ENZIM
Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Hal-ihwal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian. Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.
Sifat-sifat enzim
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:
1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
lipase
Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol
7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
Sebagai katalis dalam reaksi-reaksi di dalam tubuh organisme, enzim memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat.
2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat.
3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi.
4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik.
6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.
Ada dua teori yang menjelaskan mengenai cara kerja enzim yaitu:
1. Teori kunci dan gembok
Teori ini diusulkan oleh Emil Fischer pada 1894. Menurut teori ini, enzim bekerja sangat spesifik. Enzim dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat.
2. Teori ketepatan induksi
Teori ini diusulkan oleh Daniel Koshland pada 1958. Menurut teori ini, enzim tidak merupakan struktur yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat. Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai substrat.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu:
1. Suhu
Semakin tinggi suhu, kerja enzim juga akan meningkat. Tetapi ada batas maksimalnya. Untuk hewan misalnya, batas tertinggi suhu adalah 40ºC. Bila suhu di atas 40ºC, enzim tersebut akan menjadi rusak. Sedangkan untuk tumbuhan batas tertinggi suhunya adalah 25ºC.
2. pH
Pengaruh pH terhadap suatu enzim bervariasi tergantung jenisnya. Ada enzim yang bekerja secara optimal pada kondisi asam. Ada juga yang bekerja secara optimal pada kondisi basa.
3. Konsentrasi substrat
Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin meningkat juga kerja enzim tetapi akan mencapai titik maksimal pada konsentrasi tertentu.
4. Konsentrasi enzim
Semakin tinggi konsentrasi enzim, semakin meningkat juga kerja enzim.
5. Adanya aktivator
Aktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim.
6. Adanya inhibitor
Inhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzim.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi.
contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A.
Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.
2. ATP (Adenosin Tri Phosphat)
Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi.
Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik.
Enzim tumbuhan,
contohnya bromelain, papain, actinidin, yang terdapat dalam nenas, pepaya dan buah kiwi.
1. Enzim Bromelain
Berguna untuk melegakan tenggorokan dan membantu pencernaan. Bromelain membantu proses penyembuhan luka dan mengurangi pembengkakan atau peradangan di dalam tubuh. Enzim bromelain membantu membersihkan tubuh dan mengimbangi kadar keasaman dalam darah. Contohnya pada nanas.
Buah nanas digunakan untuk pengobatan :
• rasa penuh di lambung,
• sembelit,
• radang tenggorok,
• menurunkan berat badan,
• beri-beri,
• keseleo, bengkak terpukul,
• darah mudah menggumpal (blood coagulation),
• aterosklerosis (penyempitan pembuluh darah),
• menghambat pertumbuhan tumor,
• meningkatkan penyerapan (absorbsi) obat,
• terlambat haid, dan
• cacingan
Penelitian menyebutkan nanas mempunyai asam amino esensial dan non esensial untuk membantu memperkuat sistem imun dalam tubuh, mengatasi kelelahan dan meningkatkan stamina dan energi. Zat valine dan leucine yang terdapat di dalam nanas juga dibutuhkan oleh tubuh kita untuk pertumbuhan dan memperbaiki jaringan otot. Zat ini juga termasuk salah satu zat esensial yang diperlukan untuk mempertahankan kadar energi tubuh kita. Zat amino non esensial, proline, penting untuk mempertahankan fungsi sendi dan tendon serta menguatkan otot jantung.
Nanas mengandung cystine yang berguna untuk pembentukan kulit dan rambut kita, membentuk formasi kulit dan mempercepat penyembuhan luka. Cystine juga membantu memperlambat proses penuaan dini.Nanas adalah salah satu dari beberapa buah yang mempunyai kandungan aspartic acid yang cukup tinggi. Asam aspartic berfungsi sebagai asam amino di dalam tubuh kita sehingga membantu proses metabolisme tubuh. Asam ini juga membantu membuang asam amonia di dalam tubuh. Amonia adalah racun yang berbahaya bagi sistem saraf pusat.
