Respirasi aerob adalah proses menghasilkan energi sel dengan adanya oksigen. Contoh respirasi aerob adalah semua organisme multisel seperti burung, hewan, serangga, manusia dll.
Respirasi merupakan salah satu proses kimia penting yang dilakukan oleh semua organisme hidup termasuk tumbuhan hewan dan manusia guna melepaskan energi yang dibutuhkan untuk proses kehidupan. Proses respirasi terjadi baik selama ada atau tanpa Oksigen.
Misalnya, manusia menjalani proses respirasi dengan menghirup gas oksigen dan menghembuskan gas karbondioksida. Banyak organisme hidup lainnya termasuk tumbuhan dan hewan menjalani proses respirasi untuk memperoleh energi untuk aktivitas metabolisme mereka.
Respirasi sel adalah proses dimana organisme hidup memperoleh energi dari makanan. Ada dua metode utama yaitu respirasi aerob dan anaerob yang akan di ulas berikut ini. Respirasi aerob – dipekerjakan oleh semua organisme multiseluler dan beberapa bentuk kehidupan uniseluler – menggunakan oksigen di atmosfer, atau dilarutkan dalam air, sebagai bagian dari sebuah proses kompleks yang melepas dan menyimpan energi.
Respirasi anaerob digunakan oleh berbagai organisme bersel tunggal dan tidak melibatkan penggabungan oksigen.
Pengertian
Respirasi aerob adalah proses biologis di mana glukosa makanan diubah menjadi energi dengan adanya oksigen. Persamaan kimiawi respirasi aerob diberikan di bawah ini-
Glukosa (C6H12O6) + Oksigen 6(O2) → Karbon dioksida 6(CO2) + Air 6 (H2O) + energi (ATP)
Respirasi terdiri dari dua jenis, respirasi aerob, dan respirasi anaerob.
- Respirasi Aerob: Ini adalah proses respirasi sel yang terjadi dengan adanya gas oksigen untuk menghasilkan energi dari makanan. Jenis pernapasan ini umum terjadi pada sebagian besar tumbuhan dan hewan, burung, manusia, dan mamalia lainnya. Dalam proses ini, air dan karbon dioksida diproduksi sebagai produk akhir.
- Respirasi Anaerob: Ini adalah proses yang terjadi tanpa adanya gas oksigen. Dalam proses ini, energi diperoleh dengan pemecahan glukosa tanpa adanya oksigen. Salah satu contoh terbaik respirasi anaerobik adalah proses fermentasi dalam ragi.
Menurut persamaan kimia yang diberikan di atas, energi dilepaskan dengan memecah molekul glukosa dengan bantuan gas oksigen. Pada akhir reaksi kimia, energi, molekul air, dan gas karbon dioksida dilepaskan sebagai produk samping atau produk akhir reaksi.
Energi 2900 kJ dilepaskan selama proses pemecahan molekul glukosa dan pada gilirannya, energi ini digunakan untuk menghasilkan molekul ATP – Adenosine Triphosphate yang digunakan oleh sistem untuk berbagai keperluan.
Proses respirasi aerob berlangsung pada semua organisme multisel termasuk hewan, tumbuhan dan organisme hidup lainnya.
Selama proses respirasi pada tumbuhan, gas oksigen masuk ke dalam sel tumbuhan melalui stomata, yang terdapat pada epidermis daun dan batang tumbuhan. Dengan bantuan proses fotosintesis, semua tumbuhan hijau mensintesis makanannya dan melepaskan energi.
Munculnya Respirasi aerob
Bentuk kehidupan pertama di Bumi muncul di dunia tanpa oksigen bebas. Mereka menggunakan proses anaerob untuk menyediakan diri dengan energi. Pada ti-tik tertentu, masih di awal sejarah Bumi, organisme berkembang dengan fotosintesis dipekerjakan untuk memproduksi molekul gula menggunakan karbon dioksida, yang diperoleh dari atmosfer, dan air.
