A. Pendahuluan
Respirasi selular atau biasa disebut respirasi adalah sebuah
proses oksidasi molekul- molekul untuk menghasilkan ATP dengan
akseptor elektron terakhirnya (hampir selalu) adalah molekul
anorganik. Terdapat dua jenis respirasi berdasarkan penggunaan
oksigen yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob
memerlukan oksigen dalam proses menghasilkan ATP dengan oksigen
sebagai akseptor elektron terakhir. Sementara, respirasi anaerob
tidak memerlukan oksigen dalam proses menghasilkan ATP, dan bahkan
ada organisme anaerob yang tidak mampu hidup apabila terdapat
oksigen disekitarnya. Respirasi anaerob menggunakan molekul
anaorganik selain oksigen sebagai akseptor elektron terakhir.
Selain melalui proses respirasi selular, ATP juga dapat dihasilkan
melalui proses yang disebut fermentasi. Fermentasi adalah semua
proses metabolisme yang melepaskan energi dari glukosa maupun
molekul/ bahan organik lain, dengan atau tanpa menggunakan oksigen
dan tanpa melewati sistem transport elektron. Fermentasi
menggunakan molekul organik sebagai akseptor elektron terakhir.B.
Pembahasan
a) Respirasi Anaerob Disamping metabolisme aerob, dan fermentasi
terdapat metabolisme lain yang pada umumnya bersifat anaerob. Akan
tetapi mikroorganisme tersebut tidak melakukan fermentasi. Bakteri
tersebut menggunakan senyawa anorganik sebagai akseptor elektron
terakhirnya. Organisme tersebut dapat dibagi dalam 3 kelompok yaitu
: reduser sulfat, reduser nitrat dan bakteri metan. Yang perlu
diingat bahwa, meskipun tipe metabolismenya adalah anaerob,
elektron yang dibebaskan melalui reaksi oksidasi ditransfer melalui
serangkaian tranafer elektron dan energi dihasilkan melalui
fosforilasi oksidatif. Letak perbedaan antara respirasi aerob dan
anerob adalah bahwa pada respirasi anaerob yang berperan sebagai
akseptor elektron terkahir adalah senyawa anorganik, bukan
oksigen.b) Respirasi Aerob Banyak organisme yang mampu menggunakan
oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Dalam hal ini tidak
diperlukan reduksi senyawa intermediator sebagaimana dalam
fermentasi. Hasilnya senyawa-senyawa intermediet tersebut dapat
dioksidasi sempurna menjadi karbon dioksida dan air. Ini merupakan
keuntungan yang sangat besar bagi organisme akarena jumlah energi
yang dihasilkan dari oksidasi sempurna satu molekul glukosa jauh
leb besar bila dibandingkan melalui permentasi. Hal ini disebabkan
rangka aliran elektron dari NADH ke O2 melalui serangkaian karir
Cytocrom menghasilkan 3 ATP. Energi tersebut, bersama dengan eneegi
yang diperoleh dari oksidasi Virupat menjadi asetil COA
menghasilkan 36 ATP yang dihasilkan dari metabolisma glukosa
menjadi CO2 dan H2O. Jika kita bandingkan dengan dua ATP yang
dibentuk dari satu molekul glukosa melalui permentasi alkohol atau
asam laktat, maka metabolisme aerob jauh lebih efesien dibanding
dengan permentasi. Bagaimana Peruvat diubah menjadi CO2 dan H2O dan
bagimana prosses tersebut menghasilkan sejumlah besar energi untuk
sel . Hal ini dipenuhi melalui proses degradasi disebut
tricarboxylic Acid Cycle (TCA Cycle) atau dikenal dengan siklus
asam sitrat maupun siklus Krebs. Setiap kali oksalo asetat
bergabung dengan asetil COA yang berasal dari Piruvat masuk kedalam
siklus akan mebentuk senyawa 6 karbon yang dikenal dengan asan
sitrat sehingga dinamakan siklus asam sitrat. Dalam setiap putaran
menghasilkan serangakaian oksidasi menyebabkan terjadinya reduksi
NAD atau FAD dan membebaskan 2 molekul CO2. jadi senyawa 6 karbon
asam sitrat kembali ke bentuk semula yaitu senyawa 4 karbon oksalo
asetat yang siap bergabung kembali dengan asetat / astil COA.