2. Enzim Papain
Papain ialah enzim hidrolase sistein protease (EC 3.4.22.2) yang ada pada pepaya (Carica papaya) dan pepaya gunung (Vasconcellea cundinamarcensis)Papain terdiri atas 212 asam domain struktural yang berbeda dengan celah di antaranya. Celah itu mengandung tapak aktif, yang mengandung triade katalisis yang sudah disamakan dengan kimotripsin. Triade katalisisnya tersusun atas 3 asam amino - sistein-25 (yang diklasifikan dari sini), histidin-159, dan asparagin-158. Papain biasa digunakan untuk memecah serabut daging liat dan telah dimanfaatkan selama ribuan tahun oleh penduduk asli Amerika Selatan. Papain juga dimanfaatkan untuk mendisosiasikan sel dalam langkah pertama persiapan kultur sel. Selain itu juga ditemukan sebagai bahan baku beberapa pasta gigi atau gula-gula sebagai pemutih gigi. Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya baik batang, dalam buah, dan daunnya. Sebagai enzim mampu memecahkan molekul protein, dewasa ini papain sangat bermanfaat bagi manusia baik dalam limngkungan rumah tangga maupun industri. Papain terdapat pada buah pepaya.
Manfaat Papain :
Enzim ini sangat aktif dan memiliki kemampuan mempercepat proses pencernaan protein. Mencerna protein merupakan problem utama yang umumnya dihadapi banyak orang dalam pola makan sehari-hari. Tubuh mempunyai keterbatasan dalam mencerba protein yang disebabkan kurangnya pengeluaran asam hidroklorat di lambung.
Papain bisa memecah protein menjadi arginin. Senyawa arginin merupakan salah satu asam amino esensial yang dalam kondisi normal tidak bisa diproduksi tubuh dan biasa diperoleh melalui makanan seperti telur dan ragi. Namun bila enzim papain terlibat dalam proses pencerbaan protein, secara alami sebagian protein dapat diubah menjadi arginin. Proses pembentukan arginin dengan papain ini turut mempengaruhi produksi hormon pertumbuhan manusia yang populer dengan sebutan human growth hormone (HSG), sebab arginin merupakan salah satu sarat wajib dalam pembentukan HGH. Nah, HGH inilah yang membantu meningkatkan kesehatan otot dan mengurangi penumpukan lemak di tubuh. Informasi penting lain, uji laboratorium menunjukkan arginin berfungsi menghambat pertumbuhan sel-sel kanker payudara.
Papain juga dapat memecah makanan yang mengandung protein hingga terbentuk berbagai senyawa asam amino yang bersifat autointoxicating atau otomatis menghilangkan terbentuknya substansi yang tidak diinginkan akibat pencernaan yang tidak sempurna. Tekanan darah tinggi, susah buang air besar, radang sendi, epilepsi dan kencing manis merupakan penyakit-penyakit yang muncul karena proses pencernaan makanan yang tidak sempurna. Papain tidak selalu dapat mencegahnya, namun setidaknya dapat meminimalkan efek negatif yang muncul. Yang jelas papain dapat membantu mewujudkan proses pencenaan makanan yang lebih baik.
Papain berfungsi membantu pengaturan asam amino dan membantu mengeluarkan racun tubuh. Dengan cara ini sistem kekebalan tubuh dapat ditingkatkan.
Enzim papain mampu memecah serat-serat daging, sehingga daging lebih mudah dicerna. Tidak heran bila pepaya sering dijadikan bahan pengempuk daging, terutama untuk pembuatan sate atau masakan semur.
Papain terbentuk di seluruh bagian buah, baik kulit, daging buah, maupun bijinya. Jadi sebaiknya pepaya dimanfaatkan secara seutuhnya. Malah, bagi mereka yang mengalami masalah pencernaan, disarankan untuk mengonsumsi buah pepaya beserta bijinya.