Gula menjabat sebagai sumber energi dan proses menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Oksigen adalah racun bagi banyak organisme anaerob, tetapi beberapa berevolusi untuk menggunakannya dalam jenis baru respirasi yang benar-benar memberikan lebih banyak energi daripada proses anaerob.
Bentuk kehidupan paling awal terdiri dari sel-sel yang tidak memiliki inti atau struktur lainnya yang didefinisikan dengan baik. Ini dikenal sebagai prokariota dan terdiri organisme seperti bakteri dan cyanobacteria, juga dikenal sebagai ganggang biru-hijau. Kemudian, sel-sel dengan inti dan struktur lainnya muncul; ini dikenal sebagai eukariota.
Mereka termasuk beberapa organisme uniseluler dan semua multiseluler, seperti tumbuhan dan hewan. Semua eukariota dan prokariota beberapa menggunakan respirasi aerob.
Gambar Respirasi Aerob
Diagram respirasi aerob yang diberikan di bawah ini mewakili seluruh proses respirasi aerob. Berbagai siklus yang terlibat dalam respirasi aerob seperti glikolisis, siklus Krebs, rantai transpor elektron dengan jelas disebutkan dalam diagram.
Bagaimana Respirasi Aerob Bekerja
Sel menyimpan energi dalam molekul yang disebut adenosin trifosfat (ATP). Senyawa ini mengandung gugus tiga fosfat (PO4), tetapi dapat melepaskan energi dengan kehilangan salah satu dari ini untuk membentuk adenosin difosfat (ADP). Sebaliknya, ADP bisa mendapatkan gugus fosfat menjadi ATP, sehingga menyimpan energi.
Molekul penting lainnya adalah nikotinamida adenin dinukleotida. Hal ini dapat eksis dalam dua bentuk: NAD+, yang dapat menerima dua elektron dan satu ion hidrogen (H +) untuk membentuk NADH, yang dapat memberikan elektron molekul lain. Senyawa ini digunakan dalam respirasi untuk mengangkut elektron dari satu tempat ke tempat lain.
Titik awal untuk respirasi adalah glukosa (C6H12O6), salah satu karbohidrat sederhana. Molekul gula yang kompleks dalam makanan pertama kali dipecah menjadi senyawa ini. Glukosa pada gilirannya dipecah oleh proses yang disebut glikolisis, yang berlangsung di sitoplasma, atau cairan seluler, dan sama untuk baik respirasi anaerob dan aerob.
Glikolisis
Proses glikolisis menggunakan dua molekul ATP untuk mengubah glukosa, yang memiliki enam atom karbon, menjadi dua molekul tiga karbon dari senyawa yang disebut piruvat dalam serangkaian langkah-langkah. Pada akhir proses ini, empat molekul ATP yang diproduksi, sehingga ada keuntungan keseluruhan dua ATP, yang merupakan keuntungan dalam energi yang tersimpan. Glikolisis juga menghasilkan dua molekul NAD + masing-masing mengambil dua elektron dan ion hidrogen dari satu glukosa untuk membentuk NADH. Secara keseluruhan, oleh karena itu, hasil glikolisis dalam dua molekul piruvat, dua ATP dan dua NADH.
Pada sel eukariotik, tahap sisa respirasi aerob terjadi dalam struktur yang dikenal sebagai mitokondria. Organ-organ kecil diperkirakan memiliki organisme independen dulu yang dimasukkan ke dalam sel-sel pada suatu waktu di masa lalu. Setiap molekul piruvat diubah, dengan bantuan NAD +, sebuah senyawa yang disebut asetil CoA, kehilangan karbon dan dua atom oksigen untuk membentuk karbon dioksida sebagai produk limbah dan membentuk molekul lain NADH.
Siklus Krebs
Tahap selanjutnya disebut siklus Krebs, juga dikenal sebagai asam trikarboksilat (TCA) atau siklus asam sitrat. Asetil CoA dari piruvat bergabung dengan senyawa yang disebut oksaloasetat untuk menghasilkan sitrat, atau asam sitrat, yang, dalam serangkaian langkah-langkah yang melibatkan NAD +, menghasilkan ATP serta NADH dan molekul lain yang disebut FADH2, yang memiliki fungsi yang sama. Hasil ini dalam asam sitrat yang dikonversi kembali ke oksaloasetat untuk memulai siklus lagi. Setiap siklus selesai menghasilkan dua molekul ATP, delapan dari NADH dan dua FADH2 dari dua molekul piruvat.
