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