4 Respirasi Aerob VS Anaerob : Pengertian, Tahapan, Klasifikasi Dan Perbedaan Juga Faktornya – Respirasi sel yaitu proses di mana energi yang tersimpan dalam glukosa dilepaskan oleh sel-sel. Respirasi sel berlangsung dalam banyak sekali tahap. Ini terjadi pada manusia, tanaman, binatang dan bahkan dalam basil mikroskopis.
Mesin pernapasan terletak di sel-sel tubuh. Selama respirasi sel, energi dari glukosa dilepaskan dengan adanya oksigen. Proses ini secara ilmiah dikenal sebagai respirasi aerobik. Respirasi anaerobik terjadi tanpa adanya oksigen.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kingdom Monera : Ciri, Contoh, Gambar, Struktur, Klasifikasi
Respirasi sering disebut juga katabolisme merupakan proses pemecahan materi organik menjadi materi anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik). Energi yang lepas tersebut dipakai untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh acara kehidupan.
Pada prinsipnya respirasi merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), lantaran itu dalam reaksi tersebut dibutuhkan penerima elektron untuk mendapatkan elektron dari reaksi oksidasi materi organik. Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:
- NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
- FAD (flavin adenin dinukleotida)
- Ubikuinon
- Sitokrom
- Oksigen
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 10 Organ Sistem Alat Reproduksi Wanita Beserta Fungsi Dan Bagiannya
Pengertian Respirasi
Respirasi adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan memakai oksigen. Respirasi bisa juga diartikan sebagai reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi.
Energi ini dipakai untuk acara sel dan kehidupan flora menyerupai sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan, perkembangan. Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi adealah energi kimia dalam bentuk ATP atu senyawa berenergi tinggi lainnya (NADH dan FADH). Respirasi juga menghasilkan karbondioksida yang berperan pada keseimbangan karbon di alam.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 12+ Sistem Anatomi Tubuh Manusia, Fungsi, Penjelasan, dan Gambar Lengkap
Respirasi pada flora berlangsung siang dan malam lantaran cahaya bukan merupakan syarat. Kaprikornus proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama flora hidup.
Macam Macam RESPIRASI PADA TUMBUHAN
Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi sanggup dibedakan menjadi dua macam, yaitu:
- Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang memerlukan oksigen, penguraiannya lengkap hingga menghasilkan energi, karbondioksida, dan uap air.
- Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak memerlukan oksigen tetapi penguraian materi organiknya tidak lengkap. Respirasi ini jarang terjadi, hanya dalam keadaan khusus.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Jaringan Meristem : Pengertian, Jenis, Fungsi, Ciri, Contoh Dan Gambarnya [LENGKAP]
Respirasi aerob
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 dipakai pribadi oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara sederhana :
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Organel Sel Hewan : Gambar, Bagian, Fungsi, Dan Struktur LENGKAP
Perbedaan Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob
Perbedaan antara respirasi aerob dan respirasi anaerob sanggup dijabarkan sebagai berikut:
- Respirasi Aerob : Umum terjadi pada semua makhluk hidup termasuk tumbuhan, berlangsung seumur hidup, energi yang dihasilkan besar, tidak merugikan tumbuhan, memerlukan oksigen, hasil final berupa karbondioksida dan uap air.
- Respirasi Anaerob : Hanya terjadi dalam keadaan khusus, bersifat sementara (hanya pada fase tertentu saja), energi yang dihasilkan kecil, bila terjadi terus menerus akan menghasilkan senyawa yang bersifat racun bagi tumbuhan, tidak memerlukan oksigen, hasil kesudahannya berupa alkohol atau asam laktat dan karbondioksida.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Materi Jaringan Hewan : Jenis, Fungsi, Letak, Gambar Dan Contohnya
Tabel Tahapan Respirasi aerob
4 Tahap Mekanisme Respirasi Aerob
Reaksi respirasi (disebut juga oksidasi biologis) suatu karbohidrat, contohnya glukosa, berlangsung dalam empat tahapan, yaitu
- Glikolisis
- dekarboksilasi oksidatif piruvat
- daur asam sitrat ( siklus krebs ),
- transpor Elektron terminal dalam rantai respiratoris.
