Proses bernafas atau biasa dikenali sebagai pernafasan sangat penting untuk hidupan, terutama untuk dapat mengekalkan kelangsungan hidupnya, salah satunya adalah untuk mendapatkan tenaga. Dalam proses menghasilkan tenaga, respirasi terbahagi kepada 2 bentuk: respirasi aerobik dan respirasi anaerob. Perbezaan utama antara keduanya adalah pergantungan mereka pada oksigen. Respirasi Aerobik adalah proses pernafasan yang memerlukan oksigen, sedangkan Pernafasan anaerob tidak memerlukan oksigen. Tenaga yang dihasilkan dari proses ini akan membantu kita dalam aktiviti seharian.
Pada kesempatan ini, kita akan membincangkan lebih lanjut mengenai pernafasan aerobik, mulai dari pemahaman, hingga tahapnya.
Pernafasan Aerobik
Sedikit mengenai pernafasan, pernafasan adalah proses pengurangan, pengoksidaan, dan penguraian, sama ada boleh menggunakan oksigen atau tidak, yang akan mengubah sebatian organik kompleks menjadi sebatian yang lebih sederhana, dan juga disertai dengan proses melepaskan sejumlah tenaga ke dalam bentuk ATP (Adenosine Tri Phosphate) . Bentuk tenaga yang dihasilkan dari proses ini berasal dari tenaga berpotensi kimia dalam bentuk ikatan kimia.
Sementara itu, kita dapat menafsirkan pernafasan aerobik sebagai reaksi terhadap pemecahan sebatian glukosa yang memerlukan bantuan oksigen. Oksigen di sini mempunyai peranan dalam menangkap elektron yang kemudian akan bertindak balas dengan ion hidrogen dan menghasilkan air (H 2 O). Acara ini akan berlaku di badan kita, di dua tempat, iaitu sitoplasma (glikolisis berlaku)
Sumber Imej: genome.gov
dan mitokondria (perkembangan dekarboksilasi oksidatif, kitaran krebs, dan pengangkutan elektron).
Sumber gambar: tribunnewswiki.com
Tahap Pernafasan Aerobik
Setelah mengetahui apa itu respirasi aerobik, sekarang adalah masa untuk kita mengetahui bagaimana proses pernafasan ini berfungsi, dan apa jenis hasil yang akan kita perolehi. Sebagai permulaan, mari kita lihat contoh reaksi terhadap pernafasan aerobik yang kelihatan seperti ini:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Tenaga (38 ATP)
Untuk lebih jelasnya, kita dapat melihat jadual berikut:
| Tahap | Masukan | Produk |
| Glikolisis (sitoplasma) | Glukosa | 2 Asid Piruvik, 2 NADH, 2 ATP |
| Dekarboksilasi oksidatif (Matriks mitokondria) | 2 Asid Piruvik | 2 Acetyl Co-A, 2 CO 2 , 2 NADH |
| Kitaran Krebs (Matrik mitokondria) | 2 Asetil Co-A | 4 CO 2 , 6 NADH, 2 FADH 2 , 2 ATP |
| Pengangkutan Elektron (membran mitokondria dalaman) | 10 NADH, 2 FADH 2 | 34 ATP, 6 H 2 O |
Glikolisis
Dalam proses ini, glukosa (6 atom karbon) dipecah menjadi asid piruvik (3 atom karbon). Proses ini berlaku dalam sitoplasma dalam dua jenis tindak balas, Endergonic (memerlukan ATP) dan Exergonic (menghasilkan ATP). Pada tahap ini 2 ATP, 2 Asid Piruvik dan 2 NADH akan dihasilkan. Asid piruvik yang dihasilkan akan digunakan sebagai bahan dalam proses seterusnya, iaitu dekarboksilasi oksidatif.
Dekarboksilasi oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif juga dapat disebut sebagai tindak balas perantaraan kerana dekarboksilasi oksidatif adalah tindak balas sebelum memasuki tahap berikutnya, iaitu Kitaran Krebs. Proses dekarboksilasi oksidatif berada di mitokondria, tepatnya di matriks mitokondria. Dalam proses dekarboksilasi oksidatif, 1 asid piruvik menjadi 1 asetil Co-A.
Pada peringkat glikolisis, jumlah satu sebatian glukosa akan menghasilkan 2 Asid Piruvik, akibatnya 2 Asetil Co-A juga akan terbentuk, proses ini juga memerlukan koenzim-A yang akan menghasilkan 2 NADH dari NAD +.