Akhirnya semua senyawa NADH dan FADH mengalami posforilasi
oksidatif dengan melepaskan elektron melalui serangkain cyticrom ke
oksigen menghasilkan air dan 3 molekul ATP untuk setiap pasang
elektron dari NADH. Jumlah energi yang diperoleh dari permentasi
dan resfirasi dari satu molekul glokosa adalah sebagai berikut
:
Glikolisis Anaerob / Fosforilasi substrat
2 ATP
Metabolisme Aerob / Fosforilasi oksidatif :
Dari glikosis
6 ATP
Metabolisma asrtil COA (2NADH)
6 ATP
TCA cycle;
Metabolisma suksinil COA
2 ATP
Oksidasi 6 NADH
18 ATP
Oksidasi 2 FADH
4 ATP
Total Energi
38 ATPc) FermentasiSelama fermentasi produk intermediet yang
terbentuk dari katabolisme senyawa organik seperti glukosa berperan
sebagai aseptor elektron terakhir menyebabkan terbentuknya senyawa
produk akhir fermentasi yang stabil. Sebagai contoh, pada umumnya
mikroorganisme mengubah gula menjadi asam piruvat. Dalam hal ini
juga membentuk NADH dan harus melepaskan elektronnya kepada aseptor
jika organisme melakukan metabolisme lebih lanjut. Hal ini dipenuhi
dengan cara menggunakan asam pirauvat atau beberapa produk dari
asam piruvat sebagai aseptor elekktron terakhir. Hal lain yang
perlu diperhatikan adalah dengan tidak adanya transfer elektron
selama fermentasi ikatan fosfat berenergi tinggi tidak terbentuk
melalui fosfolirasi oksidatif melainkan proses yang disebut dengan
fosfolirasi subsrat. Dalam hal ini senyawa intermediate dioksidasi,
energi yang dilepaskan dikonversi langsung kedalam ikatan yang
mengandung energi tinggi.
Berikut ini adalah tabel perbandingan respirasi aerob, respirasi
anaerob dan fermentasi.
Dilihat dari tabel tersebut proses perolehan energi dari
Respirasi aerob dengan kondisi pertumbuhan aerobik (membutuhkan
oksigen) akseptor terakhirnya adalah molekul oksigen atau O2 dan
tipe fosforilasi yang digunakan untuk menghasilkan ATP yaitu
fosforilasi tingkat substrat daan fosforilasi oksidatif. Jumlah
molekul ATP yang diproduksi per molekul glukosa sebanyak 36 pada
mikroorganisme eukariotik dan 38 pada mikroorganisme prokariotik.
Sedangkan proses perolehan energi dari respirasi anaerob, kondisi
pertumbuhan mikroorganisme tanpa memerlukan oksigen namun
menggunakan zat anorganik selain oksigen misalnya sulfur dan
nitrogen. Tipe fosforilasi yang digunakan untuk menghasilkan ATP
yaitu fosforilasi tingkat substrat dan fosforilasi oksidatif.
Produk molekul ATP yang dihasilkan per molekul glukosa yaitu
bervariasi tergantung mikroorganismenya dan jalur perolehan energi
yang digunakan biasanya perolehan hasilnya kurang dari 38 ATP dan
lebih besar dari 2 ATP. Proses perolehan energi dengan fermentasi,
kondisi pertumbuhan mikroorganisme dapat bersifat aerob maupun
anaerob dan akseptor elektron terakhirnya berupa molekul anorganik.
Tipe fosforilasi yang digunakan untuk menghasilkan ATP berupa
fosforilasi tingkat substrat dan jumlah produk yang dihasilkan per
molekul glukosa sebanyak 2 dalam bentuk asam piruvat.C.
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKAWheeler dan Volk.1993. Mikrobiologi Dasar.
Jakarta:Erlangga