3.Enzim Actinidin
Deskripsi Actinidin Actinidin (Actinidain) diambil dari buah-buahan dapat dimakan (kiwi buah-buahan) tanaman menjalar Actinidia chinensis. Walaupun di keluarga sama thiol pro-menggoda sebagai papain, dikenal untuk bertingkah laku lebih menguntungkan untuk makanan tenderisation. Makanan membuat empuk dengan actinidin menghasilkan aktivitas layak pada kertas tisu daging 'keras' sedangkan menghindari sifat tekstur tebal dan licin daging dibuat empuk oleh lain lebih banyak daging yang biasanya yang ada membuat empuk enzim suka papain. Penelitian atas sebab untuk perbedaan dilaporkan Kowlessur et al (1989). Selandia Baru kiwi buah-buahan dipanen pada musim gugur lalu disimpan di terkendali suasana penyimpanan sejuk sampai diperlukan. Ini membolehkan ekstraksi standar, hasil, dan aktivitas actinidin. Ada banyak cara untuk mengukur actinidin 's catalytic aktivitas. Kami menstandarisasi ini dari-putih untuk memucat hijau-putih produk memakai kasein hydrolysis menguji metode.
engolahan bahan pangan kiwifruit. Actinidin konsentrasi dan aktivitas pro-pengusik di jus buah-buahan ditentukan di kiwifruit 13 cultivars berlangsung di Jepang (enam Actinidia deliciosa, lima A. chinensis dan dua A. arguta cultivars) di samping sodium kuantitatif dodecyl sulfate-polyacrylamide terbentuk electrophoresis dan spectrophotometric menguji memakai L-pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine p-nitroanilide sebagai substrate. Di Abbott, Koryoku, Kuimi dan Sinzan, baik actinidin konsentrasi maupun aktivitas pro-pengusik di jus secara signifikan lebih tinggi daripada yang dipunyai Hayward, yang paling biasa cultivar kiwifruit.
Manfaat Actinidin ;
kandungan actinidin-nya bisa melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
Actinidin – enzim alami yang dapat mengatasi sembelit
Buah kiwi mengandung actinidin, enzim alami yang dapat mengatasi sembelit Asam askobin-nya melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
Buah kiwi bisa dipakai untuk membuat daging menjadi lebih empuk. Ini karena dalam buah kiwi ada kandungan enzim bernama actinidin.
Mengandung sistem imun yang baik untuk menurunkan tekanan darah dan sangat mempengaruhi tekanan jantung.
RESPIRASI TUMBUHAN
Respirasi
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan. Respirasi sel merupakan tindak balas metabolisme dan proses yang berlaku dalam sel atau merentas membran plasma untuk menghasilkan tenaga biokimia daripada molekul bahan api dan pelepasan sisa-sisa sel. Tenaga dilepaskan oleh pengoksidaan molekul bahan api dan disimpan sebagai pembawa "tinggi tenaga". Tindak balas yang terlibat dalam respirasi ialah tindak balas katabolisme dalam metabolisme.
Molekul bahan api yang lazim digunakan oleh sel-sel dalam respirasi termasuk glukosa, asid amino, asid lemak dan agen pengoksida yang biasa ialah molekul oksigen, O2. Terdapat organisma yang mampu berespirasi menggunakan molekul organik lain selain oksigen sebagai agen pengoksida. Organisme yang menggunakan oksigen ialah organisme aerob, manakala organisme yang tidak menggunakan oksigen disebut anaerob.
