Rangkuman Respirasi Seluler Tumbuhan

RANGKUMAN

Jika karbohidrat seperti sukrosa, fruktan atau pati yang digunakan sebagai substrat pada proses respirasi dan jika senyawa tersebut teroksidasi secara sempurna, maka jumlah 0² yang digunakan akan sama persis dengan jumlah CO² yang dihasilkan.

1.      Glikolisis

Rangkaian reaksi untuk mengkonversi glukosa, glukosa-1-p, dan fruktosa menjadi asam piruvat pada sitosol disebut reaksi glikolisis.

 Glikolisis secara harfiah berarti penguraian gula. Gula yang diurai adalah heksosa, beberapa tahap dari reaksi glikolisis meungkin berlangsung pada kloroplas atau plastid lainnya, tetapi reaksi pada plastid plastid ini tidak lengkap. Glikolisis merupakan tahap pertama dari 3 tahap proses respirasi. Glikolisis kemudian diikuti oleh reaksi reaksi pada siklus krebs danb selanjutnya transfer elekrton yang berlangsung pada mitokondria.

Secara singkat glikolisis dapat ditulis sebagai berikut:

Glukosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H₂PO₄   2 piruvat + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP^3- + 2 H₂0

Glikolisis memberikan beberapa manfaat yakni:

a.       Mereduksi 2 molekul NAD⁺ menjadi nadh untuk setipa molekul heksosa yang dirombak.

b.      Setiap molekul heksosa yang dirombak akan menghasilkan 2 molekul atp, jika substratnya berupa glukosa -1-p, glukosa 6-p atau fruktosa 6-p maka akan menghasilkan 3 molekul ATP.

c.       Melalui glikolisis akan menghasilkan senyawa senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam tumbuhan.

2.      Fermentasi

Walaupun glikolisis dapat berlangsung dengan tanpa kehadiran O², tetapi tahap berikutnya yakni oksidasi piruvat dan NADH membutuhkan O². Jika oksigen tidak tersedia, maka piruvat dan nadh akan terakumuolasi dan tumbuhan akan melangsungkan proses fermentasi (respirasi anaerobic) yang akan menghasilkan etaanol atau asam malat. Proses fermentasi ini umum dijumpai pada system perakaran tumbuhan jika mengalami penggenangan. Pada proses fermentasi akan dihasilkan asetaldehida melalui proses dekarboksilasi, kemudian asetaldehida direduksi oleh nadh untuk menghasilkan etanol. Reaksi terakhir ini tergantung pada kativitas enzim alcohol dehydrogenase. Aktivitas enzim ini akan menentukan apakah etanol atau asam malat yang akan dihasilkan sebagai prooduk fermentasi.

3.      Siklus krebs

siklus krebs disebut juaga siklus asam sitrat, karena asam sitrat merupakan sennyawa antara yang penting; dan juga disebut siklus asam tirkarboksilat, karena asam sitrat atau asam isositrat sebagai senyawa antara tersebut memiliki 3 gugus karboksil.

Gambar (2) Fermentasi

Reaksi reaksi siklus krebs ini berlangsung pada mitokondria. Tahap awal dari siklus krebs adalah oksidasi (dan lepasnya satu CO²) dari piruvat (yang dihasilkan dari reaksi glikolisis). Kemudian unit asetat dengan 2-C yang tersisa bergabung dengan suatu senyawa yang mengandung belerang yang disebut koenzim A untuk membentuk asetil CoA. Reaksi dekarboksilasi okksidatif piruvat ini melibatkan thiamin (vitamin B1) dalam bentuk terfosforilasi sebagai gugus prostetik. Peran ini menjelaskan fungsi esensial vitamin B1 bagi tumbuhan. Disamping kehilangan C0₂, juga dibebaskan 2 atom H dari assam piruvat selama pembentukan asetil coa. Enzim yang berperan dalam reaksi pembentukan asetil coa ini adalah piruvat dehydrogenase.

Pada reaksi reaksi siklus krebas akan dbebaskan elekrton dari asam asam organic senyawa senyawa dan electron yang dibebaskan tersebut ditransfer ke NAD⁺ atau FAD.

Fungsi utama siklus krebs adlaah :

1.      Mereduksi NAD⁺ dan FAD menjadi NADH dan FADH₂ yang kemudian dioksidasi untuk menghasilkan ATP.

2.      Sintesis atp secara langsung yakni 1 molekul atp untuk setiap molekul piruvaat yang dioksidasi.

3.      Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam asam amino tertentu yang kemudian dapat dikonversi untuk membentuk senyawa yang lebih besar.

Gambar (3) siklus krebs

4.      Transport elektron

Jika nadah dan fadh2 yang dihasilkan dari glikolisis maupuan siklus krebs dioksidasi, maka akan menghasilkan atp. Walaupun dalam reaksi oksidasi ini akan diserap o2 dan dihasilkan h20, namun nadh dan fadh2 tidak dapat bereaksi langsung dengan oksigen dan molekul air tersebut. Electron yang terlibat ditransfer melalui beberapa senyawa perantara sebelum h2o dibentuk. Senyawa senyawa yang berperan ini membentuk system pengangkutan electron pada mitokondria. Pengangkutan electron berlangsung mulai dari senyawa perantara yang secara termodinamis sulit direduksi menuju senyawa yang mempunyai kecendrungan yang lebih besar untuk menerima electron. Oksigen mempunyai kecendrungan tertinggi untuk menerima electron. Setiap senywa pembawa electron dalam system ini hanya menerima electron dari senyawa pembawa lainnya yang letaknya berdekatan dengannya. Senyawa pembawa electron ini tersusun secara terbaris pad bagian dalam membrane mitokondria. Pada setiap mitkondria terdapat ribuan system pengangkutan electron.

Gambar (4) Transpor elektron