Glikolisis
Glikolisis yaitu serangkaian reaksi kimia yang mengubah gula heksosa, biasanya glukosa, menjadi asam piruvat. Reaksi glikolisis berlangsung di dalam sitoplasme sel dan tidak memerlukan adanya oksigen. Glikolisis sanggup dibagi dalam dua fase utama, yaitu:
- Fase Persiapan (Glukosa diubah menjadi dua senyawa tiga karbon)
Pada fase ini pertama sekali glukosa difosforilasi oleh ATP dan enzim heksokinase membentuk glukosa-6-fosfat dan ADP. Reaksi berikutnya melibatkan perubahan gula aldosa menjadi gula ketosa. Reaksi ini dikatalis oleh enzim fosfoglukoisomerase dan mengakibatkan perubahan glukosa-6-fosfat yang difosforilasi oleh ATP dan enzim fosfofruktokinase menghasilkan fruktosa-1,6-difosfat dan ADP.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Sel Tumbuhan : Jenis, Bagian, Gambar Dan Fungsinya Lengkap
Selanjutnya fruktosa-1,6-difosfat dipecah menjadi dua molekul senyawa tiga karbon yaitu gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroasetonfosfat, dengan derma enzim aldolase. Dihidroasetonfosfat dikatalis oleh enzim fosfotriosa isomerase menjadi senyawa gliseraldehida-3-fosfat. Kaprikornus pada fase ini dihasilkan dua gliseldehida-3-fosfat. Pada fase ini tidak dihasilkan energi tetapi membutuhkan energi 2 ATP.
- Fase Oksidasi (Senyawa tiga karbon diubah menjadi asam piruvat)
Dua senyawa gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi 1,3-difosfogliserat. Reaksi ini melibatkan penambahan fosfat anorganik pada karbon pertama dan reduksi NAD menjadi NADH2 yang dibantu oleh enzim fosfogliseraldehida dehidrogenase.
Dengan adanya ADP dan enzim fosfogliserat kinase, asam 1,3-difosfogliserat diubah menjadi asam 3-fosfogliserat dan ATP dibentuk. Asam 3-fosfogliserat selanjutnya diubah menjadi asam 2-fosfogliserat oleh acara enzim fosfogliseromutase. Pelepasan air dari 2-fosfogliserat oleh enzim enolase membentuk asam fosfoenol piruvat.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Rantai Makanan : Pengertian, Jenis, Jaring, Contoh Dan Gambarnya
Dengan adanya ADP dan piruvat kinase, asam fosfoenolpiruvat diubah menjadi asam piruvat dan ATP dibentuk. Pada fase ini dihasilkan dua molekul asam piruvat. Pada fase ini juga dihasilkan energi sebesar 2 NADH2 dan 4 ATP.
Untuk lebih jelas, jalur glikolisis sanggup diamati pada gambar berikut ini.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kingdom Fungi/Jamur : Klasifikasi Jamur, Pengertian, Contoh, Strukturnya Lengkap
Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Dekarboksilasi oksidatif piruvat yaitu reaksi antara yang menghasilkan asetil-CoA. Dekarboksilasi oksidatif piruvat yaitu proses pengubahan asam piruvat yang dihasilkan pada tahap final glikolisis menjadi senyawa asetil-CoA, yang bila direaksikan dengan asam oksaloasetat akan masuk ke dalam siklus krebs.
Reaksi berlangsung pada membran luar mitokondria. Reaksi ini sangat kompleks dan memerlukan beberapa kofaktor dan suatu kompleks enzim. Langkah pertama yaitu pembentukan suatu kompleks antara TPP dan piruvat diikuti dengan dekarboksilasi asam piruvat.
