Penjelasan Mengenai Respirasi Lengkap Pengertian, Macam dan Gambar

Pada saat kita melakukan aktivitas sehari-hari, seperti berolahraga, di dalam tubuh kita terjadi pembakaran lemak dan glukosa menjadi panas atau energi. Pemecahan lemak dan glukosa atau bahan makanan lain yang dapat menghasilkan panas atau energi disebut katabolisme.

Katabolisme merupakan proses pemecahan molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana dengan menghasilkan sejumlah energi. Energi yang dihasilkan dari proses katabolisme tidak bisa langsung digunakan oleh sel, tetapi harus diubah ke bentuk ATP (Adenosin Trifosfat) terlebih dahulu. Reaksi pemecahan energi pada proses katabolisme sering disebut dengan proses respirasi.

Baca Juga : Perbedaan Anabolisme dan Katabolisme

Nahh... Pada pembahasan kali ini kami akan membahas tentang respirasi beserta macam-macamnya secara lengkap, mulai dari pengertian respirasi, macam-macam respirasi (respirasi aerob dan anaerob), serta perbedaan respirasi aerob dan anaerob. Untuk selengkapnya, mari langsung saja kita simak pembahasan dibawah ini.

Pengertian Respirasi

Respirasi adalah proses oksidasi, dekomposisi, dan reduksi, baik dengan menggunakan oksigen ataupun tidak dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi yang berasal dari energi potensial kimia. Energi tersebut berupa ikatan kimia.

Sebagian reaksi respirasi terjadi di dalam sitoplasma dan sebagian yang lain terjadi di dalam mitokondria. Mitokondria memiliki membran ganda (dalam dan luar), krista, matriks, dan ruangan intermembran. Krista adalah membran dalam yang berupa lipatan-lipatan. Matriks adalah cairan seperti gel yang mengisi bagian dalam membran. Ruangan Intermembran adalah ruangan yang terletak di antara membran dalam dan luar. Respirasi pada mitokondria menghasilkan ATP paling banyak, sehingga mitokondria sering dikenal dengan 'mesin sel'.

Proses Respirasi Aerob pada Organisme Eukariotik

Respirasi dibagi menjadi 2 macam, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob adalah respirasi yang menggunakan oksigen. Sedangkan, repirasi anaerob adalah respirasi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerob hanya bisa dilakukan oleh kelompok mikroorganisme tertentu, seperti bakteri.

Sedangkan pada organisme tingkat tinggi belum diketahui kemampuannya dalam melakukan respirasi anaerob. Pada organisme tingkat tinggi tidak akan melakukan respirasi anaerob jika tidak tersedia oksigen, melainkan akan melakukan proses fermentasi. Selain itu, ada respirasi sempurna yang akan menghasilkan CO2 dan H2O, serta respirasi tidak sempurna akan menghasilkan senyawa organik.

Macam-Macam Respirasi

Berdasarkan kebutuhan oksigen, respirasi dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah respirasi yang menggunakan oksigen. Pada respirasi aerob terdapat 2 jalur reaksi, diantaranya yaitu jalur daur Krebs dan jalur oksidasi langsung atau jalur pentosa fosfat.

1. Respirasi aerob melalui jalur daur Krebs

Pada jalur daur Krebs, respirasi aerob mempunyai empat tahapan yaitu glikolisis, pembentukan asetil Co-A, daur Krebs, serta sistem transpor elektron.

a. Glikolisis

Glikolisis berlangsung di dalam sitoplasma. Hasil akhir dari tahap ini berupa senyawa asam piruvat. Selain itu, dalam glikolisis juga dihasilkan 2 NADH2 dan 2 ATP jika tumbuhan dalam keadaan normal dengan melalui jalur ATP fosfofruktokinase atau 3 ATP jika tumbuhan sedang aktif tumbuh atau dalam keadaan stress dengan melalui jalur pirofosfat fosfofruktokinase. Dalam reaksi glikolisis ATP yang dihasilkan dibentuk melalui reaksi fosforilasi tingkat substrat.

