Pernahkah kalian berpikir mengapa makanan yang berbentuk sedemikian rupa dapat menghasilkan energi untuk manusia? Jadi, sebenarnya terdapat serangkaian proses yang membuat komponen-komponen di dalam makanan akan menghasilkan energi di dalam tubuh kita. Proses tersebut dinamakan dengan respirasi aerob. Artikel ini akan menjelaskan mengenai respirasi aerob beserta dengan rincian tahapannya sehingga membentuk energi untuk tubuh kita.   

Pengertian Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah proses penguraian senyawa organik dengan bantuan oksigen. Sedangkan secara umum respirasi aerob juga didefinisikan sebagai  proses reaksi pemecahan senyawa glukosa yang membutuhkan bantuan dari oksigen. Oksigen dalam proses ini akan membantu untuk menangkap elektron hingga kemudian akan bereaksi terhadap ion hidrogen dan menghasilkan air.  Proses penguraian senyawa tersebut akan berlangsung di dalam tubuh kita. Jadi, ketika kita mengonsumsi makanan-makanan yang mengandung glukosa, maka setiap molekul glukosa akan melalui empat tahapan respirasi aerob sehingga menghasilkan energi untuk tubuh kita.  Baca juga: Pengertian Fosfor, Peranan Beserta Siklusnya  

Perbedaan Respirasi Aerob dengan Anaerob

Berikut ini adalah perbedaan antara respirasi aerob dengan respirasi anaerob: 

1. Seperti yang telah dijelaskan bahwa respirasi aerob membutuhkan oksigen, sedangkan anaerob kebalikannya, yaitu tidak membutuhkan oksigen dalam prosesnya.
2. Seluruh proses respirasi aerob berlangsung di matriks mitokondria, sedangkan anaerob terjadi pada sitoplasma. 
3. Dalam proses respirasi aerob akan menghasilkan ATP sebanyak 36 ATP (Adenosin Tri Phosphat). Hal itu membuat respirasi aerob jauh lebih banyak menghasilkan energi ketimbang anaerob karena respirasi anaerob hanya akan menghasilkan energi yang sedikit, yaitu dua ATP.
4. Respirasi aerob bertujuan untuk menguraikan senyawa, sedangkan anaerob bertujuan untuk mengurangi senyawa organik. 

 

Tahapan Respirasi Aerob

Sebelumnya telah disinggung bahwa untuk menghasilkan energi, glukosa harus melewati empat tahapan terlebih dahulu.  Berikut ini adalah penjelasan mengenai tahapan-tahapan pada respirasi aerob.  

1. Glikolisis

Glikolisis adalah tahapan pertama pada proses respirasi aerob. Proses ini terjadi pada bagian sitoplasma atau sitosol.  Dalam tahapan glikolisis, molekul glukosa akan diuraikan menjadi suatu senyawa yang lebih sederhana. Dari proses penguraian tersebut, glukosa akan menghasilkan 2 molekul ATP, 2 molekul asam piruvat, dan 2 molekul NADH.  Berikut adalah tahapan pada proses glikolisis: 

• Glukosa berubah menjadi glukosa 6-fosfat disertai dengan pemecahan ATP menjadi Adenosin Difosfat (ADP) yang dibutuhkan untuk menjadi sumber energi. 
• Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah lagi menjadi fruktosa 6-fosfat.
• Fruktosa 6-fosfat kemudian diubah lagi menjadi fruktosa 1,6 bifosfat dengan penguraian ATP menjadi ADP.
• Kemudian, fruktosa 1,6 difosfat dipecah lagi menjadi 1 molekul gliseraldehid 3-fosfat atau PGAL dan 1 molekul dihidroksiaseton atau DHAP.
• Molekul DHAP kemudian diubah menjadi PGAL sehingga menghasilkan 2 molekul PGAL. 
• Molekul PGAL kemudian diubah lagi menjadi 1,3 bifosfogliserat dengan mengikat fosfat organik. Jadi setiap 1 molekul PGAL akan menghasilkan 1 NADH. 
• 1,3 bifosfogliserat akan diubah lagi menjadi 3-fosfogliserat dimana ATP adalah sumber energi. 
• 3-fosfogliserat berubah menjadi 2-fosfogliserat.
• 2-fosfogliserat kemudian berubah menjadi senyawa fosfoenolpiruvat (PEP)
• Kemudian yang terakhir fosfoenolpiruvat berubah menjadi asam piruvat dan ATP dibentuk. 
• ATP menjadi sumber energi untuk mengantarkan ke mitokondria. 

 

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Tahap kedua adalah dekarboksilasi oksidatif. Tahap ini merupakan tahap yang sudah terjadi pada bagian mitokondria.  Ketika masuk ke tahap ini, reaksi pertama yang terjadi adalah asam piruvat berubah menjadi asetil koenzim A sehingga menghasilkan molekul CO2 dan NADH.  Karena pada tahapan sebelumnya menghasilkan 2 asam piruvat, maka selanjutnya dekarboksilasi oksidatif menghasilkan masing-masing 2 molekul pada asetil koenzim A, CO2, dan NADH.  Berikut adalah urutan dari tahapan dekarboksilasi oksidatif: 

• Asam piruvat yang dihasilkan tahap sebelumnya akan melepaskan gugus karboksilat yang diubah menjadi CO2. Sisa atom C akan berbentuk CH3COO-.
• CH3COO- akan memindahkan kelebihan elektronnya kepada molekul NAD+ untuk diubah menjadi NADH. Sedangkan CH3COO- akan berubah menjadi asam asetat. 
• Asam asetat akan terikat dengan koenzim A sehingga membentuk koenzim A. 

 

3. Siklus Krebs

Tahap ketiga pada respirasi aerob adalah siklus krebs. Tahap ini akan menghasilkan 2 molekul ATP, 2 molekul FADH2, 6 molekul NADH, dan 4 molekul CO2. Jadi dapat disimpulkan bahwa, karbon dioksida dalam respirasi aerob dihasilkan dalam proses siklus krebs ini. Rincian urutan dari siklus krebs antara lain: 

• Asetil Koenzim A akan terikat dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. 
• Asam sitrat kemudian diubah menjadi asam isositrat.
• Asam isositrat diubah lagi menjadi asam α-ketoglutarat. Di saat yang sama CO2 melakukan pelepasan dan NADH dibentuk.
• Asam α-ketoglutarat kemudian diubah menjadi suksinil koenzim A yang mengandung 4 atom C. Seperti tahap sebelumnya tahap ini juga disertai dengan pelepasan CO2 dan pembentukan NADH. 
• Suksinil koenzim A selanjutnya diubah menjadi asam suksinat dan akan menhasilkan GTP. 
• GTP kemudian diubah menjadi ATP. 
• Asam suksinat diubah lagi menjadi asam fumarat dan disertai dengan pembentukan FADH2. 
• Asam fumarat itu kemudian akan mendapatkan tambahan air sehingga berubah menjadi asam malat. 
• Kemudian pada tahap terakhir asam malat diubah menjadi asam oksaloasetat lagi dan disertai dengan pembentukan NADH.

 

4. Transpor Elektron

Tahap terakhir pada respirasi adalah transpor elektron. Transpor elektron ini terjad pada bagian membran mitokondria yang disebut dengan krista.  Pada respirasi aerob, oksigen berperan pada proses transpor elektron ini.  Tahap ini akan terjadi reaksi reduksi dan oksidasi antara NADH dan FADH2 yang dihasilkan pada tahapan siklus krebs.  Senyawa-senyawa yang terjadi di dalam tahap transpor elektron adalah sitokrom B, sitokrom C, sitokrom A, sitokrom A3, koenzim Q, serta oksigen. Tahap ini sekaligus menjadi tahap yang paling banyak dalam menghasilkan ATP di antara tahapan yang lainnya. Berikut adalah rincian dari proses transpor elektron: 

• Setelah melalui proses oksidasi, NADH akan menghasilkan elektron yang memiliki energi yang tinggi. 
• Elektron yang dihasilkan NADH tadi kemudian ditransfer ke koenzim Q. Kemudian ADP dan fosfat akan bersatu menghasilkan ATP berkat energi elektron yang tinggi. 
• Koenzim Q kemudian dioksidasi oleh sitokrom B sehingga akan melepaskan elektron dan 2 ion H+. 
• Sitokrom B kemudian akan dioksidasi sitokrom C. Proses itu juga akan menghasilkan energi yang tinggi sehingga berakibat bersatunya ADP dan Fosfat menjadi ATP. 
• Sitokrom C mereduksi sitokrom A.
• Sitokrom A kemudian akan mengoksidasi sitokrom A3 sehingga memicu bergabungnya fosfat anorganik dan ADP menjadi ATP. 
• Kemudian Sitokrom A3 dioksidasi oksigen sehingga membentuk H2O. 

Dari keempat tahapan itu dapat disimpulkan bahwa empat tahapan itu menghasilkan total 36 ATP dengan rincian Glikolisis 2 ATP, Dekarboksilasi Oksidatif tidak, Siklus krebs 2 ATP, dan Transpor Elektron 34 ATP.  Berikut ini adalah gambaran skema respirasi aerob: [caption id="" align="aligncenter" width="498"] Image by Among Guru[/caption]  

Menjadi Bagian Sampoerna Academy

Perjalanan pendidikan di Sampoerna Academy merupakan perjalanan yang menginspirasi, mendorong, dan mempersiapkan generasi masa depan untuk menghadapi tantangan dunia. Sampoerna Academy lebih dari sekadar pembelajaran akademik. Dengan pendekatan STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) dan pembelajaran abad ke-21, SA menciptakan lingkungan yang mendorong kritisitas, kreativitas, dan kerja sama. Kami mengajak orang untuk bergabung dengan kami, menjadi bagian dari komunitas yang mendorong pencarian, kreativitas, dan pengembangan diri yang berkelanjutan dalam menghadapi kompleksitas dunia modern. Kita tidak hanya berinvestasi dalam pendidikan, tetapi juga dalam masa depan generasi yang akan membentuk dunia. Mari bergabung dalam perjalanan pendidikan yang menginspirasi, memberdayakan, dan merangsang pertumbuhan holistik bersama Sampoerna Academy. Bersama Sampoerna Academy mari membangun generasi yang memiliki keyakinan, kemampuan, dan keberanian untuk melampaui batas-batas saat ini untuk menghadapi tantangan masa depan. Ayo bergabung dan menjadi agen perubahan untuk menciptakan masa depan yang lebih cerah bagi dunia kita. Referensi Tirto.id