Pada langkah kedua, unit asetaldehida yang tertinggal sehabis dekarboksilasi, bereaksi dengan asam lipoat membentuk kompleks asetil-asam lipoat. Asam lipoat tereduksi dan aldehida dioksidasi menjadi asam yang membentuk suatu tioster dengan asam lipoat.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 6 Jaringan Tumbuhan [LENGKAP] : Pengertian, Ciri, Gambarnya
Pada langkah ketiga, terjadi pelepasan gugus asetil dari asam lipoat ke CoASH, hasil reaksinya yaitu asetil-ScoA dan asam lipoat tereduksi. Langkah terakhir, yaitu regenerasi asam lipoat dengan memindahkan elektron dari asam lipoat tereduksi ke NAD.
Reaksi terakhir ini penting supaya suplai asam lipoat teroksidasi secara berkesinambungan selalu tersedia untuk pembentukan asetil-SCoA dari asam piruvat. Pada reaksi ini dihasilkan dua molekul asetil-CoA, energi sebanyak 2 NADH2, dan 2 CO2.
Berikut ini yaitu reaksi sederhana dekarboksilasi oksidatif piruvat:
Asam piruvat + CoA + NAD+ → Asetil-CoA + CO2 + NADH + H+
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kingdom Protista : Mirip Jamur, Hewan, Tumbuhan, Dan Ciri Juga Klasifikasinya
Siklus Krebs
Siklus krebs (daur asam sitrat atau daur trikarboksilat) merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi karbondioksida dan air serta sejumlah energi kimia. Asetil-CoA merupakan mata rantai penghubung antara glikolisis dan siklus krebs. Reaksi ini berlangsung di dalam matriks mitokondria. Siklus krebs terjadi dalam 2 fase utama :
- Fase Pembentukan Asam Sitrat
Reaksi pertama siklus krebs yaitu kondensasi asetil-CoA denga asam oksaloasetat (asam dikarboksilat berkarbon empat) membentuk asam sitrat (asam dikarboksilat berkarbon enam) dan membebaskan koenzim A (CoSH) dengan derma enzim kondensasi sitrat.
- Fase Regenerasi Asam Oksaloasetat
Hidrasi asam sirat oleh enzim akonitase membentuk asam sis-akonitat. Dengan reaksi yang sama, asam sis-akonitat diubah menjadi asam isositrat. Reaksi berikutnya yaitu asam isositrat diubah menjadi asam oksalosuksinat dengan derma enzim isositrat dehidrogenase dan NAD atau NADP yang pada kesudahannya membentuk NADH2 atau NADPH2.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kingdom Animalia : Pengertian, Ciri, Dan Klasifikasi Beserta Contohnya Secara Lengkap
Reaksi siklus krebs berikutnya yaitu dekarboksilasi asam oksalosuksinat membentuk asam α-ketoglutarat, dikatalis enzim karboksilase sehingga menghasilkan CO2.
Selanjutnya, asam α-ketoglutarat diubah menjadi asam suksinil-SCoA dengan derma enzim α-ketoglutarat dehisrogenase dan NAD serta CoASH. Pada reaksi ini dibuat NADH2 dan CO2. Suksinil-SCoA diubah oleh suksinat tiokinase menjadi asam suksinat dan CoASH.
Pada reaksi tiokinase energi yang tersimpan dalam tioester dari suksinil-SCoA dipakai untuk mengubah ADP+iP menjadi ATP. Oksidasi asam suksinat membentuk asam fumarat dengan derma suksinat dehidrogenase dan FAD. Pada reaksi ini FAD diubah menjadi FADH2.
Asam fumarat mengalami hidrasi menjadi asam malat oleh enzim fumarase. Asam malat diubah menjadi asam oksaloasetat oleh malat dehidrogenase. Dalam proses ini NAD direduksi menjadi NADH2. Kaprikornus regenerasi asam oksaloasetat melengkapi siklus krebs.
Pada reaksi siklus krebs (dua asetil-CoA) dihasilkan energi sebanyak 6 NADH2, 2 FADH2, 2 ATP dan 4 CO2. Untuk lebih jelas, sanggup diamati pada gambar berikut ini.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Fotosintesis : Reaksi, Contoh, Fungsi dan Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis
- Transpor Elektron dan Fosforilasi Oksidatif
Proses glikolisis dan siklus krebs menghasilkan energi yang tersimpan dalam bentuk NADH dan FADH. Untuk menghasilkan ATP dibutuhkan sistem transpor elektron. Transpor elektron ini berlangsung di dalam membran mitokondria sebelah dalam.
