Respirasi sel

  Didalam setiap sel hidup terjadi proses metabolism. Salah satu proses tersbut adalah katabolisme. Katabolisme disebut pula disimilasi, karena dalam proses ini energy yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses – proses kehidupan .katabolisme. Proses utama dari katabolisme adalah respirasi seluler. Pada proses respirasi seluler, glukosa dan bahan organik lainnya dirombak menjadi karbob dioksida dan air. Sebaliknya, anabolisme memakai energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul-molekul yang lebih sederhana. Salah satu contoh anabolisme adalah sintesis protein dan asa amino.

1. Katabolisme

Katabolisme adalah reaksi penguraiann senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi itu berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan kimia yang menyusun suatu persenyawaan. Semakain kompleks perseyawaan kimia itu, semakin banyak ikatan kimia yang menyusunnya dan akan semakin besar energi yang dilepaskannya. Akan tetapi, energi itu tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi itu diubah terlebih dahulumenjadi persenyawaan adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai.

Contoh katabolisme adalah proses pernapasan sel atau respirasi, yaitu proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan olehh semua sel penyusun tubuh, baik sel-sel tumbuhan maupun sel hewan dan manusia. Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

1. Respirasi aerobik, yaitu respirasi yang menggunakan oksigen bebeas untuk mendapatkan energi.
2. Respirasi anaerobik,yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas untuk mendapatkan energi

Bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, atau protein (asam amino). Hasil respirasi berupa karbon dioksida, air, energi dalam bentuk ATP.

1. Respirasi aerobik

Persamaan reaksi proses respirasi aerobik (aerob) secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆6O₂ 6H₂O + 6CO₂ + 675 kkal

Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Proses respirasi aerob dibagi dalam tiga tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfer elektron.

Glikolisis

       Adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP.

Sifat – sifat glikolisis ialah:

a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob

b. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat (ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)

c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lainnya. 

Pertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu molekul ATP, yang kemudian berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat). Tahapan-tahapan reaksi diatas itulah yang disebut dengan fase investasi energi. 

Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk1,3-difosfogliserat. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan)

Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air. Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C₃H₄O₃), 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air. Perlu dicatat, pencantuman air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis.

Siklus Krebs

Nama krebs diambil dari Hans Krebs, ilmuan Jerman-Inggris yang menemukan siklus ini. Sebelum berlangsung siklus krebs, asam piruvat (3C) yang merupakan hasil akhir dari glikolisis diubah terlebih dahulu menjadi asetil KoA (2C) melalui dekarboksilasi oksidatif.

Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C)menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya, asam sitrat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya kembali menjadi asam oksaloasetat dengan melepaskan CO₂. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerimaan hidrogen (akseptor hidrogen) yaitu NAD⁺ dan FAD, untuk dibawa ke sistem transfor elektron.

Pada siklus Krebs, sebagian besar energi disimpan dalam NADH, yaitu sebanyak 6 molekul. Selain NADH, pada satu tahap, energi dihasilkan dalam FADH₂ (flavin adenin dinuklotida hidrogen). Satu tahap dalam siklus Krebs juga menghasilkan 2 ATP secara langsung. Seluruh reaksi siklus Krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerobik). Siklus krebs berlangsung di dalam mitokondria.

Transfer Elektron

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus Krebs ada dua macam. Pertama, dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (guanosin trifosfat). Energi in merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua, dalam bentuk sumber elektron, yaitu NADH dan FAD (flavin adenin dinukleotida) dalam bentuk FADH₂. Kedua macam sumber elektron ini dibawa ke sistem transfor elektron.

Proses transfos elektren ini sangat kompleks. Pada dasarnya, elektron dan H⁺ dari NADH dan FADH₂ dibawa darai satu subtrat ke substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transfor elektron antara lain protein besi-sulfur (Fe.S) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikat fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat (O₂) sebagai penerima (akseptor), sehinga terbentuk H₂O.

Jadi, dari keseluruhan proses katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik, dihasilkan 38 ATP, dengan perincian sebagai berikut:

Glikolisis         : 2 NADH + 2 ATP             = 8 ATP

Oksidasi dari piruvat     : 2 NADH (atau 6 ATP)         = 6 ATP

Siklus Krebs         : 6 NADH + 2 FADH + 2 ATP     = 24 ATP

                                 38 ATP

Kesimpulan:

Berdasarkan artikel diatas dapat beberapa poin kesimpulan diantaranya:

1.   Metabolisme dibagi dalam dua katagori yaitu katabolisme dan anabolisme. Contoh katabolisme adalah proses respirasi. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi dibedakan menjadi dua macam:

·      Respirasi aerobik

·      Respirasi anaerobik

2.   Pada proses respirasi aerob dibagi dalam tiga tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfor elektron.

3.   Keseluruhan proses katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik, dihasilkan 38 ATP, dengan perincian sebagai berikut:

Glikolisis                      : 2 NADH + 2 ATP                           =  8 ATP

Oksidasi dari piruvat    : 2 NADH (atau 6 ATP)                     =  6 ATP

Siklus Krebs                 : 6 NADH + 2 FADH + 2 ATP         = 24 ATP

                                                                                                38 ATP

2.      Respirasi anaerob

Respirasi anaerob dapat pula disebut fermentasi atau respirasi intramolekul. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu mendapatkan energy. Hanya saja energi yang dihasilkan jauh lebih sedikit dari respirasi aerob.

