bagi ragi, itulah sebabnya mereka mulai mati saat konsentrasi alkohol meningkat.
- Hanya sekitar 30% alkohol yang dapat diseduh dengan ragi sedangkan konsentrasi yang lebih tinggi diperoleh melalui proses distilasi.
- Seperti dalam fermentasi asam laktat, fermentasi juga menghasilkan hanya 2 ATP sebagai energi.
- Reaksi keseluruhan fermentasi dapat ditulis sebagai:
C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + CO 2 + energi
Fermentasi dalam metanogen
- Methanogen adalah prokariota yang termasuk dalam archaea.
- Organisme ini dinamai metanogen karena mereka menghasilkan metana sebagai produk sampingan dengan mengoksidasi karbohidrat tanpa oksigen. Proses ini disebut metanogenesis.
- Ini juga merupakan jenis fermentasi yang menghasilkan pembentukan alkohol berbeda, metanol. Proses ini juga disebut keracunan metanol.
- Metanogen (misalnya Methanosarcina barkeri ) mengoksidasi selulosa dari tumbuhan untuk menghasilkan metanol sebagai pengganti etil alkohol seperti pada kasus ragi.
- Keracunan metanol dapat menyebabkan kerusakan saraf atau bahkan kematian pada beberapa orang.
- Reaksi keseluruhan produksi metanol adalah:
C 6 H 12 O 6 → CH 3 OH + CO 2 + Energi
Fermentasi asam propionat dalam keju
- Fermentasi asam propionat terjadi ketika beberapa bakteri (misalnya Propionibacterium shermanii ) menggunakan karbohidrat seperti laktosa dan glukosa untuk menghasilkan asam propionat dan karbon dioksida.
- Penerapan paling umum dari proses ini dapat diamati pada keju Swiss.
- Gas karbon dioksida yang dihasilkan selama proses ini menghasilkan pembentukan gelembung di keju bersama dengan rasa yang berbeda karena asam karboksilat.
- Proses ini, seperti semua proses respirasi anaerobik lainnya, terjadi selama konsentrasi oksigen tidak ada atau rendah.
- Reaksi keseluruhan dari proses ini adalah:
C 12 H 22 O 11 → C 3 H 6 O 2 + CO 2 + energi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar