Respirasi sel adalah proses yang digunakan semua makhluk hidup untuk mengubah glukosa menjadi energi. Autotrof (seperti tanaman) menghasilkan glukosa selama fotosintesis. Heterotrof (seperti manusia) menelan makhluk hidup lain untuk mendapatkan glukosa. Meskipun prosesnya bisa terlihat rumit, halaman ini membawa Anda melalui elemen-elemen kunci dari setiap bagian dari respirasi seluler.
Gambaran umum
Respirasi seluler adalah kumpulan tiga jalur metabolisme unik: glikolisis, siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron. Glikolisis adalah proses anaerob, sedangkan dua jalur lainnya adalah aerob. Untuk pindah dari glikolisis ke siklus asam sitrat, molekul piruvat (keluaran glikolisis) harus dioksidasi dalam proses yang disebut oksidasi piruvat.
Glikolisis
Glikolisis adalah jalur pertama dalam respirasi seluler. Jalur ini bersifat anaerob dan berlangsung di sitoplasma sel. Jalur ini memecah 1 molekul glukosa dan menghasilkan 2 molekul piruvat. Ada dua bagian glikolisis, dengan lima langkah di setiap setengahnya. Babak pertama dikenal sebagai langkah “membutuhkan energi”. Setengah ini membagi glukosa, dan menghabiskan 2 ATP. Jika konsentrasi piruvat kinase cukup tinggi, paruh kedua glikolisis dapat dilanjutkan. Di babak kedua, “pelepasan energi: langkah, 4 molekul ATP dan 2 NADH dilepaskan. Glikolisis memiliki keuntungan bersih 2 molekul ATP dan 2 NADH.
Beberapa sel (mis., Sel darah merah mamalia dewasa) tidak dapat menjalani respirasi aerob, sehingga glikolisis adalah satu-satunya sumber ATP mereka. Namun, sebagian besar sel mengalami oksidasi piruvat dan berlanjut ke jalur respirasi seluler lainnya.
Oksidasi piruvat
Pada eukariota, oksidasi piruvat terjadi di mitokondria. Oksidasi piruvat hanya dapat terjadi jika oksigen tersedia. Dalam proses ini, piruvat yang dibuat oleh glikolisis dioksidasi. Dalam proses oksidasi ini, gugus karboksil dihilangkan dari piruvat, membentuk gugus asetil, yang senyawa dengan koenzim A (CoA) untuk membentuk asetil KoA. Proses ini juga melepaskan CO2.
Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat (juga dikenal sebagai siklus Krebs) adalah jalur kedua dalam respirasi seluler, dan juga terjadi di mitokondria. Laju siklus dikendalikan oleh konsentrasi ATP. Ketika ada lebih banyak ATP tersedia, kurs melambat; ketika ada ATP yang kurang, nilainya naik. Jalur ini adalah loop tertutup: langkah terakhir menghasilkan senyawa yang dibutuhkan untuk langkah pertama.
Siklus asam sitrat dianggap sebagai jalur aerobik karena NADH dan FADH2 yang dihasilkannya bertindak sebagai senyawa penyimpan elektron sementara, mentransfer elektron mereka ke jalur berikutnya (rantai transpor elektron), yang menggunakan oksigen atmosfer. Setiap putaran siklus asam sitrat memberikan keuntungan bersih CO2, 1 GTP atau ATP, dan 3 NADH dan 1 FADH2.
Rantai Transportasi Elektron
Kebanyakan ATP dari glukosa dihasilkan dalam rantai transpor elektron. Ini adalah satu-satunya bagian dari respirasi seluler yang secara langsung mengonsumsi oksigen; Namun, dalam beberapa prokariota, ini adalah jalur anaerob. Pada eukariota, jalur ini terjadi di membran mitokondria bagian dalam. Pada prokariota terjadi di membran plasma.
Rantai transpor elektron terdiri dari 4 protein di sepanjang membran dan pompa proton. Sebuah kofaktor antar-jemput elektron antara protein I-III. Jika NAD habis, lewati I: FADH2 dimulai pada II. Pada chemiosmosis, sebuah pompa proton membawa hidrogen dari dalam mitokondria ke luar; ini memutar “motor” dan gugus fosfat melekat padanya. Pergerakannya berubah dari ADP ke ATP, menciptakan 90% ATP yang diperoleh dari katabolisme glukosa aerob.