Perhatikan reaksi dibawah ini!

Respirasi aerob :

C₆H₁₂O₆ ---- 6 CO₂ + 6 H₂O + 675 kal + 38 ATP

Respiasi anaerob:

C₆H₁₂O_{6 ------}  2 C₂H₅OH + 2CO₂ + 21 kal + 2 ATP

Pernapasan anaerob dapat berlangsung didalam udara bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang disediakan di udara. Fermentasi sering pula disebut sebagai peragian alcohol atau alkoholisasi.

Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil proses glikolisis merupakan substrat. 

Asam piruvat dalam respirasi anaerob

 

Asam piruvat dalam respirasi aerob

Pembongkaran sempurna terjadi pada oksidasi asam piruvat dalam respirasu aerob. Dari proses ini dihasilkan CO₂ dan H₂O serta energy yang lebih banyak , yaitu 38 ATP.

 

Annelida

Annelida (dalam bahasa latin, annulus = cincin) atau cacing gelang adalah kelompok cacing dengan tubuh bersegmen.

Berbeda dengan Platyhelminthes dan Nemathelminthes, Annelida merupakan hewan tripoblastik yang sudah memiliki rongga tubuh sejati (hewan selomata).Namun Annelida merupakan hewan yang struktur tubuhnya paling sederhana.

Ciri-ciri dan sifat umum annelida

      1.      Bentuk simetri bilateral berbentuk seperti gelang

      2.      Memiliki rongga badan triploblastic selomata

     3.      Ruans tubuhnya (segmen) disebut metameri terdiri dari alat ekskresi (nefridium), lubang reproduksi otot dan pembluh darah

      4.      System pencernaan lengkap/sempurna

      5.      System peredaran darah tertutup

      6.      Reproduksi
Annelida umumnya bereproduksi secara seksual dengan pembantukan gamet.Namun ada juga yang bereproduksi secara fregmentasi, yang kemudian beregenerasi.Organ seksual annelida ada yang menjadi satu dengan individu (hermafrodit) dan ada yang terpisah pada individu lain (gonokoris)

     7.      Alat tambahan anggota tubuh berupa rambut kecil menyerupai batang

     8.      Alat eksresi berupa nefridium

     9.      Pernafasan dilakukan oleh seluruh permukaan tubuh

     10.  System syaraf berupa sepasang ganglion otak yang dihubungkan dengan tali syaraf longitudinal

     11.  Sebagian besar hidup bebas tapi ada juga yang parasite, umumnya hidup di air tawar atau didasar laut

     12.  panjang tubuh sekitar 1 mm hingga 3 m

Struktur dan fungsi tubuh

Annelida memiliki segmen di bagian luar dan dalam tubuhnya.Antara satu segmen dengan segmen lainya terdapat sekat yang disebut septa.Pembuluh darah, sistem ekskresi, dan sistem saraf di antara satu segmen dengan segmen lainnya saling berhubungan menembus septa.
Rongga tubuh Annelida berisi cairan yang berperan dalam pergerakkan annelida dan sekaligus melibatkan kontraksi otot.

Ototnya terdiri dari otot melingkar (sirkuler) dan otot memanjang (longitudinal).
Sistem pencernaan annelida sudah lengkap, terdiri dari mulut, faring, esofagus (kerongkongan), usus, dan anus.Cacing ini sudah memiliki pembuluh darah sehingga memiliki sistem peredaran darah tertutup.Darahnya mengandung hemoglobin, sehingga berwarna merah.Pembuluh darah yang melingkari esofagus berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh.
Sistem saraf annelida adalah sistem saraf tangga tali.Ganglia otak terletak di depan faring pada anterior.Ekskresi dilakukan oleh organ ekskresi yang terdiri dari nefridia, nefrostom, dan nefrotor.Nefridia ( tunggal – nefridium ) merupaka organ ekskresi yang terdiri dari saluran.Nefrostom merupakan corong bersilia dalam tubuh.Nefrotor merupaka npori permukaan tubuh tempat kotoran keluar.Terdapat sepasang organ ekskresi tiap segmen tubuhnya.

Klasifikasi
Annelida dibagi menjadi tiga kelas, yaitu Polychaeta (cacing berambut banyak), Oligochaeta (cacing berambut sedikit), dan Hirudinea.