Piruvat merupakan hasil akhir dari tahap glikolisis. Jika respirasi aerobik berlangsung, piruvat memasuki mitokondria dan kemudian terjadi proses lebih lanjut. Hasil akhir dari glikolisis yaitu sebagai berikut:

Dalam reaksi kimia, glikolisis dapat digambarkan secara ringkas sebagai berikut:

b. Pembentukan Asetil Co-A atau Reaksi Transisi atau Dekarboksilasi Oksidatif

Reaksi pembentukan asetil Co-A sering dikenal dengan reaksi transisi atau dekarboksilasi oksidatif karena menghubungkan daur Krebs dengan glikolisis. Pada organisme prokariotik pembentukan asetil Co-A terjadi di dalam sitosol, sedangkan pada organisme eukariotik pembentukan asetil Co-A terjadi di dalam matriks mitokondria.

Pada reaksi ini, asam piruvat ditransformasi menjadi gugus asetil (2C) yang bergabung dengan Coenzim A untuk melepaskan CO2 dan membentuk asetil Co-A. Reaksi ini berlangsung 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa.

Reaksi Pembentukan Asetil Co-A

c. Daur Krebs

Daur Krebs berlangsung pada matriks mitokondria. Daur Krebs membentuk senyawa yang memiliki fungsi sebagai penyedia kerangka karbon untuk sintesis senyawa lain. Selain itu, daur Krebs juga menghasilkan 1 FADH2, 3 NADH2, dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat. Senyawa FADH2 dan NADH 2 kemudian akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron untuk memperoleh ATP. Oksidasi 1 FADH2 menghasilkan 2 ATP, sedangkan oksidasi 1 NADH2 menghasilkan 3 ATP. Pembentukan ATP pada daur Krebs berbeda dengan glikolisis yaitu terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif.

Hasil akhir dari daur Krebs yaitu sebagai berikut:

d. Sistem transpor elektron

Sistem transpor elektron adalah suatu rantai pembawa elektron yang terdiri dari FAD, NAD, sitokrom, dan koenzim Q. Sistem transpor elektron berlangsung di dalam membran mitokondria. Sistem transpor elektron memiliki fungsi untuk mengoksidasi senyawa FADH2 dan NADPH2 atau NADH untuk menghasilkan ATP.

Dalam sistem transpor elektron NADH dibentuk di dalam membran mitokondria, sedangkan dalam proses glikolisis NADH dibentuk di dalam sitoplasma, sehingga untuk menginput setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria memerlukan 1 ATP. Keadaan tersebut akan berpengaruh secara total pada hasil bersih respirasi aerob pada organisme eukariotik.

Sedangkan pada organisme prokariotik, tidak memerlukan ATP lagi untuk menginputkan NADH ke dalam mitokondria karena tidak mempunyai sistem membran dalam. Sehingga total hasil bersih ATP yang dihasilkan dari respirasi aerob pada organisme eukariotik lebih rendah dibandingkan organisme prokariotik.

Dalam sistem transpor elektron ATP terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 NADPH2 atau NADH bisa membentuk 3 ATP. Sedangkan, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 FADH2 bisa membentuk 2 ATP. Pada organisme eukariotik setiap molekul glukosa akan dihasilkan 36 ATP dalam respirasi, berbeda dengan organisme prokariotik.

Pada organisme eukariotik, untuk menginputkan setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria digunakan 1 ATP. Dengan demikian, 2 NADH dari glikolisis akan diperoleh hasil bersih 4 ATP setelah dikurangi 2 ATP. Sedangkan pada organisme prokariotik, untuk menginputkan NADH ke dalam mitokondria tidak digunakan ATP lagi karena tidak mempunyai sistem membran dalam. Dengan demikian, 2 NADH menghasilkan 6 ATP, sehingga total hasil bersih ATP pada organisme prokariotik yang dihasilkan respirasi aerob, yaitu 38 ATP.

