RESPIRASI SELULER

Respirasi seluler termasuk salah satu reaksi metabolisme tubuh yang berkaitan dengan pertukaran atau kadar gas yang terjadi dalam tubuh. Respirasi seluler merupakan serangkaian reaksi yang berfungsi menguraikan zat makanan, glukosa, dengan penerima elektron akhir adalah molekul gas O2 yang terjadi dalam suatu sel. Respirasi seluler tepatnya terjadi di sitoplasma dan organel mitokondria. Penguraian zat makanan tersebut bertujuan untuk memperoleh energi untuk aktivitas sel. Prinsip yang digunakan adalah membentuk senyawa berenergi tinggi yang langsung bisa dimanfaatkan oleh tubuh, yaitu ATP (Adenosin tri-fosfat). Selain itu, tahap-tahap yang ada dalam reaksi juga merupakan mekanisme pembentukan senyawa yang penting bagi tubuh, seperti lemak, protein, karotenoid dan sebagainya. Hal tersebut terjadi karena senyawa antara yang dihasilkan pada setiap tahap reaksi merupakan prekursor bagi senyawa-senyawa lain.

Mekanisme respirasi yang terjadi di dalam sel adalah reaksi oksidasi reduksi, bukan hanya sekedar pertukaran gas-gas. Reaksi oksidasi-reduksi membebaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk ATP saat elektron bergerak dari pembawa hidrogen menuju oksigen. Respirasi sel terdiri dari tiga tahapan utama reaksi:

1. Glikolisis
Glikolisis merupakan serangkaian reaksi yang berfungsi untuk memecah glukosa menjadi dua molekul asam piruvat dan menghasilkan 4 ATP minus 2 ATP. Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel. Glikolisis merupakan reaksi-reaksi yang bersifat anaerob, hal tersebut dikarenakan oksigen belum berfungsi dalam tahapan tersebut.

2. Dekarboksilasi oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif merupakan rangkain reaksi yang berfungsi mengubah asam piruvat menjadi asetil co-A sehingga dapat masuk dalam tahapan berikutnya, siklus Krebs.

3. Siklus Krebs
Siklus Krebs merupakan tahapan yang paling banyak membebaskan elektron yang akan dibawa oleh NADH dan FADH¬2. ATP yang dihasilkan langsung pada siklus Krebs hanya dua ATP. Selain itu, siklus Krebs juga memproduksi CO2.

4. Transport Elektron
Transpor elektron merupakan serangkaian rekasi oksidasi-reduksi yang berlangsung karena adanya pergerakan elektron melalui berbagai kompleks protein. Elektron akan digunakan untuk membentuk gradien konsentrasi yang menyebabkan ATP-sintetase bekerja membentuk ATP. Pada tahap akhir, elektron yang dibawa akan membentuk molekul oksigen.


Mekanisme pembentukan ATP

NADH menghasilkan 3 ATP dan FADH2 menghasilkan 2 ATP per molekul.

Transpor elektron merupakan serangkaian reaksi karena terjadi pergerakan elektron yang dibawa oleh agen-agennya, yaitu NADH dan FADH2. molekul NADH akan menginduksi pembentukan 3 molekul ATP, sedangkan FADH2¬ menginduksi pembentukan molekul ATP sebanyak 2 buah.
Kemampuan NADH menginduksi pembentukan 3 ATP dikarenakan tempat masuknya molekul tersebut ke dalam rantai reaksi elektron, demikian juga FADH2.
Elektron akan melewati 5 kompleks utama reaksi, yaitu kompleks I--V. masing-masing kompleks tersebut beserta reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

1. Kompleks I (NADH dehidrogenase)
NADH dehidrogenase memiliki sifat spesifik hanya bisa mengoksidasi NADH dan memicu pembentukan satu ATP per satu molekul NADH. Elektron yang telah melewati kompleks I akan berpindah ke koenzim Q.

2. Kompleks II (Suksinat dehidrogenase)
Kompleks II terdiri dari kompleks Fe-S yang berfungsi mengoksidasi FADH2 menjadi FAD+. Proses tersebut tidak menghasilkan ATP.

3. Kompleks III
Kompleks III terdiri dari sitokrom B, pusat Fe-S, dan sitokrom C1. Reaksi pada kompleks III memicu satu pembentukan ATP. Elektron akan doteruskan ke sitokrom C.

4. Kompleks IV
Kompleks IV dikenal sebagai sitokrom oksidase karena mengambil elektron dari sitokrom C. Kompleks IV terdiri dari 3 subunit, yaitu subunit I, subunit II, dan subunit III. Subunit I terdiri dari gugus heme Cyt a dan Cyt a3 serta ion tembaga. Cyt a3 bersama dengan ion Cu menjadi penerima elektron dari Cyt a dan mentransfer ke O2. Subunit II terdiri dari ion Pb yang terikat pada sistein. Subunit III secara rinci belum diketahui perannya.

5. Kompleks V
Kompleks V merupakan ATP syntase atau F0F1. Satu molekul ATP akan terbentuk saat proton masuk dari ruang intermembran ke dalam matriks mitokondria.
Tiga ATP yang dihasilkan oleh molekul NADH berasal dari pergerakan elektron ke matriks pada kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks III, dan kompleks IV yang memicu ATP sintase membuat 3 molekul ATP. Sementara itu, FADH2 hanya menghasilkan perpindahan elektron memasuki matriks sebanyak dua kali, yaitu pada kompleks III dan kompleks IV saja, tidak pada saat FADH2 pertama kali memasuki rantai reaksi di kompleks suksinat deidrogenase. Oleh karena itulah, NADH akan menghasilkan tiga molekul ATP dan FADH2 hanya dua molekul ATP.

*Disadur dari berbagai sumber* by: Ni’mah Rahmawati