Respirasi adalah proses pernafasan yang menghirup /
menghisap oksigen dari udara dan mengeluarkan / melepaskan karbondioksida ke
udara.
Respirasi pada tanaman adalah proses
reaksi karbohidrat (CH2O) dengan oksigen (02) menghasilkan air (H2O) dan energi
kimia karbohidrat (CO2) yang dilepaskan ke udara.
Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi tersebut akan dipergunakan dalam proses metabolisme atau energi kimia tersebut akan dipergunakan untuk menggantikan energi yang dipergunakan dalam metabolisme.
Apabila banyak terjadi respirasi pada tanaman; berarti banyak energi yang keluar dan banyak karbohidrat yang terurai. Ini dapat mempengaruhi produksi tanaman tersebut.
Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi tersebut akan dipergunakan dalam proses metabolisme atau energi kimia tersebut akan dipergunakan untuk menggantikan energi yang dipergunakan dalam metabolisme.
Apabila banyak terjadi respirasi pada tanaman; berarti banyak energi yang keluar dan banyak karbohidrat yang terurai. Ini dapat mempengaruhi produksi tanaman tersebut.
Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan
suasana aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi
dalam jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi
kimia yang siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan
energi yang digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi
kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi
aerob secara sederhana adalah :
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu :
1. Glikolisis
Glikolisis adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (senyawa beratom C 6 buah) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa beratom C 3 buah). Peristiwa ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma) sel hidup dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen bebas) dikatalis oleh enzim-einzim antara lain: heksokinase, isomerase, fosfogliserokinase, piruvatkinase, dehidrogenase. Tahap ini menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH2.
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu :
1. Glikolisis
Glikolisis adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (senyawa beratom C 6 buah) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa beratom C 3 buah). Peristiwa ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma) sel hidup dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen bebas) dikatalis oleh enzim-einzim antara lain: heksokinase, isomerase, fosfogliserokinase, piruvatkinase, dehidrogenase. Tahap ini menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH2.
2. Siklus
Krebs
Siklus Krebs diawali dengan masuknya Asetil CoA (beratom C2) yang bereaksi dengan asam oksaloasetat (beratom C4) menghasilkan Asam Sitrat (beratom C6).
Secara bertahap Asam sitrat melepaskan 2 atom C nya sehingga kembali menjadi asam oksaloasetat(beratom C4), peristiwa ini diikuti dengan reaksi reduksi (pelepasan elektron & ion hidrogen) oleh NAD+dan FAD+ menghasilkan 2 molekul NADH2, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP. Dari seluruh rangkaian peristiwa siklus Krebs dihasilkan : 4 molekul CO2, 6 molekul NADH2 , 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP.
3. Transpor elektron
Tahap akhir dari respirasi aerob adalah sistem transpor elektron sering disebut juga sistem (enzim)sitokrom oksidase atau sistem rantai pernapasan yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada tahap ini melibatkan donor elektron, akseptor elektron, dan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Donor elektron adalah senyawa yang dihasilkan selama tahap glikolisis maupun siklus Krebs dan berpotensi untuk melepaskan elektron, yaitu NADH2 dan FADH2.
Siklus Krebs diawali dengan masuknya Asetil CoA (beratom C2) yang bereaksi dengan asam oksaloasetat (beratom C4) menghasilkan Asam Sitrat (beratom C6).
Secara bertahap Asam sitrat melepaskan 2 atom C nya sehingga kembali menjadi asam oksaloasetat(beratom C4), peristiwa ini diikuti dengan reaksi reduksi (pelepasan elektron & ion hidrogen) oleh NAD+dan FAD+ menghasilkan 2 molekul NADH2, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP. Dari seluruh rangkaian peristiwa siklus Krebs dihasilkan : 4 molekul CO2, 6 molekul NADH2 , 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP.
3. Transpor elektron
Tahap akhir dari respirasi aerob adalah sistem transpor elektron sering disebut juga sistem (enzim)sitokrom oksidase atau sistem rantai pernapasan yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada tahap ini melibatkan donor elektron, akseptor elektron, dan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Donor elektron adalah senyawa yang dihasilkan selama tahap glikolisis maupun siklus Krebs dan berpotensi untuk melepaskan elektron, yaitu NADH2 dan FADH2.
Respirasi
Anaerob
• Respirasi anaerob merupakan salah
satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagai penerima
atom hidrogen (H) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu (seperti :
etanol, asam laktat).
• Asam piruvat yang dihasilkan pada
tahapan glikolisis dapat dimetabolisasi menjadi senyawa yang berbeda
(ada/tersedianya oksigen atau tidak).
• Pada kondisi aerobik (tersedia
oksigen) sistem enzim mitokondria mampu mengkatalisis oksidasi asam piruvat
menjadi H2O dan CO2 serta menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri
Phosphat).
• Pada kondisi anaerobik (tidak
tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan
etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam
sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi (ATP).
• Bentuk proses reaksi yang terakhir
disebut, lazim dinamakan fermentasi. Proses ini juga melibatkan enzim-enzim
yang terdapat di dalam sitoplasma sel.
Pada
respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :
Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat)
Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATP
Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat)
Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATP
Pada
respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :
Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat)
Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATP
Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat)
Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATP
Beberapa
proses reaksi yang berlangsung secara aerob (Respirasi Anaerob)
• Fermentasi alkohol : Proses ini terjadi pada beberapa
mikroorganisme seperti jamur (ragi), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang
terjadi pada respirasi aerob. Setelah terbentuk asam piruvat (hasil akhir
glikolisis), asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2
dikeluarkan) dan dikatalisis oleh enzimalkohol dehidrogenase menjadi
etanol atau alkohol dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta
membebaskan energi/kalor. Proses ini dikatakan sebagai "pemborosan"
karena sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih
tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapat digunakan
sebagai bahan bakar. Fermentasi alkohol pada mikroorganisme merupakan proses
yang berbahaya bila konsentrasi etanolnya tinggi. Secara sederhana, reaksi
fermentasi alkohol ditulis :
• 2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH
+ 2CO2 + 28 kkal
• asam piruvat etanol/alkohol
Fermentasi
asam laktat : Pada
sel hewan (juga manusia) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras , energi
yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena
kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob (reaksi
yang membutuhkan oksigen). Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan
glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen
maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan
dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH
untuk menghasilkan energi dan asam laktat. Secara sederhana reaksi fermentasi
asam laktat ditulis sebagai berikut.
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka
asam piruvat asam laktat
Pada manusia, kejadian ini sering temukan ketika seseorang bekerja atau berolahraga berat/keras. Akibat kekurangan oksigen menyebabkan asam piruvat yang terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan menjadi asam laktat.yang menyebabkan timbulnya rasa pegal-pegal setelah seseorang bekerja/berolahraga berat/keras.
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka
asam piruvat asam laktat
Pada manusia, kejadian ini sering temukan ketika seseorang bekerja atau berolahraga berat/keras. Akibat kekurangan oksigen menyebabkan asam piruvat yang terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan menjadi asam laktat.yang menyebabkan timbulnya rasa pegal-pegal setelah seseorang bekerja/berolahraga berat/keras.