Walaupun dalam reaksi ini akan diserap O2 dan dihasilkan H2O, namun NADH dan FADH tidak sanggup bereksi pribadi dengan oksigen dan molekul air tersebut. Elektron yang terlibat ditransfer melalui beberapa senyawa mediator sebelum H2O dibentuk.
Senyawa-senyawa ini membentuk sistem pengangkutan elektron pada mitokondria. Pengangkutan elektron berlangsung mulai dari senyawa mediator yang secara termodifikasi sulit direduksi (senyawa dengan potensial reduksi negatif) menuju senyawa yang mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk mendapatkan elektron (senyawa dengan potensial reduksi yang lebih tinggi atau bahkan positif).
Oksigen mempunyai kecenderungan tertinggi untuk mendapatkan elektron. Setiap senyawa pembawa elektron dalam sistem ini hanya mendapatkan elektron dari senyawa pembawa lainnya yang letaknya berdekatan dengannya. Senyawa-senyawa pembawa elektron ini tersusun secara terbaris pada penggalan dalam membran mitokondria. Pada setiap mitokondria terdapat ribuan sistem pengangkutan elektron.
Lintasan utama transpor elektron dimulai dengan dua elektron dan dua ion H+ dipindahkan ke NAD, sehingga direduksi menjadi NADH2. NADH2memindahkan dua elektron dan dua ion H+ ke suatu enzim flavin, flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD), sehingga mereduksi senyawa tersebut. Energi yang dibutuhkan untuk mereduksi FAD kurang dari yang dilepaska oleh oksidasi NADH2 dan energi sisanya dipakai untuk sintesis satu molekul ATP dari ADP dan iP.
Selanjutnya FADH2mereduksi suati enzim besi yang terkait dengan gugus SH. Senyawa ini mereduksi dua molekul enzim porfirin-besi pemindah elektron yaitu sitokrom b. Sitokrom b mereduksi senyawa fenolik menjadi kinon dan ubiquinon; pada titik ini perlu ditambahkan ion H+ dan eklektron. Elektron dari ubiquinon kemudian mereduksi sitokrom c, dua ion H+ meninggalkan sistem angkutan.
Pada titik ini, dibebaskan energi yang cukup untuk sintesis molekul aTP kedua untuk setiap dua elektron yang dipindahkan. Sitokrom c mereduksi sitokrom a yang selanjutnya mereduksi sitokrom a3 dan pada titik ini dibuat ATP ketiga untuk setiap dua elektron yang dipindahkan.
Sitokrom a3 merupakan anggota sistem transpor elektron yang sanggup bereaksi dengan molekul oksigen. Sitokrom a dan a3 membentuk suatu asosiasi molekuler yang disebut sitokrom oksidase yang secara kimia belum sanggup dipisahkan. Dua elektron dipindahkan ke satu atom oksigen ( O2).
Ini menyempurnakan pemindahan dua elektron dari tingkat energi tinggi yang dimiliki substrat (AH2) ke tingkat energi rendah yang terdapat dalam air. Energi yang dilepaskan oleh oksidasi substrat disimpan dalam tiga molekul ATP yang disintesis di sepanjang proses angkutan elektron. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut.
Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron (rantai respiratoris) dikenal juga sebagai fosforilasi oksidatif biologis. Proses keseluruhan oksidasi biologis mempunyai dua fungsi yaitu menghasilkan energi dan menyediakan senyawa antara untuk sintesis. Jika dihitung jumlah ATP yang dihasilkan dalam oksidasi biologis, dengan materi awal yaitu satu molekul glukosa, maka akan diperoleh 38 molekul ATP.
Jalur Pentosa Fosfat
Setelah tahun 1950, mulai disadari bahwa glikolisis dan siklus krebs bukan merupakan rangkaian reaksi satu-satunya bagi flora untuk mendapatkan energi dari oksidasi gula menjadi karbondioksida dan air. Lintasan yang berbeda ini disebut dengan Lintasan Pentosa Fosfat (LPF), lantaran terbentuk senyawa antara yang terdiri atas lima atom karbon. Lintasan ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat.