2. Respirasi aerob melalui jalur Pentosa Fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS) atau oksidasi langsung

Daur ini dimulai dengan proses fosforilasi glukosa dengan fosfor yang berasal dari ATP sehingga menghasilkan glukosa 6-fosfat. Kemudian, glukosa 6-fosfat dioksidasi dengan NADP sehingga menghasilkan 6-fosfoglukonat. Selanjutnya, 6-fosfoglukonat dioksidasi dan didekarboksilasi dengan NADP sehingga menghasilkan ribulosa 5-fosfat. Setelah itu, ribulosa 5-fosfat meneruskan siklus sehingga dihasilkan kembali glukosa 6-fosfat.

Pada daur ini, setiap keluar 1 CO2 akan dihasilkan 2 NADPH2 yang kemudian dioksidasi dalam sistem transpor elektron. Pada daur ini, senyawa yang dihasilkan berupa gula, sedangkan pada daur Krebs berupa asam organik. Selain itu, pada daur ini, dihasilkan gula ribulosa 6-fosfat (gula beratom C=5) yang berfungsi untuk membentuk nukleotida. Nukleotida adalah senyawa yang berperan sebagai penyusun DNA dan ATP.

Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob akan berlangsung jika tidak ada oksigen. Pada respirasi aerob, oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir, sedangkan pada respirasi anaerob, peran oksigen digantikan oleh zat lain (seperti : NO3 dan SO4) atau senyawa tertentu (seperti : asam laktat dan etanol). Reaksi-reaksi dan organela-organela yang terlibat dalam proses respirasi anaerob sama dengan respirasi aerob.

Selama ini baru diketahui bahwa yang bisa menggantikan peran oksigen dengan zat lain adalah golongan mikroorganisme. Sedangkan organisme tingkat tinggi tidak bisa melangsungkan respirasi anaerob, tetapi melalui proses fermentasi dengan mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik.

Fermentasi berlangsung jika tidak tersedia cukup oksigen. Respirasi anaerob juga berlangsung jika tidak ada oksigen. Akan tetapi, fermentasi bukan berarti sama dengan respirasi anaerob. Salah satu perbedaannya yaitu pada respirasi anaerob melibatkan organela mitokondria untuk mengoksidasi NADH2 atau NADPH2. Sedangkan pada fermentasi tidak melibatkan organela mitokondria.

Pada respirasi anaerob, terdapat 3 tahapan yaitu sebagai berikut:

Glikolisis; pada tahap ini, 1 molekul glukosa (C6) akan dirombak menjadi NADH, asam piruvat, dan 2 ATP.
Pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat) atau pembentukan alkohol (fermentasi alkohol).
Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, melainkan senyawa lain seperti : asam laktat, alkohol. ATP (Energi) yang dihasilkan yaitu 2 ATP.

Pada respirasi anaerob, ATP (energi) yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan respirasi aerob. Proses fermentasi pada respirasi anaerob ada 2, yaitu fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol.

1. Fermentasi Asam Laktat

Pada tahap glikolisis dihasilkan asam piruvat. Asam piruvat tidak bisa masuk ke daur Krebs di mitokondria jika tanpa oksigen. Tetapi, asam piruvat akan mengalami reduksi secara langsung oleh NADH dan menghasilkan senyawa 3C yang merupakan asam laktat, tanpa membebaskan CO2. Fermentasi asam laktat dari bakteri dan jamur tertentu digunakan dalam pembuatan yoghurt dan keju. Sel otot juga dapat melakukan fermentasi asam laktat, jika asam piruvat mengalami proses reduksi.

