PERNAFASAN PADA TUMBUHAN (RESPIRASI) – Part 2

Glikolisis

Glikolisis merupakan tahap pertama dalam reaksi respirasi. Tahap ini berlangsung di dalam sitoplasma. Merupakan suatu rentetan reaksi enzimatis yang menghasilkan 2 molekul asam piruvat dari tiap molekul heksosa. Molekul heksosa (6-karbon) dipecah menjadi 2 buah senyawa asam 3-karbon yaitu asam piruvat yang merupakan senyawa kunci respirasi. Didalam peristiwa glikolisis ini terdapat kegiatan berbagai enzim dan ATP serta ADP. Peranan ATP dan ADP ialah meneruskan fosfat dari molekul yang satu kepada molekul yang lain.

Glikolisis merupakan suatu siklus dari reaksi-reaksi respirasi dimana asam piruvat yang terbentuk dioksidasi menjadi CO₂ dan H₂O dan terbentuk banyak energy. Peristiwa glikolisis dapat berlangsung baik dalam keadaan aerob maupun anaerob. Apabila tidak ada oksigen, asam piruvat mengalami reaksi anaerob (fermentasi). Dan jika oksigen dalam keadaan yang cukup, asam piruvat bergerak ke dalam mitokondria masuk ke dalam Siklus Krebs.

Biasanya proses pernafasan aerob selalu didahului proses anaerob. Bila keadaan tetap anaerob, hasil akhir glikolisis antara lain akan menyebabkan terbentuknya alcohol, bila terjadi dalam sel-sel tumbuhan. Dalam keadaan aerob, hasil akhir glikolisis akan mengalami perubahan lebih lanjut sehingga memungkinkan terbentuknya CO₂ atau air.

Pada macam-macam jaringan pada hakekatnya glikolisis akan dapat berlangsung sama baik dalam keadaan ada atau tidak ada O₂ udara. Pada reaksi glikolisis terbentuk energi yang dibebaskan dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi (ATP). Proses pembentukan ATP disebut fosforilasi oksidatif

Siklus Asam T rikarboksilat ( TCA Cycle/Siklus Krebs)

Siklus Krebs hanya dapat terjadi apabila ada oksigen dan berlangsung di dalam matriks mitokondria. Asam piruvat dari reaksi glikolisis kehilangan CO₂ kemudian bereaksi dengan senyawa dengan 4-karbon (asam oksalo asetat) membentuk senyawa dengan 6-karbon (asam sitrat). Asam sitrat mengalami pemecahan menjadi senyawa asam dengan 5-karbon, kemudian menjadi senyawa asam dengan 4-karbon , megalami pemecahan ikatan karbon-karbon, melepaskan CO₂, dan menghasilkan energi metabolik (ATP, NADH, dan FADH2) untuk setiap pemecahan.

Senyawa asam dengan 4-karbon dibentuk kembali, dan siklus berlangsung lagi. Secara ringkas dalam Siklus Krebs terdapat 4 buah reaksi oksidatif . Pada setiap reaksi tersebut substrat yang teroksidasi melepaskan 2 buah elektron. Kedua elektron tersebut disalurkan melalui rantai respirasi. Dalam siklus ini dihasilkan juga CO₂ dari 2 buah reaksi dekarboksilasi. Jadi dalam 1 putaran Siklus Krebs, 1 molekul asam asetat (dalam bentuk Acetil CoA) dioksidasi, reaksinya : CH₃COOH + 2 O₂ → 2 CO₂ + 2 H₂O. Sebelum memasuki Siklus Krebs, asam piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif dalam tahapan reaksi gabungan yang dikatalisir oleh enzim kompleks : Asam piruvat + CoA + NAD⁺ → Asetil CoA + CO₂ + NADH + H⁺.

Gugusan CH₃CO dalam asetil CoA berkondensasi dengan air dan asam oksalo asetat membentuk asam sitrat. Asam sitrat mengalami isomerasi menjadi asam isositrat. Asam isositrat mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asam α keto glutarat. Konvensi asam α keto glutarat menjadi succinil CoA, reakasinya : Asam α keto glutarat + CoA + NAD⁺ → succinil CoA + CO₂ + NADH + H⁺. Succinil CoA dipecah menjadi asam succinat dan CoA dalam suatu reaksi yang memerlukan guanosin di fosfat (GDP), asam fosfat (Pi), dan guanosin tri fosfat (GTP), reaksinya : Succinil CoA + GDP + Pi → asam succinat + GTP + CoA. Asam succinat dioksidasi menjadi asam fumarat, dikatalisir oleh enzim dehidariogenase asam succinat dengan koenzim FAD. Asam fumarat diUbah menjadi asam malat dengan penambahan air. Asam malat dioksidasi menjadi asam oksalo asetat.

Sistem Sitokhrom

Bentuk energi metabolik yang paling berguna bagi tumbuhan adalah ATP. Berbagai macam energi metabolik yang dihasilkan melalui Glikolisis dan Siklus Krebs bergerak menuju membran dalam mitokondria. Di dalam membran mitokondria berlangsung rantai transpor elektron yang disebut Sistem Sitokrom, yang sangat mirip dengan rantai transpor elektron pada fotosintesis. Senyawa energi metabolik (NADH and 'FADHZ) menyumbangkan elektronnya pada electron transport carriers dalam rantai transpor elektron, dihasilkan gradien energi, dan enzim penghasil ATP (ATPase) . Oksigen berperan sebagai penangkap elektron terakhir dan bereaksi dengan ion H+ untuk menghasilkan air.