Cellular Respiration
Bagaimana molekul glukosa atau nutrient lainnya (protein atau lemak) diubah menjadi energi dalam tubuh?
Molekul glukosa yang dibawa darah, akan masuk ke sel-sel tubuh. Didalam sel tubuh, molekul ini akan disimpan untuk digunakan kemudian atau diubah menjadi energi.
Cellular respiration adalah proses katabolisme sel yang memecah makanan menjadi energi (dalam bentuk ATP).
Ada 4 tahapan reaksi kimia dalam cellular respiration:
- Reaksi glycolysis
Inti dari reaksi disini adalah pemecahan/lisis gugus glukosa yang terdiri dari 6 karbon menjadi 2 molekul pyruvate (masing-masing 3 karbon), 2 molekul (total) ATP dan 2 NADH.- Reaksi tahap pertama ini terjadi di Sitoplasma.
Formula kimia glukosa itu C6H12O6. - Gugus karbonnya supaya lebih mudah dilihat:
C-C-C-C-C-C + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD—-> 2 C-C-C + 2 ATP (total) + 2 NADH + heat
- Reaksi tahap pertama ini terjadi di Sitoplasma.
2. Oksidasi pyruvate
Molekul pyruvate masuk ke Mitokondria.
Mulai dari sini, reaksi kimia berlangsung di Mitokondria. Itulah sebabnya Mitokondria dikenal sebagai powerhouse of the cell. Inti dari tahapan ini adalah molekul pyruvate akan kehilangan 1 karbon membentuk acetyl (C-C) dan bergabung dengan carrier Co-A (ini molekul besar).
Saya tidak menambah gambar molekul Co-A, supaya lebih mudah dimengerti.
2 C-C-C + 2 CoA + 2 NAD —-> 2 C-C- CoA + 2 NADH + 2 CO2 Pyruvate Acetyl Co-A
Tahap 1 dan 2 adalah persiapan untuk reaksi tahap 3 Kreb Cycle.
3. Citric acid cycle/Kreb cycle
Banyak enzim yang terlibat di tahapan reaksi ini, seperti Pyruvate dehydrogenase, Citrate Synthase, Aconitase dll.
Lihat gambar sederhana yang saya attach dibawah.
Reaksi ditahap ini tidak sesederhana gambar itu ya. Jadi, jangan dirujuk sebagai referensi.
Gambar yang benar bisa dilihat di wikipedia (link saya sediakan dibawah). Digambar tersebut, saya hanya ingin menunjukkan bahwa reaksinya berlangsung dalam siklus dan terjadi penggabungan Acetyl CoA dan Oxaloacetic membentuk Citric Acid.
Kemudian, Citric Acid akan teroksidasi melalui banyak tahapan reaksi dan akhirnya kehilangan 2 karbon, untuk kembali membentuk Oxaloacetic Acid.
Dalam tahapan proses oksidasi Citric Acid itulah dihasilkan NADH, FADH2 dan ATP.
Inti dari tahapan ini adalah dihasilkannya NADH, FADH2 dan ATP.
Note: 1 molekul glukosa akan melalui 2 siklus Kreb Cycle.
4. Oksidatif phosphorilasi/Electron Transport Chain
Semua molekul NADH dan FADH2 dari 3 tahapan reaksi diatas akan di ubah menjadi ATP di tahapan ini.
Secara teori 1 molekul glukosa akan menghasilkan 38 molekul ATP (maximum).
ATP inilah molekul yang membawa energi yang diperlukan sel tubuh kita untuk beraktivitas. Saat ATP terhidrolisis, akan terbentuk ADP dan energi dilepaskan.
Molekul asam amino (dari protein) dan glukosa (dari lemak) oleh tubuh juga di ubah menjadi Acetyl CoA untuk memasuki Kreb Cycle diatas.
Jadi sekarang kita bisa bayangkan bagaimana perjalanan makanan yang kita konsumsi sampai menjadi energi. Mulai dari sistem saluran cerna, di pecah menjadi molekul makanan untuk dapat diserap tubuh, kemudian dibawa ke sel tubuh dan diubah menjadi energi di mitokondria.
Diperlukan banyak tahapan reaksi kimia dengan banyak enzim yang terlibat. Dan ini terjadi di sel tubuh kita setiap saat tanpa kita sadari. Mengaggumkan ya?
Bahasan ini oversimplifikasi ya, jadi jangan dijadikan rujukan ilmiah. Untuk rujukan ilmiah, silakan google, banyak sekali penjelasan tentang cellular respiration ini.
Penjelasan sederhana ini hanya untuk awam agar mudah dimengerti.
Untuk yang ingin mempelajari rangkaian reaksi kimia yang lebih kompleks bisa ke sini: https://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid_cycle
ATP = Adenosine Triphosphate
ADP = Adenosine Diphosphate
Pi = Inorganic Phosphate
NAD = Nicotinamide Adenine
NADH = bentuk tereduksi dari NAD
FAD = Flavin Adenine Dinucleotide
FADH = bentuk tereduksi FAD