Beberapa senyawa lintasan pentosa fosfat juga anggota daur calvin, kawasan gula fosfat disintesis di kloroplas. Perbedaan utama antara daur calvin dan lintasan pentosa fosfat yaitu pada lintasan pentosa fosfat gula fosfat tidak disintesis melainkan dirombak.
Dalam hal ini, reaksi pentosa fosfat serupa dengan reaksi glikolisis hanya perbedaannya lintasan pentosa fosfat penerima elektronnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis penerima elektronnya yaitu NAD+. Jalur pentosa fosfat ini terjadi di dalam sitoplasma sel.
Reaksi LPF pertama melibatkan glukosa-6-fosfat, yang berasal dari perombakan pati fosforilase di glikolisis, dari penambahan fosfat final pada ATP ke glukosa atau pribadi dari fotosintesis. Senyawa ini segera dioksidasi oleh glukosa-6-fosfat dehidrogenase menjadi 6-fosfoglukono-laktona. Laktona ini secara cepat dihodrolisis oleh laktonase menjadi 6-fosfoglukonat, kemudian senyawa ini diderkaboksilasi secara oksidatif menjadi ribulosa-5-fosfat oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase.
Selanjutnya ribulosa-5-fosfat oleh isomerase diubah menjadi ribosa-5-fosfat, dan oleh epimerase diubah menjadi xilulosa-5-fosfat. Ribosa-5-fosfat dan xilulosa-5-fosfat yang dihasilkan kemudian oleh transketolase diubah menjadi sedoheptulosa-7-fosfat dan 3-fosfogliseraldehid (gliseraldehida-3-fosfat).
Selanjutnya oleh transsaldolase, sedoheptulosa-7-fosfat dan 3-fosfogliseraldehid diubah menjadi eritosa-4-fosfat dan fruktosa-6-fosfat. Setelah itu xilulosa-5-fosfat dengan eritosa-4-fosfat oleh transkelotase diubah menjadi 3-fosfogliseraldehida dan fruktosa-6-fosfat, yang merupakan senyawa antara pada glikolisis.
Jadi, LPF sanggup dianggap sebagai jalur alternatif menuju senyawa yang akan dirombak oleh glikolisis. Reaksi-reaksi ini dipicu oleh enzim isomerase, epimerase, transketolase, dan transaldolase.
Dari jalur LPF, dua molekul NADP direduksi bagi setiap molekul CO2yang dilepaskan dari glukosa, yang akan menghasilkan enam molekul ATP. Jika 3-fosfogliseraldehida yang dihasilkan LPF masuk ke jalur glikolisis dan selanjutnya ke siklus krebs, maka energi yang dihasilkan yaitu 37 ATP per molekul glukosa yang dioksidasi. Untuk lebih jelasnya sanggup diamati pada gambar berikut ini.
Fungsi lintasan pentosa fosfat adalah:
- Produksi NADPH, senyawa ini kemudian sanggup dioksidasi untuk menghasilkan ATP.
- Terbentuknya senyawa eritosa-4-fosfat, senyawa ini merupakan materi baku essensial untuk pembentukan senyawa fenolik menyerupai sianin dan lignin.
- Menghasilkan ribulosa-5-fosfat yang merupakan materi baku unit ribosa dan deoksiribosa pada nukleutida pada RNA dan DNA.
Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob adalah salah satu proses katabolisme yang tidak memakai oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir, tetapi memakai senyawa tertentu (seperti : etanol, asam laktat). Asam piruvat yang dihasilkan pada tahapan glikolisis sanggup dimetabolisasi menjadi senyawa yang berbeda (ada/tersedianya oksigen atau tidak).
Pada kondisi aerobik (tersedia oksigen) sistem enzim mitokondria bisa 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 sanggup 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 mencakup :
- 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 menyerupai : alkohol, asam laktat. Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATP.
