Tugas Mandiri 2

 Assalamualaikum wr.wb

Nama : Shafa Riandani

Kelas. : XII MIPA

Mapel : Biologi - Metabolisme

Berikut adalah tugasnya

Respirasi Anaerob serta Proses Fermentasinya

KATABOLISME 

Katabolisme atau disebut juga desimilasi merupakan rangkaian reaksi kimia yang berkaitan dengan proses pembongkaran, penguraian atau pemecahan molekul/senyawa kompleks menjadi molekul/ senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim.Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan energi berupa ATP yang tersimpan pada molekul dan biasa digunakan organisme untuk beraktivitas.Katabolisme mempunyai dua fungsi, yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain, dan menyediakan energi kimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel. Reaksi yang umum terjadi adalah reaksi oksidasi. Reaksi kimianya membebaskan energi sehingga disebut sebagai reaksi eksergonik. Energi yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpan dalam bentuk fosfat, terutama dalam bentuk ATP (Adenosin trifosfat) dan berenergi elektron tinggi NADH2 (Nikotilamid adenine dinukleotida) serta FADH2 (Flavin adenin dinukleotida). Contoh katabolisme adalah respirasi.Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, katabolisme dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Respirasi aerob : adalah respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari udara untuk menghasilkan energi.

2. Respirasi anaerob : adalah respirasi yang tidak membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi.

Fermentasi Anaerobik

Fermentasi anaerobik adalah fermentasi yang pada prosesnya tidak memerlukan oksigen. Beberapa mikro organisme dapat mencerna bahan energinya tanpa adanya oksigen jadi hanya sebagian bahan energi itu dipecah, yang dihasilkan adalah sebagian dari energi, karbondioksida dan air , termasuk sejumlah asam laktat , asetat, etanol, asam volatile ,alkohol, dan ester.

Pada fermentasi anaerob, zat-zat organik dikatabolisme tanpa kehadiran oksigen yang berarti tidak adanya akseptor elektron eksternal melainkan melalui keseimbangan reaksi oksidasi-reduksi internal. Produk dihasilkan selama proses penerimaan elektron yang dilepaskan saat pemecahan zar-zat organik. Oleh karenanya zat-zat organik tersebut berperan sebagai akseptor dan donor elektron. Pada fermentasi, substrat hanya dioksidasi sebagian dan oleh karena itu hanya sedikit energi yang bisa dihasilkan.

Respirasi aerob dan anaerob merupakan dua hal yang berkebalikan. Respirasi anaerob merupakan suatu proses pemecahan glukosa yang tidak butuh oksigen. Adapun beberapa organisme yang dapat melakukan respirasi anaerob diantaranya seperti khamir, bakteri asam laktat, juga otot tubuh pada manusia. Jika dibandingkan dengan respirasi aerob, respirasi anaerob ini hanya menghasilkan sedikit saja ATP (energy).

respirasi anaerob adalah reaksi perombakan karbohidrat, dalam hal ini glukosa, yang dilakuin buat menghasilkan energi tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerob ini tergolong ke katabolisme karbohidrat karena dia memecah dan menyederhanakan glukosa.

Proses yang terjadi pada respirasi anaerob hanya glikolisis dan transpor elektron aja. Selain itu, jumlah ATP atau energi yang dihasilkan juga lebih sedikit, jika respirasi aerob satu molekul glukosa bisa ngehasilin 36 ATP bersih, respirasi anaerob hanya bisa ngehasilin 2 ATP.

Dalam respirasi anaerob yang berperan penting merupakan proses fermentasi. Fermentasi glukosa merupakan suatu substrat pada tahap awal fermentasi dimana glukosa dipecah menjadi 2 buah molekul asam piruvat, 2 NADH dan juga 2 ATP. Akan tetapi reaksi fermentasinya tidak secara sempurna memecah glukosa menjadi karbondioksida serta air sehingga ATP yang dihasilkan akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan hasil respirasi aerob.