Pada saat tubuh memerlukan energi yang besar dalam waktu singkat, otot akan melakukan fermentasi. Contoh: ketika kita berlari cepat (sprint) dengan jarak 300 meter. Kita pasti memerlukan banyak oksigen. Dengan oksigen yang banyak, asam piruvat akan masuk ke daur Krebs seperti keadaan normal, sehingga pembentukan ATP juga besar. Pada saat berlari, persediaan oksigen untuk tubuh akan berkurang. Oleh karena itu, asam piruvat diubah menjadi asam laktat agar dihasilkan energi (ATP) yang besar untuk berlari. Asam laktat tetap bisa menghasilkan ATP meskipun jumlah oksigen dalam tubuh terbatas.

Sebenarnya laktat merupakan racun bagi sel, sehingga laktat yang terbentuk dalam sel otot akan dikeluarkan melalui darah menuju ke hati. Kemudian, laktat diubah menjadi asam piruvat. Dengan demikian, ATP bisa segera diperoleh kembali melalui daur Krebs. Jika kita telah selesai beraktivitas kemudian beristirahat yang cukup serta jumlah oksigen dalam tubuh terpenuhi, maka asam laktat yang sudah diubah menjadi asam piruvat bisa memasuki daur krebs kembali, sehingga dapat diperoleh ATP dari respirasi aerob seperti kondisi awal.

2. Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol, contohnya terjadi pada khamir. Mikroorganisme ini memiliki enzim yang berfungsi untuk mendekarboksilasi piruvat menjadi senyawa dengan 2C (asetaldehid) dengan membebaskan CO2. Kemudian asetaldehid direduksi oleh NADH menjadi etilalkohol. Khamir (yeast) adalah salah satu organisme yang menghasilkan CO2 dan alkohol. Yeast dimanfaatkan dalam pembuatan roti. Sedangkan, CO2 yang dihasilkan membuat roti mengembang. Yeast juga dimanfaatkan untuk memfermentasikan gula dalam pembuatan anggur, dalam hal ini dihasilkan etilalkohol.

Perbedaan Respirasi Aerob dan Anaerob

Perbedaan Tempat

Sebagian besar proses resprasi aerob berlangsung di mitokondria. Sedangkan respirari anaerob berlangsung di sitoplasma.

Perbedaan Kebutuhan Oksigen

Pada respirasi aerob menggunakan oksigen, sedangkan pada respirasi anaerob tidak menggunakan oksigen.

Perbedaan Proses dan Tahapan

Pada respirasi aerob, ada 4 tahapan yaitu glikolisis, pembentukan Asetil Co-A (dekarboslisasi oksidatif), daur Krebs, dan transpor elektron. Sedangkan pada respirasi anaerob, hanya ada proses glikolisis atau fermentasi.

Perbedaan Hasil Samping

Pada respirasi aerob, substrat dirombak mejadi CO2 dan H2O dengan sempurna, sehingga semua hidrogen yang terlepas dari substrat akan bereaksi dengan oksigen selama proses berlangsung dan menghasilkan air. Sedangkan pada respirasi anaerob, substrat dirombak menjadi air dengan tidak sempurna, sehingga sebagian hidrogen yang terlepas dari substrat akan bereaksi dengan senyawa lain dan menghasilkan berbagai jenis asam.

Produk Yang Dihasilkan

Pada respiraasi aerob, energi (ATP) yang dihasilkan jauh lebih tinggi daripada respirasi anaerob. Energi (ATP) yang dihasilkan pada respirasi aerob yaitu 36 ATP, sedangkan energi (ATP) yang dihasilkan pada respirasi anaerob hanya 2 ATP.

Sekian artikel mengenai Penjelasan Mengenai Respirasi Lengkap Pengertian, Macam dan Gambar. Semoga artikel ini dapat bermanfaat bagi sobat baik untuk mengerjakan tugas maupun untuk sekedar menambah pegetahuan seputar apa itu respirasi, macam-macam respirasi (respirasi aerob dan anaerob), serta perbedaan respirasi aerob dan anaerob. Terima kasih atas kunjungannya.

Penjelasan Mengenai Respirasi Lengkap Pengertian, Macam dan Gambar

MARKIJAR : MARi KIta belaJAR