Mekanisme Respirasi Anaerob
- Fermentasi Etanol
- Fermentasi Alkohol
- Fermentasi Asam laktat
Pada kebanyakan flora dan binatang respirasi yang berlangsung yaitu respirasi aerob, namun demikian sanggup saja terjadi respirasi aerob terhambat pada suatu hal, maka binatang dan flora tersebut akan melangsungsungkan respirasi anaerob untuk sanggup bertahan hidup. Pada umumnya respirasi anaerob pada makhluk hidup hanya terjadi bila persediaan oksigen bebas ada di bawah batas minimum. Respirasi anaerob lazim disebut sebagai fermentasi.
Fermentasi Etanol
Fermentasi yaitu proses produksi energi dalam sel tanpa membutuhkan oksigen. Gula yaitu materi yang umum dalam fermentasi. Beberapa rujukan hasil fermentasi yaitu etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lainnya sanggup juga dihasilkan dari proses fermentasi ini menyerupai asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai materi yang umum dipakai dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur, dan minuman beralkohol lainnya.
Pada banyak flora yang biasa tumbuh di darat, penggenangan dalam air dalam waktu yang usang merupakan ancaman bagi kehidupannya. Hal ini dikarenakan respirasi aerob akan terhenti sama sekali, sehingga terjadilah respirasi anaerob yang terkadang tidak mencukupi energi yang dibutuhkannya, dan akumulasi zat beracun jawaban respirasi anaerob dalam waktu yang usang akan menimbulkan maut bagi flora tersebut.
Fermentasi yang umum terjadi pada flora yaitu fermentasi alkohol atau fermentasi etanol. Pada proses fermentasi, satu molekul glukosa diubah menjadi dua molekul etanol dan dua molekul karbondioksida. Seperti pada glikolisis, glukosa diubah menjadi asam piruvat selama proses fermentasi. Kemudian asam piruvat diubah menjadi etanol dan karbondioksida dengan derma enzim karboksilase dan alkohol dehidrogenase. Berikut ini yaitu gambar proses fermentasi etanol.
Fermentasi Alkohol
Proses ini terjadi pada beberapa mikroorganisme menyerupai jamur (ragi), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. Beberapa organisme menyerupai khamir (Saccharomyces cereviceace) melaksanakan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol (etanol).
Setelah terbentuk asam piruvat (hasil final 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” lantaran sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol sanggup dipakai sebagai materi 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 binatang (juga manusia) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras , energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi lantaran 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 mengakibatkan asam piruvat yang terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan menjadi asam laktat.yang mengakibatkan timbulnya rasa pegal-pegal sehabis seseorang bekerja/berolahraga berat/keras.
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron lantaran tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam piruvat direduksi lantaran mendapatkan H dari NADH yang terbentuk ketika glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang mengakibatkan rasa lelah pada otot.
Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.
CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
Respirasi IntraMolekuler
Respirasi antar atau intramolekul terjadi sama menyerupai pada proses fermentasi. Respirasi anaerob pada flora disebut juga respirasi intramolekul, mengingat, bahwa respirasi ini hanya terjadi di dalam molekul saja.
dalam respirasi anaerob, oksigen tidak diperlukan; juga di dalam proses ini hanya ada pengubahan zat organik yang satu menjadi zat organik yang lain. Contohnya perubahan gula menjadi alkohol, di mana pada hakikatnya hanya ada pergeseran tempat-tempat antara molekul glukosa dan molekul alkohol.
Beberapa spesies basil dan mikroorganisme sanggup melaksanakan respirasi intramolekuler. Oksigen yang dibutuhkan tidak diperoleh dari udara bebas, melainkan dari suatu persenyawaan. Contoh :
CH3CHOH.COOH + HNO3 → CH3.CO.COOH + HNO2 + H2O + Energi
(asam susu) (asam piruvat)
Respirasi anaerob sanggup berlangsung pada biji-bijian menyerupai jagung, kacang, padi, biji bunga matahari dan lain sebagainya yang tampak kering. Akan tetapi pada buah-buhan yang berair mendaging pun terdapat respirasi anaerob.
