Met ab olism e
33
Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen yang direaksikan dengan oksigen membent uk air. M olekul-molekul
sumber elektron seperti NA DH dan FA DH
2
dari glikolisis dan siklus Krebs, selanjut nya memasuki t ahap t ranspor elekt ron unt uk menghasilkan
molekul berenergi siap pakai.
c. Sistem Transfer Elektron
Tahap t erakhir dari respirasi seluler aerob adalah sist em t ransfer elektron. Tahap ini terjadi pada ruang intermembran dari mitokondria.
Pada tahap inilah ATP paling banyak dihasilkan. Seperti A nda ketahui, sejauh ini hanya dihasilkan 4 molekul AT P
dari satu molekul glukosa, yaitu 2 molekul dari glikolisis dan 2 molekul dari sikluk Krebs. A kan tetapi, dari glikolisis dan siklus Krebs dihasilkan
10 NA DH 2 dari glikolisis, 2 dari tahap transisi siklus Krebs, dan 6 dari siklus Krebs dan 2 FA DH
2
. M olekul-molekul inilah yang akan berperan dalam menghasilkan ATP.
Jika A nda perhatikan, meskipun glikolisis dan siklus Krebs termasuk tahap respirasi aerob, namun sejauh ini belum ada molekul oksigen yang
terlibat langsung dalam reaksi. Pada tahap transfer elektron inilah oksigen terlibat secara langsung dalam reaksi.
Pada reaksi pertama, NA DH mentransfer sepasang elekron kepada molekul flavoprot ein FP. Transfer elekt ron mereduksi flavoprot ein,
sedangkan N A D H t eroksidasi kembali menjadi ion N A D
+
. Elekt ron bergerak dari flavoprotein menuju sedikitnya enam akseptor elektron yang
berbeda. A khirnya, elektron mencapai akseptor protein terakhir berupa sitokrom
a
dan
a
3
. Perhatikan gambar berikut.
Gambar 2.12
Ilust rasi t ransfer elekt ron. Sist em reaksi ini m em b erikan elekt ron d ari
glikolisis dan siklus Krebs pada oksigen seb agai aksep t or elekt ron
t erakh ir.
Sumber:Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan Persekitaran, 1991
2H NAD
NADH
2
FADH
2
2H FAD
2 sitokrom b
++
2 sitokrom b
+++
2 sitokrom c
+ +
2 sitokrom c
+++
2 e 2 e
2 e
2 e 2 e
2 sitokrom a
++
2 sitokrom a
+++
2 oksidasi sitokrom
++
2 oksidasi sitokrom
+++
2 H
+
2 H
+
Ruang m em b ran
m it okond ia Mat riks
m it okond ria
O
2
Sem ua hew an m enghasilkan panas m elalui respirasi sel. Pada Mam m alia
dan Aves, panas ini dipert ahankan oleh selapis bulu at au lem ak. Dengan
m enyesuaikan kadar panas yang hilang, hew an endot erm at au berdarah
panas m em elihara suhu badan yang st ab il Hom oiot erm .
Sumber: Concise Encyclopedia Nature, 1994
Fakta
Biologi
H
2
O
Kata Kunci
• Aksep t or elekt ron
• Flavop rot ein
• Int erm em b ran
• Sit okrom
• Transfer elekt ron
Mudah dan Akt if Belajar Biologi unt uk Kelas XII
34
Sit oplasm a 2 NADH
2 NADH
Glikolisis Glukosa
2 asam p iruvat
2 aset il KoA
2 NADH 6 NADH
2 FADH
2
Elekt ron yang m elint asi m em bran
Mit okond ria
Sist em t ransfer elekt ro n
+ 34 ATP + 2 ATP
+ 2 ATP Siklus asam
sit rat
38 ATP
Seperti A nda lihat pada Gambar 2.12, akseptor terakhir dari rantai
reaksi merupakan oksigen. Elektron berenergi tinggi dari NA DH dan FA DH
2
memasuki sist em reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebut mengalami penurunan energi yang digunakan untuk proses fosforilasi A DP
menjadi ATP sehingga satu molekul NA DH setara dengan 3 ATP dan satu molekul FA DH
2
setara dengan 2 ATP. Berapakan total ATP yang dihasilkan satu molekul glukosa melalui respirasi aerob? Perhatikan gambar berikut.
2. Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob adalah proses respirasi yang t idak memerlukan oksigen. Salah satu contoh proses ini adalah proses
fermentasi. Respirasi anaerob dapat terjadi pada manusia dan hewan jika tubuh memerlukan
energi secara cepat . Pada mikroorganisme sepert i bakt eri dan jamur, respirasi anaerob dilakukan karena keadaan lingkungan yang t idak
memungkinkan dan belum memiliki sistem metabolisme yang kompleks.
M engapa respirasi anaerob dapat terjadi dan berapa banyak energi yang dihasilkannya? M asih ingatkah A nda tahap glikolisis pada respirasi
aerob? Pada tahap tersebut, glukosa dapat dipecah untuk menghasilkan t ot al 2 A T P dan t idak memerlukan oksigen. M eskipun energi yang
dihasilkannya jauh lebih kecil daripada respirasi aerob, jumlah ini cukup bagi mikroorganisme dan energi awal bagi hewan.
Selain menghasilkan A TP, glikolisis juga menghasilkan NA DH dan NA D
+
. Tanpa suplai NA D
+
yang memadai, proses glikolisis pada respirasi anaerob dapat t erhent i. Oleh karena it u, organisme yang melakukan
respirasi anaerob harus mampu mengoksidasi N A DH menjadi N A D
+
kembali. Berdasarkan hal tersebut terdapat dua cara respirasi anaerob yang dilakukan organisme.
a. Fermentasi alkohol
Beberapa organisme sepert i khamir
Sacchar omyces cer eviceace
melakukan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol etanol.
Gambar 2.13
Ilust rasi reaksi yang t erjadi dalam respirasi sel dan jum lah ATP yang
didapat kan
Sumber: Biology: Concepts and Connections, 2006
Kata Kunci
• Alkohol
• Anaerob
• Aset ild eh id
• Ferm ent asi
• Ragi
Met ab olism e
35
Gambar 2.14
Bagan ferm ent asi alkohol Glukosa
2NAD
+
2NADH 2 ADP
2 ATP 2 asam piruvat
2 aset ildehid
2 et anol 2NAD
+
2NADH
Proses fermentasi alkohol diawali dengan pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses tersebut, dibentuk
juga 2 ATP dan 2 NA DH. Setiap asam piruvat diubah menjadi asetildehid dengan membebaskan CO
2
. A set ildehid diubah menjadi et anol dan N A D H diubah menjadi N A D
+
unt uk selanjut nya digunakan dalam glikolisis kembali.
Ferment asi al kohol merupakan j eni s ferment asi yang banyak digunakan manusia selama ribuan t ahun dalam pengolahan bahan
makanan. Khamir banyak digunakan dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol.
CO
2
Fermentasi A lkohol Tujuan
M engamati dan melakukan proses fermentasi alkohol A lat dan Bahan
1. Gula pasir
6. Labu Erlenmeyer 2.
Ragi roti fermipan 7. Sumbat gabus dua lubang
3. A ir suling
8. Termometer 4.
Larutan fenolftalin 9. Pipa kaca bentuk U
5. Vaseline
10. Termometer Langkah Kerja
1. Larutkan 50 g gula pasir dalam 100 ml air suling. Masukan larutan dalam labu A
dan taburi dengan sedikit ragi roti. 2.
M asukkan larutan fenolftalin pada labu B dan susunlah alat percobaan seperti berikut bersama kelompok A nda.
3. Jika alat-alatnya tidak tersedia, A nda dapat menggunakan botol minuman
sebagai penganti labu; dua buah sedotan fleksibel sebagai pengganti pipa kaca; air kapur sebagai pengganti larutan fenolftalin.
4. Simpan alat percobaan di tempat yang hangat. A mati setelah beberapa jam.
Aktivitas Biologi 2.1
Term om et er Pipa kaca
A A
B
Larutan gula dan ragi Fenolft alin