Tenaga yang dilepaskan dalam respirasi digunakan untuk mensintesiskan molekul yang berperanan sebagai penyimpan kimia tenaga ini. Sebatian yang paling lazim digunakan ialah adenosina trifosfat (ATP) dan tenaga kimia yang disimpannya boleh digunakan untuk pelbagai proses yang memerlukan tenaga, termasuk biosintesis, gerak alih atau pengangkutan molekul merentas membran plasma. Disebabkan ciri merata ini, ATP juga dikenali sebagai "mata wang tenaga sejagat", kerana jumlah ATP dalam sel menunjukkan beberapa banyak tenaga yang sedia ada untuk proses memerlukan tenaga.
1. Respirasi anaerob adalah proses penguraian glukosa untuk menghasilkan tenaga tanpa menggunakan oksigen. Sesetengah organisma seperti bakteria, kulat, haiwan dan tumbuhan menjalankan proses ini. Proses ini menghasilkan sedikit tenaga. Secara umumnya terdapat sedikit perbezaan antara respirasi dan fotosintesis oleh tumbuhan.
2C2H5OH + 2CO2 + TENAGA, BAGI TUMBUHAN
2.Respirasi aerob
Respirasi aerob memerlukan oksigen untuk menghasilkan tenaga (ATP). Tindak balas ringkasnya ialah:
C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (l) ΔHc -2880 kJ
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :
1. Glikolisis.
2. Daur Krebs.
3. Transpor elektron respirasi.
1. Glikolisis:
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya.
Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Peristiwa perubahan :
Glukosa Þ Glulosa - 6 - fosfat Þ Fruktosa 1,6 difosfat Þ
3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :
1.1. 2 molekul asam piravat.
1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi.
1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.
Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.
Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.
3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP. Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O. Yang disebut substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).
Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi
Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam respirasi.
Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”. Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin.
Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Ketersediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.
Ketersediaan Oksigen. Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.
Suhu. Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
Tipe dan umur tumbuhan. Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.
Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES AKSEPTOR ATP
1. Glikolisis:
Glukosa ??> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ??> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
2 asetil KoA ??> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ??> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
2 FADH2 + O2 ??> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 ATP
Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ??> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.
Sifat-sifat enzim
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:
1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
lipase
Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol
7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
Sebagai katalis dalam reaksi-reaksi di dalam tubuh organisme, enzim memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat.
2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat.
3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi.
4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik.
6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.
Ada dua teori yang menjelaskan mengenai cara kerja enzim yaitu:
1. Teori kunci dan gembok
Teori ini diusulkan oleh Emil Fischer pada 1894. Menurut teori ini, enzim bekerja sangat spesifik. Enzim dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat.
2. Teori ketepatan induksi
Teori ini diusulkan oleh Daniel Koshland pada 1958. Menurut teori ini, enzim tidak merupakan struktur yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat. Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai substrat.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu:
1. Suhu
Semakin tinggi suhu, kerja enzim juga akan meningkat. Tetapi ada batas maksimalnya. Untuk hewan misalnya, batas tertinggi suhu adalah 40ºC. Bila suhu di atas 40ºC, enzim tersebut akan menjadi rusak. Sedangkan untuk tumbuhan batas tertinggi suhunya adalah 25ºC.
2. pH
Pengaruh pH terhadap suatu enzim bervariasi tergantung jenisnya. Ada enzim yang bekerja secara optimal pada kondisi asam. Ada juga yang bekerja secara optimal pada kondisi basa.
3. Konsentrasi substrat
Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin meningkat juga kerja enzim tetapi akan mencapai titik maksimal pada konsentrasi tertentu.
4. Konsentrasi enzim
Semakin tinggi konsentrasi enzim, semakin meningkat juga kerja enzim.
5. Adanya aktivator
Aktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim.
6. Adanya inhibitor
Inhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzim.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi.
contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A.
Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.
2. ATP (Adenosin Tri Phosphat)
Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi.
Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik.
Enzim tumbuhan,
contohnya bromelain, papain, actinidin, yang terdapat dalam nenas, pepaya dan buah kiwi.