Hasil dari respirasi anaerob di dalam jaringan-jaringan flora tinggi tersebut kebanyakan bukanlah alkohol, melainkan majemuk asam organik menyerupai asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam tartarat dan asam susu.
Faktor Yang Mempengaruhi Respirasi
Faktor-faktor yang mensugesti respirasi sanggup dibedakan menjadi dua faktor, yaitu:
- Faktor internal, merupakan faktor yang berasal dari dalam badan flora itu sendiri, yaitu :
- Jumlah plasma dalam sel
Jaringan-jaringan meristematis muda mempunyai sel-sel yang masih penuh dengan plasma dengan viabilitas tinggi biasanya mempunyai kecepatan respirasi yang lebih besar daripada jaringan-jaringan yang lebih bau tanah di mana jumlah plasmanya sudah lebih sedikit.
- Jumlah substrat respirasi dalam sel
Tersedianya substrat respirasi pada flora merupakan hal yang penting dalam melaksanakan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang sedikit akan melaksanakan respirasi dengan laju yang rendah pula. Sebaliknya, flora dengan kandungan substrat yang banyak akan melaksanakan respirasi dengan laju yang tinggi. Substrat utama respirasi yaitu karbohidrat.
- Umur dan tipe tumbuhan
Respirasi pada flora muda lebih tinggi dari flora yang sudah cukup umur atau lebih tua. Hal ini dikarenakan pada flora muda jaringannya juga masih muda dan sedang berkembang dengan baik. Umur flora juga akan memepengaruhi laju respirasi. Laju respirasi tinggi pada ketika perkecambahan dan tetap tinggi pada fase pertumbuhan vegetatif awal (di mana laju pertumbuhan juga tinggi) dan kemudian akan menurun dengan bertambahnya umur tumbuhan.
- Faktor eksternal, yaitu faktor yang berasal dari luar sel atau lingkungan, terdiri atas:
- Suhu
Pada umumnya dalam batas-batas tertentu kenaikan suhu mengakibatkan pula kenaikan laju respirasi. Kecepatan reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies tumbuhan.
Perlu diingat, kenaikan suhu yang melebihi batas minimum kerja wnzim, akan menurunkan laju respirasi lantaran enzim respirasi tidak sanggup bekerja dengan baik pada suhu tertalu tinggi.
- Kadar O2 udara
Pengaruh kadar oksigen dalam atmosfer terhadap kecepatan respirasi akan berbeda-beda tergantung pada jaringan dan jenis tumbuhan, tetapi meskipun demikian makin tinggi kadar oksigen di atmosfer maka makin tinggi kecepatan respirasi tumbuhan.
- Kadar CO2 udara
Semakin tinggi konsentrasi karbondioksida diperkirakan sanggup menghambat proses respirasi. Konsentrasi karbondioksida yang tinggi mengakibatkan stomata menutup sehingga tidak
Klasifikasi Bakteri Aerob
- Bakteri Nitrifikasi
Melakukan proses nitrifikasi, yaitu mengoksidasi amoniak menjadi nitrat. Nitrosomonas dan Nitrosococcus (bakteri nitrit) yaitu basil yang mengoksidasi ammonia (NH3). Prosesnya sebagai berikut :
- Bakteri Denitrifikasi
Bakteri ini berlawanan dengan basil nitrifier. Bakteri ini mereduksi nitrat menjadi gas nitrogen:
Contoh, Pseudomonas auregenusa
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang sanggup diambil menurut pembahasan pada penggalan II yaitu sebagai berikut:
- Respirasi yaitu reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi. Energi ini dipakai untuk acara sel dan kehidupan flora menyerupai sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan, perkembangan. Energi kimia yang dihasilkan dari proses respirasi adealah energi kimia dalam bentuk ATP atu senyawa berenergi tinggi lainnya (NADH dan FADH). Proses respirasi selalu berlangsung sepanjang waktu selama flora hidup.
- Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi pada flora sanggup dibedakan menjadi dua macam, yaitu:
- Respirasi Aerob : Umum terjadi pada semua makhluk hidup termasuk tumbuhan, berlangsung seumur hidup, energi yang dihasilkan besar, tidak merugikan tumbuhan, memerlukan oksigen, hasil final berupa karbondioksida dan uap air.
