RESPIRASI AN-AEROB

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 :

1. Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa ( C6 ) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
2. Pembentukan alkohol ( fermentasi alkohol ), atau pembentukan asam laktat ( fermentasi asam laktat )
3. Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
4. 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 enzim alkohol 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  kkal          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.

ANABOLISME

Reaksi anabolitik  dipergunakan oleh organisme untuk membangun suatu senyawa kompleks yang disimpan di dalam sel sebagai sumber energi dan cadangan energi bagi mahkluk hidup. Kemampuan tumbuhan dan mikroorganisme tertentu untuk melakukan reaksi anabolitik lebih besar dibandingkan dengan  hewan/ mahkluk hidup lainnya, karena Alloh melengkapi tumbuhan dan mikroorganisme tertentu dengan klorofil yang merupakan senyawa penting dalam proses sintesis . Adapun bentuk-bentuk reaksi anabolitik / proses penyusunan ( anabolisme ) berdasarkan sumber energi yang digunakan diklasifikasi menjadi 2, yaitu : Fotosintesis Reaksi anabolitik fotosintesis membutuhkan komponen-komponen penting sebagai pendukungnya, yaitu antara lain : Bahan baku, berupa air dan carbondioksida Sumber energi, berupa cahaya, khususnya spectrum merah, biru dan ungu Pigmen, terutama klorofil a dan klorofil b yang terdapat dalam kloroplas Secara ringkas reaksi anabolitik fotosintesis ditulis sbb:                                 Cahaya 6CO2 + 6H2O    ---------------------------------->   C6H12O6 + 6O2                                          Klorofil Reaksi anabolitik fotosintesis, sebenarnya terdiri atas dua tahap, yaitu : 1. Tahap reaksi terang ( Reaksi HILL )    Tahap ini terjadi di bagian kloroplas bernama Grana ( pada membrane tilakoid ).Dimana pada tahapan ini cahaya ( matahari ) merupakan sumber energi yang oleh klorofil digunakan sebagai penghantar energi ( sensibilisator ) diubah menjadi energi kimia. Energi ini digunakan untuk memecah molekul air menjadi H+ dan OH-. Pemecahan molekul air ini disebut fotolisis.Dari tahapan ini akan dihasilkan ATP, NADPH2 dan O2. 2. Tahap reaksi Gelap ( Reaksi BLACKMAN ) = siklus Calvin     Reaksi ini terjadi pada stroma, tanpa memerlukan cahaya. Reaksi dimulai dengan pengikatan ( fiksasi ) CO2  dengan bantuan energi ATP dan NADPH2 dari reaksi terang dan enzim RDP sehingga terjadi pengkombinasian antara hydrogen dan karbondioksida menjadi karbohidrat sederhana.

Kemosintesis Reaksi anabolitik jenis ini berbeda dengan fotosintesis karena prosesnya tanpa memerlukan cahaya.Sebagai sumber energi reaksi ini adalah energi yang berasal dari reaksi kimia senyawa-senyawa organic tertentu.Contoh mikroorganisme yang mampu melakukan kemosintesis antara lain : - Bakteri nitrit ( Nitrosomonas, Nitrosococcus ) : 2NH3 + 3O2 à 2HNO2 + 2H2O + E - Nitrobacter : 2HNO2 + O2 à 2HNO3 + E - Bacteri belerang ( Begiota, Thiotrix ) : 2S + 2H2O + 3O2 à 2H2SO4 + E Secara ringkas reaksi anabolitik macam ini digambarkan sbb : Senyawa organic + O2 --------------->  Energi + hasil samping                                                                          H2O -------------------->  H2 + O2   CO2 + H2 ------------------ > karbohidrat sederhana / glukosa

KATABOLISME

Katabolisme disebut juga desimilasi, karena energi yang telah tersimpan akan ditimbulkan kembali untuk melangsungkan aktifitas hidup. Salah satu bentuk katabolisme adalah respirasi sel. Dalam respirasi sel energi diperoleh dari pemecahan glukosa menjadi CO₂ dan H₂O. Respirasi sel berlangsung melalui  4 tahap, yaitu : glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan Sistem Transport Elektron. Perhatikan tabel tahapan respirasi aerob, berikut !

Tabel 22.1 . Tahap-tahap respirasi aerob dan jumlah energi yang dihasilkan.

TAHAP	TEMPAT BERLANGSUNG	PROSES YANG TERJADI	AKSEPTOR	JML ATP
Glikolisis	Sitoplasma	Glukosa → 2 asam piruvat ( 6 C )              ( 3 C )	2 NADH	2 ATP
Dekarbok- Silasi oksi- Datif	Sitoplasma	2 as. Piruvat → 2 asetil ko A + 2CO2	2 NADH2
Siklus krebs	Mitokondria	Asetil ko A → ko A  + CO2 ( 2 C )        ( 1 C )	6 NADH + 2FADH2	2 ATP
System Transport elektron	Mitokondria	10NADH + 5O2 →10NAD + 10H2O 2FADH2 + O2 → 2FAD + 10H2O		30 ATP 4 ATP

Tahap-tahap respirasi merupakan suatu tahapan yang melibatkan beberapa enzim sebagai katalis. 

Skema tahapan Glikolisis :

Daur Krebs :

Macam Respirasi

Berdasarkan kebutuhan oksigen , respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

Pertama , respirasi aerob. Respirasi ini membutuhkan oksigen sebagai penerima atom H. Pada umumnya respirasi jenis ini dilakukan oleh mahkluk hidup aerob seperti manusia, kebanyakan hewan dan tumbuhan. Secara ringkas reaksi kimia respirasi aerob  ini dapat ditulis sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 675 kal + 38 ATP

Kedua, respirasi anaerob. Respirasi ini kebanyakan dilakukan oleh mikroorganisme aerobic atau sel-sel tertentu tanpa menggunakan oksigen sebagai penerima atom hidrogen. Reaksi kimianya ditulis :

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ +  21 kal + 2 ATP

Respirasi anaerob juga disebut respirasi intramolekul atau fermentasi.Contoh : fermentasi alcohol, fermentasi asam laktat