2 molekul Acetyl Co-A akan menuju ke peringkat seterusnya, iaitu Kitaran Krebs.
Kitaran Krebs
Kitaran ini juga sering disebut sebagai kitaran asid sitrik, kerana pada tahap ini sebatian awal dihasilkan dalam bentuk asid sitrik. Tempat di mana peringkat Kitaran Krebs berlaku adalah dalam matriks mitokondria.
Hasil kitaran Krebs adalah sebatian yang berfungsi sebagai penyedia rangka karbon untuk sintesis sebatian lain, 3 NADH, 1 FADH 2 , dan 1 ATP untuk setiap asid piruvik.
Oleh kerana input substrat sebelumnya adalah 2 Acetyl Co-A untuk setiap molekul sebatian glukosa, hasil yang diperoleh dari kitaran krebs dalam proses pernafasan ini adalah 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH 2 .
Satu lagi sebatian yang terbentuk dalam proses ini adalah CO 2 , satu lagi berasal dari proses pembentukan NADH dari NAD + yang menghasilkan 2 keping CO 2 , kerana 2 Acetyl Co-A digunakan, 4 CO 2 akan terbentuk .
Kita dapat membuat kesimpulan, hasil proses Kitaran Krebs ini adalah 2 ATP, 4 CO 2 , 6 NADH dan 2 FADH 2 . Proses seterusnya adalah Pengangkutan Elektron yang akan mengubah sebatian NADH dan FADH 2 yang dihasilkan pada tahap sebelumnya menjadi ATP sehingga dapat digunakan oleh badan.
Pengangkutan Elektron
Pengangkutan Elektron atau Fosforilasi Oksidatif adalah tahap di mana NADH dan FADH 2 diubah menjadi tenaga dalam bentuk ATP sehingga dapat digunakan oleh tubuh. Tempat di mana tahap pengangkutan elektron berlaku adalah di mitokondria, tepatnya di membran dalaman (cristae) mitokondria.
Untuk setiap 1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP, dan setiap 1 molekul FADH 2 akan menghasilkan 2 ATP. Lalu berapakah jumlah ATP yang dihasilkan? Untuk dapat menjawab soalan ini, mari kita menghitung bersama:
Jumlah NADH yang dihasilkan dari peringkat sebelumnya adalah:
| Proses | Bilangan NADH |
| Glikolisis | 2 NADH |
| Dekarboksilasi oksidatif | 2 NADH |
| Kitaran Krebs | 6 NADH |
Dari proses sebelumnya kita mendapat 10 NADH, kerana 1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP, maka total ATP yang diperoleh adalah:
10 NADH x 3 ATP = 30 ATP
Sementara itu, jumlah FADH 2 yang kita dapat dari kitaran krebs adalah 2 molekul FADH 2. Sekiranya 1 molekul FADH 2 akan menghasilkan 2 ATP, maka jumlah ATP yang kita dapat dari FADH 2 adalah 4 ATP.
Sekiranya kita menambahkan 4 ATP yang kita dapat dari proses Glycolition dan Krebs Cycle, maka total ATP yang dihasilkan dalam proses respirasi aerobik adalah:
2 ATP + 2 ATP + 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP
Namun, dalam proses glikolisis, ada proses pergerakan dari sitoplasma ke proses berikutnya, iaitu pengangkutan elektron yang terjadi di mitokondria. Proses pemindahan ini akan memerlukan 2 tenaga ATP. Jadi ATP bersih yang dihasilkan adalah 36 ATP.
Kesimpulannya
Dari 4 proses yang dilalui dalam pernafasan aerobik, kita akan mendapat hasil atau formula dalam bentuk:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Tenaga (38 ATP)
Walau bagaimanapun, 2 ATP akan digunakan untuk proses perpindahan dari sitoplasma ke mitokondria sehingga hasil ATP akhir adalah 36 ATP, yang dapat digunakan oleh tubuh kita sebagai sumber tenaga untuk aktiviti harian. Keseluruhan proses respirasi aerobik berlaku di dalam badan kita, lebih tepat lagi di dalam sel kita, iaitu di sitoplasma (glikolisis berlaku) dan mitokondria (dekarboksilasi oksidatif berlaku, kitaran krebs, dan pengangkutan elektron). Yang mengubah glukosa sebagai sumber tenaga untuk tubuh manusia.
Itu semua mengenai pernafasan aerobik yang harus anda ketahui. Adakah anda mempunyai pertanyaan mengenai perkara ini? Tuliskan soalan anda di ruangan komen, dan jangan lupa untuk berkongsi pengetahuan ini!