Fosforilasi Transpor Elektron
Tahap akhir dikenal sebagai fosforilasi transpor elektron, atau fosforilasi oksidatif. Pada ti-tik ini dalam proses, elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH2 digunakan untuk menyediakan energi untuk menempelkan gugus fosfat ke molekul ADP untuk menghasilkan hingga 32 molekul ATP. Ini terjadi pada membran mitokondria melalui serangkaian lima protein, di mana elektron diangkut. Oksigen, yang siap menerima elektron, diperlukan untuk menghapusnya pada akhir proses. Oksigen kemudian bergabung dengan ion hidrogen yang dilepaskan dari NADH untuk membentuk air.
Efisiensi
Secara keseluruhan, proses respirasi aerob dapat, secara teori, memproduksi hingga 36 molekul energi menyimpan ATP untuk setiap molekul glukosa, dibandingkan dengan hanya dua untuk respirasi anaerob, sehingga proses lebih hemat energi. Dalam prakteknya, bagaimanapun, diperkirakan bahwa sekitar 31 atau 32 molekul ATP biasanya diproduksi, dengan reaksi lain dapat terjadi dalam tahap akhir. Meskipun proses ini adalah cara yang sangat efisien untuk menghasilkan dan menyimpan energi, juga menghasilkan sejumlah kecil bentuk oksigen yang sangat reaktif, yang dikenal sebagai peroksida dan superoksida. Ini berpotensi merusak sel-sel dan diperkirakan oleh beberapa ilmuwan bahwa mereka mungkin terlibat dalam penuaan dan beberapa penyakit.
Tahapan Respirasi Aerob
Proses lengkap respirasi aerob terjadi dalam empat tahap berbeda:
Glikolisis
Ini adalah langkah utama dari respirasi aerob adalah glikolisis dan berlangsung di dalam sitosol sel. Selama proses glikolisis, molekul glukosa membelah dan dipisahkan menjadi dua ATP dan dua molekul NADH, yang kemudian digunakan dalam proses respirasi aerobik.
Pembentukan Asetil Koenzim A
Langkah kedua dalam respirasi aerob adalah pembentukan asetil koenzim A. Dalam proses ini, piruvat dioksidasi dalam mitokondria dan dihasilkan gugus asetil 2-karbon. Gugus asetil 2-karbon yang baru diproduksi berikatan dengan koenzim A, menghasilkan asetil koenzim A.
Siklus Asam Sitrat
Langkah ketiga dalam respirasi aerob adalah siklus asam sitrat, yang disebut juga siklus Krebs. Pada tahap respirasi aerobik ini, oksaloasetat bergabung dengan asetil-koenzim A dan menghasilkan asam sitrat. Siklus asam sitrat mengalami serangkaian reaksi dan menghasilkan 2 molekul karbondioksida, 1 molekul ATP, dan bentuk tereduksi dari NADH dan FADH.
Rantai Pengangkut Elektron
Ini adalah langkah terakhir dalam respirasi aerobik. Dalam fase ini, sejumlah besar molekul ATP diproduksi dengan mentransfer elektron dari NADH dan FADH. Sebuah molekul glukosa menghasilkan total 34 molekul ATP.
Kesimpulan
- Respirasi aerob adalah proses pemanfaatan oksigen untuk memecah glukosa, asam amino, asam lemak untuk menghasilkan ATP.
- Piruvat kemudian diubah menjadi asetil KoA dalam matriks mitokondria.
- Siklus Kreb terjadi dua kali per molekul glukosa.
- Kompleks protein disusun pada matriks mitokondria bagian dalam sehingga elektron berpindah dari satu molekul yang bereaksi ke molekul lainnya. Ini dikenal sebagai rantai transpor elektron.
- ATP sintase menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat anorganik