Post on 06-Feb-2023
Respirasi Seluler
a. Pengertian respirasi seluler
Pada hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan
energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas
yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP
digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh
aktivitas hidup yang memerlukan energi. Menurut
Campbell et al. (2002), aktivitas hidup yang
memerlukan energi antara lain, kerja mekanis
(kontraktil dan motilitas), transpor aktif
(mengangkut molekul zat atau ion yang melawan
gradien konsentrasi zat), produksi panas (bagi
tubuh burung dan hewan menyusui). Namun, selain
ketiga tujuan tersebut, energi dibutuhkan oleh
tubuh untuk transfer materi genetik dan
metabolisme sendiri.
Jadi respirasi seluler adalah proses
perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan
energi potensial menjadi produk limbah yang
berenergi lebih rendah (proses katabolik) pada
tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen
terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan
bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon
dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP
(adenosin trifosfat) memiliki energi untuk
aktivitas sel seperti melakukan sintesis
1 | P a g e
biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil,
menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi
otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui
membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi.
b. Persamaan umum respirasi seluler
C6H12O6+ 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energi
Energi = ATP(Adenosine TriPhosphate) + panas
c. Struktur dan Fungsi mitokondria
Mitokondria adalah salah satu dari beberapa
bagian yang terdapat di dalam sel atau yang biasa
disebut sebagai organel sel. Mitokondria dalam
2 | P a g e
sebuah sel memiliki jumlah yang bervariasi
tergantung pada kebutuhan energi pada sel
tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria
memiliki susunan yang kompak yaitu pada bagian
yang paling banyak membutuhkan energi. Sebagai
salah satu contoh, mitokondria ada pada tubuh
manusia yang terletak diantara unit-unit
kontraktil pada sel otot jantung. Mitokondria
berbentuk seperti batang atau cenderung oval,
memiliki ukuran yang besar seperti bakteri.
Mitokondria memiliki dua lapisan, yaitu lapisan
luar dan lapisan dalam. Lapisan luar bersifat
halus dan mengelilingi mitokondria. Sedangkan
lapisan dalamnya berbentuk lipatan-lipatan yang
disebut krista. Ada bukti yang menyebutkan bahwa
mitokondria merupakan turunan dari bakteri yang
menginvansi dan kemudian ditelan oleh sel
primitif. Hal itu terjadi akibat adanya hubungan
simbiotik antara mitokondria dan bakteri, sehingga
menyebabkan mitokondria berkembang dan menjadi
organel permanen.
Fungsi mitokondria mengambil energi dari zat-
zat gizi dalam makanan dan mengubahnya menjadi
suatu bentuk yang dapat digunakan untuk
menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria
disebut juga dengan “organel energi”. Pada
3 | P a g e
mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang mengarah
ke dalam dan menonjol ke rongga dalam yang
disebut krista. Krista diisi oleh cairan yang
berbentuk gel yang dinamakan matriks. Selain itu
krista juga ditempeli oleh protein-protein
transportasi elektron yang bertanggung jawab untuk
mengubah sebagian besar energi yang terkandung
dalam makanan menjadi bentuk yang dapat digunakan.
Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang
disebut matriks. Matriks merupakan cairan yang
mengandung campuran pekat ratusan enzim berbeda
yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-
molekul nutrien untuk pengambilan akhir energi
yang dapat digunakan oleh protein-protein yang
terdapat di krista.
a. Mekanisme respirasi seluler
Secara garis besar, respirasi sel melibatkan
proses-proses yang disebut glikolisis, siklus
Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor
elektron. Perhatikan diagram respirasi seluler
berikut:
4 | P a g e
Gambaran umum respirasi seluler pada eukarioti.
Sumber: Pearson education inc.
1.Glikolisis (di sitosol/sitoplasma)
5 | P a g e
Kata “glikolisis” berarti “menguraikan
gula” dan itulah yang tepatnya terjadi selama
jalur ini. Glukosa, gula berkarbon enam,
diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula
yang lebih kecil ini kemudian dioksidasi, dan
atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua
molekul piruvat (champbell, 2002)
NADH merupakan sumber elektron berenergi
tinggi, sedangkan ATP adalah persenyawaan
berenergi tinggi. Selama glikolisis dihasilkan 4
molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP
diantaranya digunakan kembali untuk
berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain sehingga
tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk
tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak
memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis terjadi di
sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir
6 | P a g e
sebelum memasuki siklus krebs adalah asam
piruvat. Ada yang membedakan tahap ini menjadi
dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi
oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa 6C
menjadi senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis.
Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah
reaksi asam piruvat diubah menjadi asetil KoA
(syamsuri, 1980)
2. Dekarboksilasi Oksidatif
Setelah memasuki mitokondria,asam piruvat
mula-mula diubah menjadi suatu senyawa yang
disebut asetilCoA. Dekarboksilasi Oksidatif ini
merupakan persambungan antara glikolisis dan
siklus krebs, yang diselesaikan oleh kompleks
multi enzim yang mengkatalis 3 reaksi:
1. Gugus karboksil piruvat dikeluarkan dan
dilepaskan sebagai molekul CO2
2. Fragmen ber-karbon dua yang tersisa
dioksidasi untuk membuat senyawa yang dinamai
asetat. Suatu enzim mentransfer electron yang
diekstraksi ke NAD+ dan menyimpan energy
dalam bentuk NADH.