- Respirasi Anaerob : Hanya terjadi dalam keadaan khusus, bersifat sementara (hanya pada fase tertentu saja), energi yang dihasilkan kecil, bila terjadi terus menerus akan menghasilkan senyawa yang bersifat racun bagi tumbuhan, tidak memerlukan oksigen, hasil kesudahannya berupa alkohol atau asam laktat dan karbondioksida.
- Mekanisme respirasi aerob mencakup proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif piruvat, siklus krebs, sistem transpor elektron dan fosforilasi oksidatif, serta jalur pentosa fosfat.
- Mekanisme respirasi anaerob mencakup proses fermentasi dan respirasi intramolekul.
- Faktor-faktor yang sanggup mensugesti respirasi terdiri dari:
- Faktor internal : Jumlah plasma dalam sel, jumlah substrat respirasi dalam sel, umur dan tipe tumbuhan.
- Faktor eksternal : Suhu, kadar oksigen dan karbondioksida di atmosfer, kadar air dalam jaringan, cahaya, luka dan stimulus mekanik, serta pengangkutan garam-garam mineral dari dalam tanah.
Saran
Adapun saran penulis yaitu perlu adanya pengkajian lebih lanjut wacana proses-proses respirasi pada flora dan diadakannya percobaan sederhana yang spesifik untuk pertanda bahwa flora melaksanakan respirasi.
DAFTAR PUSTAKA
Amstrong, Anna F., David C. Logan, dkk. 2006. Biology Journal: Heterogeneity of Plant Mitochondrial Responses Underpinning Respiratory Acclimation to the Cold in Arabidopsis thalianaLeaves. Journal Compilation, 2006, Blackwell Publishing Ltd, Plant, Cell and Environment, 29, 940-949. (diakses pada 25 Januari 2011)
Dwijoseputro, D. 1980. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT. Gramedia.
http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es.wikipedia.php%3Ftitle%3DCiclo_de_las_pentosas&rurl. (diakses pada 3 Februari 2011)
Rocha, Marcio, Francisco licausi, dkk. 2010. Biology Journal: Glicolysis and the Tricarboxylic Acid Cycle Are Linked by Alanine Aminotransferase during Hypoxia Induced by Waterlogging ofLotus japonicas. Plant Physiology, March 2010, Vol. 152, pp. 1501-1513, www.plantphysiol.org. (diakses pada 26 Januari 2011)
Salisbury, F. B. 1985. Plant Physiology. California: Utah State University, Wadsworth Publishing Company, Belmot.
Santosa. 1990. Fisiologi Tumbuhan. Yogyakarta: Fakultas Biologi UGM Press.
Sastramihardja, D., Arbayah S. 1997. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: FMIPA Biologi-ITB, Proyek Pendidikan Tenaga Akademik, Dirjend Pendidikan Tinggi, Depdikbud.
Sweetlove, Lee J., Aaron Fait, dkk. 2007. The Mitochondrion: An Integration Point of Cellular Metabolism and signaling. Critical Review in Plant Science, 26: 17-47, 2007, Taylor & Francis Group, LLC. (diakses pada 18 Januari 2011)
Tcherkez, Guillaume, Aline Mahe, dkk. 2009. Biology Journal: In Folio Respiratory Fluxomics Revealed by C Isotopic Labeling and H/D Isotope Effects Highlight the Noncyclic Nature of the Tricarboxylic Acid “Cycle” in Illiminated Leaves. Plant Physiology, October 2009, Vol. 151, pp. 620-630, ww.plantphysiol.org. (diakses pada 26 Januari 2011)
Zalbaza, Ana, Joost T. van Dongen, dkk. 2009. Biology Journal: Regulation of Respiration and Fermentation to Control The Plant Internal Oxygen Concentration. Plant Physiology, February 2009, Vol. 149, pp. 1087-1098, www.plantphysiol.org. (diakses pada 26 Januari 2011)
Sumber aciknadzirah.blogspot.com