1. Enzim Bromelain
Berguna untuk melegakan tenggorokan dan membantu pencernaan. Bromelain membantu proses penyembuhan luka dan mengurangi pembengkakan atau peradangan di dalam tubuh. Enzim bromelain membantu membersihkan tubuh dan mengimbangi kadar keasaman dalam darah. Contohnya pada nanas.
Buah nanas digunakan untuk pengobatan :
• rasa penuh di lambung,
• sembelit,
• radang tenggorok,
• menurunkan berat badan,
• beri-beri,
• keseleo, bengkak terpukul,
• darah mudah menggumpal (blood coagulation),
• aterosklerosis (penyempitan pembuluh darah),
• menghambat pertumbuhan tumor,
• meningkatkan penyerapan (absorbsi) obat,
• terlambat haid, dan
• cacingan
Penelitian menyebutkan nanas mempunyai asam amino esensial dan non esensial untuk membantu memperkuat sistem imun dalam tubuh, mengatasi kelelahan dan meningkatkan stamina dan energi. Zat valine dan leucine yang terdapat di dalam nanas juga dibutuhkan oleh tubuh kita untuk pertumbuhan dan memperbaiki jaringan otot. Zat ini juga termasuk salah satu zat esensial yang diperlukan untuk mempertahankan kadar energi tubuh kita. Zat amino non esensial, proline, penting untuk mempertahankan fungsi sendi dan tendon serta menguatkan otot jantung.
Nanas mengandung cystine yang berguna untuk pembentukan kulit dan rambut kita, membentuk formasi kulit dan mempercepat penyembuhan luka. Cystine juga membantu memperlambat proses penuaan dini.Nanas adalah salah satu dari beberapa buah yang mempunyai kandungan aspartic acid yang cukup tinggi. Asam aspartic berfungsi sebagai asam amino di dalam tubuh kita sehingga membantu proses metabolisme tubuh. Asam ini juga membantu membuang asam amonia di dalam tubuh. Amonia adalah racun yang berbahaya bagi sistem saraf pusat.
2. Enzim Papain
Papain ialah enzim hidrolase sistein protease (EC 3.4.22.2) yang ada pada pepaya (Carica papaya) dan pepaya gunung (Vasconcellea cundinamarcensis)Papain terdiri atas 212 asam domain struktural yang berbeda dengan celah di antaranya. Celah itu mengandung tapak aktif, yang mengandung triade katalisis yang sudah disamakan dengan kimotripsin. Triade katalisisnya tersusun atas 3 asam amino - sistein-25 (yang diklasifikan dari sini), histidin-159, dan asparagin-158. Papain biasa digunakan untuk memecah serabut daging liat dan telah dimanfaatkan selama ribuan tahun oleh penduduk asli Amerika Selatan. Papain juga dimanfaatkan untuk mendisosiasikan sel dalam langkah pertama persiapan kultur sel. Selain itu juga ditemukan sebagai bahan baku beberapa pasta gigi atau gula-gula sebagai pemutih gigi. Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah pepaya baik batang, dalam buah, dan daunnya. Sebagai enzim mampu memecahkan molekul protein, dewasa ini papain sangat bermanfaat bagi manusia baik dalam limngkungan rumah tangga maupun industri. Papain terdapat pada buah pepaya.
Manfaat Papain :
Enzim ini sangat aktif dan memiliki kemampuan mempercepat proses pencernaan protein. Mencerna protein merupakan problem utama yang umumnya dihadapi banyak orang dalam pola makan sehari-hari. Tubuh mempunyai keterbatasan dalam mencerba protein yang disebabkan kurangnya pengeluaran asam hidroklorat di lambung.
