Makhluk
hidup dapat bertahan hidup karena adanya energi yang mereka peroleh dari
lingkungannya. Tumbuhan dan makhluk hidup lainnya yang mampu mengadakan
fotosintesis memperoleh energi dari cahaya matahari. Makhluk hidup yang tidak
dapat mengadakan fotosintesis seperti hewan kebanyakan dapat memperoleh energi
melalui rantai makanan.
Di
dalam tubuh energi diubah dalam bentuk energi ikatan kimia yaitu ATP. Senyawa
ATP sangat reaktif karena ikatan di antara tiga kelompok fosfat relatif tidak
stabil. Ikatan-ikatan tersebut menunjukkan energi ikatan fosfat yang tinggi.
Hidrolisis setiap mol ATP melepaskan 7.3 kcal. Produk hidrolisis ATP (adenosin
difosfat) atau ADP dan fosfat anorganik yang disimbolkan dengan huruf P.
Persamaan
reaksinya adalah sebagai berikut ATP + H2O ---> ADP +P1 +
ENERGI.
Dalam beberapa kasus kedua ikatan fosfat berenergi tinggi dapat terurai melepaskan Unsur P untuk yang kedua kali dan menghasilkan adenosin monofosfat atau AMP.
Dalam beberapa kasus kedua ikatan fosfat berenergi tinggi dapat terurai melepaskan Unsur P untuk yang kedua kali dan menghasilkan adenosin monofosfat atau AMP.
Katabolisme karbohidrat
Proses
katabolisme yang berlangsung di dalam sel dikenal dengan istilah respirasi sel
atau pernapasan sel. Ada dua macam respirasi sel yaitu respirasi aerob dan
respirasi aerob.
Respirasi anaerob merupakan proses degradasi molekul organik untuk menghasilkan ATP tanpa bantuan oksigen. Makhluk hidup prokariotik dan protista dapat bertahan hidup tanpa O2 dengan melakukan reaksi aerob yaitu fermentasi atau transpor Elektron an aerobic. Sebagian sel manusia menggunakan jalur anaerobik pada saat sel-sel tersebut tidak memperoleh suplai O2 yang cukup.
Kebalikan dari respirasi anaerob yaitu jalur pembentukan ATP pada respirasi aerob yang bergantung pada adanya O2.
Respirasi anaerob merupakan proses degradasi molekul organik untuk menghasilkan ATP tanpa bantuan oksigen. Makhluk hidup prokariotik dan protista dapat bertahan hidup tanpa O2 dengan melakukan reaksi aerob yaitu fermentasi atau transpor Elektron an aerobic. Sebagian sel manusia menggunakan jalur anaerobik pada saat sel-sel tersebut tidak memperoleh suplai O2 yang cukup.
Kebalikan dari respirasi anaerob yaitu jalur pembentukan ATP pada respirasi aerob yang bergantung pada adanya O2.
Pemecahan
glukosa dalam sel berlangsung melalui beberapa tahap. Respirasi aerob dimulai
dengan tahap glikolisis yang mengubah molekul glukosa menjadi dua molekul
piruvat yaitu senyawa organik yang memiliki 3 atom karbon atau C3. Setelah
glikolisis berakhir jalur pembebasan energi menjadi berbeda. Jalur aerobik
diteruskan ke mitokondria dan O2 berperan sebagai penerima atau akseptor
elektron terakhir selama reaksi berlangsung. Jalur aerob dimulai dan diakhiri
di sitoplasma sedangkan penerima elektron terakhirnya adalah bahan selain O2.
Setiap tahapan reaksi dalam respirasi sel dikatalisis oleh enzim. Bentuk atau
senyawa antara atau senyawa intermediet pada satu tahap berfungsi sebagai
substrat enzim lanjutan di jalur tersebut.Enzim yang berperan dalam respirasi
sel.
Respirasi aerob.
Glukosa
merupakan bahan bakar utama respirasi. Respirasi aerob menghasilkan banyak
molekul ATP dari setiap molekul glukosa yaitu 36 ATP atau maksimal 38 ATP
berbeda jika jalur anaerobik yang hanya menghasilkan 2 ATP.
Dalam
reaksi kimia terjadi transfer satu atau lebih elektron dari satu reaktan ke
reaktan lain dan disebut reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks. Pada
reaksi redoks hilangnya elektron dari suatu zat disebut oksidasi dan penambahan
elektron ke sheet lain disebut reduksi.
Dalam
hipotesis reaksi zat X merupakan donor elektron dan disebut agen reduksi karena
mereduksi J. zat J adalah akseptor elektron dan disebut agen oksidasi karena
mengoksidasi X. Respirasi sel termasuk suatu proses redoks, dimana dalam proses
tersebut elektron-elektron yang bergabung dengan karbon dan hidrogen diubah
menjadi atom-atom oksigen elektronegatif . Gula di oksidasi, oksigen direduksi
dan electron-elektron kehilangan energi potensialnya. Selanjutnya energi
tersebut digunakan oleh sel untuk mengendalikan sintesis ATP.
Pada
umumnya molekul-molekul organik yang kaya hidrogen merupakan bahan bakar utama
karena hidrogen mengandung efek elektron berenergi tinggi. Transfer atom-atom
hidrogen dari bahan bakar organik ke oksigen melepaskan electron-elektron ke
tingkat energi paling rendah. Jadi respirasi sel aerobik adalah suatu proses
redoks yang mentransfer hidrogen dari gula ke oksigen disertai dengan
pembebasan energi kimia.
Pemecahan
glukosa secara aerob berlangsung melalui tiga tahap yaitu : glikolisis, siklus
Krebs dan fosforilasi transpor electron.
Asam
piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis dipecah oleh enzim melalui
siklus Krebs selanjutnya terjadi pelepasan elektron dan hydrogen. Enzim yang
berperan dalam glikolisis dan daur Krebs adalah nikotinamida adenin
dinukleotida atau NAD dan flavin adenin dinukleotida atau FAD. Enzim tersebut
membantu reaksi dengan cara menerima elektron dan hidrogen yang berasal dari
senyawa-senyawa intermediet.
Pada
saat kedua koenzim tersebut menerima elektron dan hidrogen mereka berubah
menjadi NAD dan FADH2 yang dikatalisis oleh enzim dehidrogenase. Proses
glikolisis ataupun siklus Krebs hanya menghasilkan sedikit ATP. Hasil panen ATP
yang berlimpah diperoleh setelah koenzim menyerahkan elektron dan hidrogen ke
rantai transpor electron. Rantai tersebut merupakan perangkat fosforilasi
transpor elektron yang mengatur konsentrasi Proton Plus dan gradien listrik
untuk pembentukan ATP di dekat protein membrane. Oksigen di dalam mitokondria
menerima elektron dari komponen akhir setiap sistem transpor oksigen dalam respirasi
berperan sebagai akseptor atom hidrogen terakhir.