3. Koenzim A (senyawa yang mengandung sulfur
diikatkan pada asetat tadi oleh ikatan yang
7 | P a g e
tidak stabil yang membuat gugus asetil
sangat reaktif.
3. Siklus kreb / siklus asam sitrat (di
mitokondria)
Glikolisis melepas energi kurang dari
seperempat energi kimiawi yang tersimpan dalam
glukosa, sebagian besar energi itu tetap
tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada
oksigen molekuler, piruvat itu memasuki
mitokondria dimana enzim siklus krebs
menyempurnakan oksidasi bahan bakar organiknya
(champbell, 2002)
8 | P a g e
Memasuki siklus krebs, asetil KoA
direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C)
menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam
oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai
macam zat yang akhirnya menjadi asam
oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO2)
dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi
dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang
dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya,
hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima
hidrogen yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa ke
sistem transport elektron. Dalam tahap ini
dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan
dengan oksigen membentuk air. Seluruh reaksi
siklus krebs berlangsung dengan memerlukan
oksigen bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung
didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).
4. Sistem Transpor Elektron (di mitokondria)
9 | P a g e
Energi yang terbentuk dari peristiwa
glikolisis dan siklus krebs ada dua macam.
Pertama dalam bentuk ikatan fosfat berenergi
tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat).
Energi ini merupakan energi siap pakai yang
langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk
transport elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin
Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine
dinukleotida) dalam bentuk FADH2. Kedua macam
sumber elektron ini dibawa kesistem transfer
elektron. Proses transfer elektron ini sangat
komplek, pada dasarnya, elektron dan H+ dan NADH
dan FADH2 dibawa dari satu substrak ke substrak
yang lain secara berantai. Setiap kali
dipindahkan, energi yang terlepas digunakan
untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul
ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir
terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga
terbentuklah H2O. katabolisme 1 glukosa melalui
respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap
reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan
transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa
antara. Senyawa itu digunakan bahan dasar
anabolisme (Syamsuri, 1980).
10 | P a g e
Selama respirasi seluler, pemanenan energi
makanan untuk sintesis ATP jika satu molekul
glukosa terurai secara sempurna maka fosforilasi
tingkat substrat menghasilkan 4 ATP dan
fosforilasi oksidatif menghasilkan 34 ATP.
Proses oksidasi satu molekul glukosa dapat
memanen energi sebanyak 38 ATP. Sementara itu,
dalam oksidasi sempurna satu molekul glukosa
melepaskan 686 kkal (DG = -686 kkal/mol), dan
fosforilasi ADP menjadi ATP menyimpan sedikitnya
7,3 kkal per mol ATP. Oleh karena itu, efisiensi
respirasi adalah 7,3 kali 38 dibagi 686, atau
kira-kira 40%. Sedangkan sisa energi simpanan
hilang sebagai panas untuk mempertahankan suhu
tubuh, dan menghamburkan sisanya melalui
keringat dan mekanisme pendinginan lainnya
(Campbell et al., 2002)
ATP yang dihasilkan dari sebuah molekul
glukosa yang dioksidasi di dalam sel, dari
glikolisis sampai rantai respirasi antara lain:
a. Glikolisis menghasilkan
1 NADH + H+ = 1 X 2 X 3 ATP = 6 ATP
2 ATP = 2 X 2 X 2 ATP = 4
ATP
11 | P a g e
Jumlah
= 10 ATP
Dipakai
= 2 ATP
Hasil bersih ATP
glikolisis = 8 ATP
b. Dekarboksilasi oksidatif menghasilkan
1 NADH + H+ = 1 X 2 X 3 ATP = 6 ATP
c. Siklus krebs menghasilkan
3 NADH+H+ = 3 X 2 X 3 ATP = 18 ATP
1 FADH2 = 1 X 2 X 2 ATP = 4 ATP
1 ATP = 1X 2 X 1 ATP = 2
ATP
Jumlah b +
c = 30 ATP
Jadi hasil bersih ATP dalam respirasi dari
1 molekul glukosa adalah 38 ATP
12 | P a g e
Daftar Pustaka
Mahmuddin.(2009). Respirasi Seluler atau Respirasi
Aerob. http://mahmuddin.wordpress.com.Diakses
tanggal 21 Desember 2012.
Campbell, Neil A,dkk.(2002).Biologi.Jakarta:Erlangga.
Parera, Herens Andreano.(2010).Siklus
Krebs.www.scbrid.com. 22 Desember 2012.
13 | P a g e
Lestari,Iis.(2012). Respirasi Sel.http://www.kamusq.com.
30 Desember 2012.
Charisma, Nanik.(2012). Fotosintesis dan Respirasi Seluler.
http://csbioinformatika.blogspot.com. 30 Desember
2012.
Dejavu, Lan.(2010). Katabolisme Respirasi Seluler.
http://landejavu.wordpress.com. 30 Desember 2012.
14 | P a g e