Papain bisa memecah protein menjadi arginin. Senyawa arginin merupakan salah satu asam amino esensial yang dalam kondisi normal tidak bisa diproduksi tubuh dan biasa diperoleh melalui makanan seperti telur dan ragi. Namun bila enzim papain terlibat dalam proses pencerbaan protein, secara alami sebagian protein dapat diubah menjadi arginin. Proses pembentukan arginin dengan papain ini turut mempengaruhi produksi hormon pertumbuhan manusia yang populer dengan sebutan human growth hormone (HSG), sebab arginin merupakan salah satu sarat wajib dalam pembentukan HGH. Nah, HGH inilah yang membantu meningkatkan kesehatan otot dan mengurangi penumpukan lemak di tubuh. Informasi penting lain, uji laboratorium menunjukkan arginin berfungsi menghambat pertumbuhan sel-sel kanker payudara.
Papain juga dapat memecah makanan yang mengandung protein hingga terbentuk berbagai senyawa asam amino yang bersifat autointoxicating atau otomatis menghilangkan terbentuknya substansi yang tidak diinginkan akibat pencernaan yang tidak sempurna. Tekanan darah tinggi, susah buang air besar, radang sendi, epilepsi dan kencing manis merupakan penyakit-penyakit yang muncul karena proses pencernaan makanan yang tidak sempurna. Papain tidak selalu dapat mencegahnya, namun setidaknya dapat meminimalkan efek negatif yang muncul. Yang jelas papain dapat membantu mewujudkan proses pencenaan makanan yang lebih baik.
Papain berfungsi membantu pengaturan asam amino dan membantu mengeluarkan racun tubuh. Dengan cara ini sistem kekebalan tubuh dapat ditingkatkan.
Enzim papain mampu memecah serat-serat daging, sehingga daging lebih mudah dicerna. Tidak heran bila pepaya sering dijadikan bahan pengempuk daging, terutama untuk pembuatan sate atau masakan semur.
Papain terbentuk di seluruh bagian buah, baik kulit, daging buah, maupun bijinya. Jadi sebaiknya pepaya dimanfaatkan secara seutuhnya. Malah, bagi mereka yang mengalami masalah pencernaan, disarankan untuk mengonsumsi buah pepaya beserta bijinya.
3.Enzim Actinidin
Deskripsi Actinidin Actinidin (Actinidain) diambil dari buah-buahan dapat dimakan (kiwi buah-buahan) tanaman menjalar Actinidia chinensis. Walaupun di keluarga sama thiol pro-menggoda sebagai papain, dikenal untuk bertingkah laku lebih menguntungkan untuk makanan tenderisation. Makanan membuat empuk dengan actinidin menghasilkan aktivitas layak pada kertas tisu daging 'keras' sedangkan menghindari sifat tekstur tebal dan licin daging dibuat empuk oleh lain lebih banyak daging yang biasanya yang ada membuat empuk enzim suka papain. Penelitian atas sebab untuk perbedaan dilaporkan Kowlessur et al (1989). Selandia Baru kiwi buah-buahan dipanen pada musim gugur lalu disimpan di terkendali suasana penyimpanan sejuk sampai diperlukan. Ini membolehkan ekstraksi standar, hasil, dan aktivitas actinidin. Ada banyak cara untuk mengukur actinidin 's catalytic aktivitas. Kami menstandarisasi ini dari-putih untuk memucat hijau-putih produk memakai kasein hydrolysis menguji metode.
engolahan bahan pangan kiwifruit. Actinidin konsentrasi dan aktivitas pro-pengusik di jus buah-buahan ditentukan di kiwifruit 13 cultivars berlangsung di Jepang (enam Actinidia deliciosa, lima A. chinensis dan dua A. arguta cultivars) di samping sodium kuantitatif dodecyl sulfate-polyacrylamide terbentuk electrophoresis dan spectrophotometric menguji memakai L-pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine p-nitroanilide sebagai substrate. Di Abbott, Koryoku, Kuimi dan Sinzan, baik actinidin konsentrasi maupun aktivitas pro-pengusik di jus secara signifikan lebih tinggi daripada yang dipunyai Hayward, yang paling biasa cultivar kiwifruit.