Berdasarkan produknya sendiri, fermentasi dibedakan menjadi fermentasi alcohol juga fermentasi asam laktat. Mengenai fermentasi alcohol dan fermentasi asam laktat, ulasannya bisa Anda simak berikut ini :

Fermentasi alcohol

Fermentasi alcohol ini dilakukan oleh jamur ragi. Pada fermentasi alcohol, molekul piruvat yang merupakan hasil glikolisis difermentasikan menjadi asetaldehid. NADH akan memberikan suatu electron dan juga hydrogen kepada asetaldehid sehingga akan terbentuk suatu produk akhir alcohol yaitu berupa etanol.

Fermentasi alkohol
Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol ( etil alkohol ) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras.

Pada fermentasi alkohol, asam piruvat diubah menjadi etanol atau etil alkohol melalui dua langkah reaksi, yaitu 1) pembebasan CO2 dari asam piruvat yang kemudian diubah menjadi asetaldehida, 2) reaksi reduksi asetaldehida oleh NADH menjadi etanol. NAD yang terbentuk akan digunakan untuk glikolisis

Reaksi Kimia: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat ini terjadi pada otot manusia ketika melakukan kerja keras dan persediaan oksigen kurang mencukupi. Pada fermentasi asam laktat sendiri, molekul asam piruvat hasil glikolisis akan menerima electron dan juga hydrogen dari NADH. Transfer electron dan juga hydrogen perlu menghasilkan suatu NADH+ kembali dimana pada waktu yang sama, asam piruvat akan diubah menjadi suatu asam laktat yang perlu menghasilkan kisaran 2 ATP.

Pada respirasi aerob dan anaerob, asam piruvat yang merupakan hasil proses glikolisis merupakan sesuatu yang bersifat substrat. Asam piruvat yang dihasilkan pada sebuah proses glikolisis dapat dimetabolisasi menjadi suatu senyawa yang berbeda juga tergantung atas tersedia atau tidaknya oksigen. Pada kondisi aerob yang merupakan terdapatnya oksigen, sistem enzim mitokondria sendiri dapat mengatalisis oksidasi asam piruvat menjadi CO2 dan H2O serta membebaskan energy.

Dalam suatu kondisi anaerob, sel serta jaringan tumbuhan dapat mengubah asam piruvat agar menjadi CO2 dan juga etil alcohol serta membebaskan energy. Bisa juga asam piruvat didalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energy.

Bentuk dari respirasi ini lazimnya dikenal dengan nama fermentasi dimana untuk respirasi anaerob, jalur yang bisa ditempuh meliputi lintasan glikolisis, adanya suatu pembentukan alcohol atau fermentasi alcohol juga pembentukan asam laktat atau yang disebut dengan fermentasi asam laktat. Juga terdapatnya akseptor electron terakhir yang bukan oksigen tetapi molekul alcohol atau asam laktat. Nantinya energy yang dihasilkan hanya berupa 2 buah molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang ada

Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Peristiwa ini dapat terjadi diotot dalam kondisi anaerob. 

Reaksi Kimia : C6H12O6 –> 2CH3CH(OH)COOH + 2ATP

Secara umum, fermentasi asam laktat perlu melalui dua tahapan, antara lain:

1. Proses fermentasi Homolactic

Pada proses ini terjadi perubahan glukosa mnjadi piruvat. Lalu terbentuklah 2 molekul asam laktat. Proses ini menggunakan enzim laktat Dehidrogenase.

2. Proses Fermentasi Heterofermentatif

Proses inin menggunakan piruvat sebagai penghasil asam laktat, etanol dan karbon dioksida sebagai hasil bawa bentuan enzim dehidrogenanse laktat dan piruvat dekarboksilase

Rangkuman

• Katabolisme atau disebut juga disimilasi merupakan rangkaian reaksi kimia yang 

berkaitan dengan proses pembongkaran, penguraian atau pemecahan molekul/senyawa 

kompleks menjadi molekul/ senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim.

• Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak membutuhkan oksigen untuk 

menghasilkan energi

• Dari produk yang dihasilkan fermentasi dibedakan menjadi 2 yaitu:

 Fermentasi asam laktat 

 Fermentasi alkohol

• Reaksi anaerob menghasilkan 

energi sebanyak 2 ATP.

Respirasi Aerob 

 

Respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari udara untuk menghasilkan energi. 

Contoh respirasi aerob adalah Respirasi Sel.