Manfaat Actinidin ;
kandungan actinidin-nya bisa melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
Actinidin – enzim alami yang dapat mengatasi sembelit
Buah kiwi mengandung actinidin, enzim alami yang dapat mengatasi sembelit Asam askobin-nya melindungi tubuh dari demam dan nyeri persendian.
Buah kiwi bisa dipakai untuk membuat daging menjadi lebih empuk. Ini karena dalam buah kiwi ada kandungan enzim bernama actinidin.
Mengandung sistem imun yang baik untuk menurunkan tekanan darah dan sangat mempengaruhi tekanan jantung.
RESPIRASI TUMBUHAN
Respirasi
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan. Respirasi sel merupakan tindak balas metabolisme dan proses yang berlaku dalam sel atau merentas membran plasma untuk menghasilkan tenaga biokimia daripada molekul bahan api dan pelepasan sisa-sisa sel. Tenaga dilepaskan oleh pengoksidaan molekul bahan api dan disimpan sebagai pembawa "tinggi tenaga". Tindak balas yang terlibat dalam respirasi ialah tindak balas katabolisme dalam metabolisme.
Molekul bahan api yang lazim digunakan oleh sel-sel dalam respirasi termasuk glukosa, asid amino, asid lemak dan agen pengoksida yang biasa ialah molekul oksigen, O2. Terdapat organisma yang mampu berespirasi menggunakan molekul organik lain selain oksigen sebagai agen pengoksida. Organisme yang menggunakan oksigen ialah organisme aerob, manakala organisme yang tidak menggunakan oksigen disebut anaerob.
Tenaga yang dilepaskan dalam respirasi digunakan untuk mensintesiskan molekul yang berperanan sebagai penyimpan kimia tenaga ini. Sebatian yang paling lazim digunakan ialah adenosina trifosfat (ATP) dan tenaga kimia yang disimpannya boleh digunakan untuk pelbagai proses yang memerlukan tenaga, termasuk biosintesis, gerak alih atau pengangkutan molekul merentas membran plasma. Disebabkan ciri merata ini, ATP juga dikenali sebagai "mata wang tenaga sejagat", kerana jumlah ATP dalam sel menunjukkan beberapa banyak tenaga yang sedia ada untuk proses memerlukan tenaga.
1. Respirasi anaerob adalah proses penguraian glukosa untuk menghasilkan tenaga tanpa menggunakan oksigen. Sesetengah organisma seperti bakteria, kulat, haiwan dan tumbuhan menjalankan proses ini. Proses ini menghasilkan sedikit tenaga. Secara umumnya terdapat sedikit perbezaan antara respirasi dan fotosintesis oleh tumbuhan.
2C2H5OH + 2CO2 + TENAGA, BAGI TUMBUHAN
2.Respirasi aerob
Respirasi aerob memerlukan oksigen untuk menghasilkan tenaga (ATP). Tindak balas ringkasnya ialah:
C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (l) ΔHc -2880 kJ
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :
1. Glikolisis.
2. Daur Krebs.
3. Transpor elektron respirasi.
1. Glikolisis:
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi dua molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya.
Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Peristiwa perubahan :
Glukosa Þ Glulosa - 6 - fosfat Þ Fruktosa 1,6 difosfat Þ
3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :
1.1. 2 molekul asam piravat.
1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi.
1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.
Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.
Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.
3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP.
Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut.
Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP. Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O. Yang disebut substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).
Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi
Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Perbedaan antara keduanya akan terlihat pada proses tahapan reaksi dalam respirasi.
Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”. Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin.
Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Ketersediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.
Ketersediaan Oksigen. Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.
Suhu. Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
Tipe dan umur tumbuhan. Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.
Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES AKSEPTOR ATP
1. Glikolisis:
Glukosa ??> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ??> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
2 asetil KoA ??> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ??> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
2 FADH2 + O2 ??> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 ATP
Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ??> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.