Respirasi bertujuan menghasilkan energi dari sumber nutrisi yang dimiliki. Semua makhluk hidup melakukan respirasi dan tidak hanya berupa pengambilan udara secara langsung. 

Respirasi dalam kaitannya dengan pembentukan energi dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnya dinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugas 

pembentukan energy ini adalah mitokondria.Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena didalamnya terjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, diikuti dengan pelepasan energi. Energi yang kita gunakan dapat berasal dari hasil metabolisme tumbuhan.

 

 Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi empat tahap, yaitu:

1. glikolisis,

2. dekarboksilasi oksidatif

3. siklus krebs

4. transport elektron.

Untuk memahami tahapan-tahapan tersebut, cermati uraian berikut ini.

1. Glikolisis 

 

Glikolisis adalah peristiwa pengubahan molekul glukosa (6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat (3 atom C). Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel. Prosesnya terdiri atas beberapa langkah, seperti pada 

gambar berikut:

Peristiwa glikolisis menunjukkan perubahan dari glukosa, kemudian makin berkurang 

kekomplekan molekulnya dan berakhir sebagai molekul asam piruvat. 

Produk penting glikolisis dari 1 molekul glukosa adalah:

- 2 molekul asam piruvat

- 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi

- 2 molekul ATP

2. Dekarboksilasi oksidatif

 

Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat berlangsung dalam matriks mitokondria dan merupakan reaksi kimia yang mengawali siklus krebs. Setiap asam piruvat yang dihasilkan kemudian akan diubah menjadi Asetil-KoA (koenzim-A). Asam piruvat ini akan mengalami dekarboksilasi sehingga gugus karboksil akan hilang sebagai CO2 dan akan berdifusi keluar sel. Dua gugus karbon yang tersisa kemudian akan mengalami oksidasi sehingga gugus hydrogen dikeluarkan dan ditangkap oleh akseptor elektron NAD+.

Gugus yang terbentuk, kemudian ditambahkan koenzim-A sehingga menjadi asetil-KoA. Hasil akhir dari proses dekarboksilasi oksidatif ini akan menghasilkan 2 asetil-KoA dan 2 molekul 

NADH. Pembentukan asetil-KoA memerlukan kehadiran vitamin B1

3. Siklus Krebs 

 

Siklus krebs merupakan tahap ketiga respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukan reaksi respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria pada kelompok eukariota sedangkan pada kelompok prokariota berlangsung didalam sitoplasma.

Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahap ketiga dalam respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus Krebs selanjutnya. Dalam siklus krebs, dari setiap 1 molekul glukosa akan dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.

4. Transpor Elektron 

 

Transpor elektron merupakan serangkaian peristiwa pemindahan electron dan ion hidrogen (H+). Selama tiga proses sebelumnya, dihasilkan beberapa reseptor elektron yang bermuatan akibat penambahan ion hidrogen. Reseptor-reseptor ini kemudian akan masuk ke transfer elektron untuk membentuk suatu molekul berenergi tinggi, yaitu ATP. Reaksi ini berlangsung di dalam membran mitokondria. Reaksi ini berfungsi membentuk energi selama oksidasi yang dibantu oleh enzim pereduksi. Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan penting adalah NADH, FAD, dan molekul-molekul khusus, seperti Flavo protein, ko-enzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3. Elektron berenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMN (Flavine Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q, sitokrom C1, C, A, B, dan A3, lalu berikatan dengan H yang diambil dari lingkungan sekitarnya. Sampai terjadi reaksi terakhir yang membentuk H2O.

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa selama proses respirasi aerob dihasikan sekitar 38 ATP dengan rincian sebagai berikut:

Rangkuman 

• Katabolisme atau disebut juga disimilasi merupakan rangkaian reaksi kimia yang berkaitan dengan proses pembongkaran, penguraian atau pemecahan molekul/senyawa kompleks menjadi molekul/ senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim

• Respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari udara untuk menghasilkan energi.

• Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi empat tahap, yaitu:

 glikolisis,

 dekarboksilasi oksidatif

 siklus krebs

 transport elektron.

• Reaksi aerob menghasilkan energI sebanyak 38 ATP