1.      Oligochaeta

Oligochaeta (dalam bahasa yunani, oligo = sedikit, chaetae = rambut kaku) yang merupakan annelida berambut sedikit

Ciri-ciri

        ·         Sebagian besar hidup di air tawar atau didarat

        ·         Hemaprodit tidak mempunyai parapodia dan terdapat beberapa satae pada setiap ruas

      ·  Cacing ini memakan oarganisme hidup yang ada di dalam tanah dengan cara menggali tanah.Kemampuannya yang dapat menggali bermanfaat dalam menggemburkan tanah

·         Contoh

a.      Lumbricus terrestris

Ciri-ciri

a)      Tubuh dengan segmen yang jelas berjumlah 15-200 buah

b)      Alat eksresi brupa sepasang nefridia pada setiap segmen dan disebut metanefridia

c)      Pada setiap segmen terdapat satae kecuali pada segmen pertama dan terakhir

d)     Hewan hermafrodit tetapi pembuahan sendiri tidak akan terjadi. Melainkan pembuahan silang yakni pada waktu dua hewan mengadakan kopulasi

e)      Pada segmen 32 sampai 37 terdapat kitelum sebagai alat kopulasi

f)       Bernafas dengan menggunakan seluruh permukaan tubuh yang lembab

g)  Darah terdiri dari plasma darah yang mengandung hemoglobin hingga berwarna merah sedangkan butir-butir darahnya tidak berwarna

h)      System syaraf merupakan system syaraf tangga tali

i)        System pencernaan sempurna mulai dari mulut faring atau esophagus, tembolok, lambung usus dan anus

Cacing tanah bertelur terutama di musim semi dan musim gugur, ketika tingkat kelembaban tanah yang tinggi. Cacing tanah adalah hermafrodit, yang berarti mereka memiliki sistem reproduksi baik perempuan dan laki-laki. Meskipun mereka memiliki keduanya organ seks, masih membutuhkan dua cacing untuk menghasilkan keturunan. Cacing bertemu di kepala, maka setae di clitellum cacing setiap menembus tubuh cacing lain untuk mengunci tubuh mereka bersama-sama. Tabung lendir di sekitar clitellum yang mengelilingi cacing membuat cacing bersama lebih tegas. Kemudian sperma dari cacing setiap dilepaskan melalui tubuh hingga mencapai kantung sperma. Proses ini memakan waktu sekitar dua atau tiga jam. Setelah cacing telah selesai menerima sperma masing-masing, ia melepaskan satu sama lain dan berpisah. Dalam beberapa hari kepompong siap dan dilepaskan ke dalam tanah di liang mereka di mana mereka tetap terluka sampai mereka dewasa. Cacing biasanya perlu waktu sekitar dua atau tiga minggu untuk berkembang. Cacing dewasa menghabiskan sisa hidupnya menggali melalui tanah makan kotoran dan menyerap nutrisi yang dibutuhkan dan coran rilis yang sangat subur dan mempromosikan pertumbuhan tanaman.

2.      Polychaeta

Polychaeta (dalam bahasa yunani, poly = banyak, chaetae = rambut kaku) merupakan annelida berambut banyak.

Ciri-ciri

a.       Tubuh Polychaeta dibedakan menjadi daerah kepala (prostomium) dengan mata, antena, dan sensor palpus

b.      Polychaeta memiliki sepasang struktur seperti dayung yang disebut parapodia (tunggal = parapodium) pada setiap segmen tubuhnya.Fungsi parapodia adalah sebagai alat gerak dan mengandung pembuluh darah halus sehingga dapat berfungsi juga seperti insang untuk bernapas.Setiap parapodium memiliki rambut kaku yang disebut seta yang tersusun dari kitin.

c.       Habitatnya dilautan

d.      Terdiri dari banyak rambut

e.       Sebagian besar waktu Polycaheta berada dalam bentuk atoke, yaitu hewan yang belum masak secara seksual.

f.       Pada saat musim kawin, bagian tubuh tertentu membentuk gonad. Hewan yang sudah dewasa ini disebut epitoke. Epitoke mengandung gamet. Pembuahan terjadi di luar tubuh.

g.      Contohnya cacing palolo (Eugena viridis), cacing wawo (Lysidice oele), kelabang laut (nereis virens) cacing kipas (Sabellastarte indica), Phyllodoce maculata, dan Trypanosyllis zebra.

Nereis virens (kelabang laut)

Ciri-ciri :

1.      Ruas kurang lebih 200

2.      Hidup di permukaan pasir didasar laut

3.      Mempunyai caput dan alat tambahan

4.      Terdapat dua tentacle

5.      Selom dibatasi oleh epitelium mesodermal

6.      Bernafas melalui kulit

7.      Mempunyai sepasang ganglia suprapharyngeales

3.      Hirudinea

Hirudinea merupakan kelas annelida yang jenisnya sedikit. Cacing ini merupakan cacing pengisap darah. Lintah termasuk dalam golongan ini.

Ciri-ciri

           a.       Banyak terdapat di air tawar, juga air laut

           b.      Tubuh memiliki parapodia atau satae dan memiliki alat penghisap pada bagian interior dan posterior

           c.       Pada hewan hermaprodit, lubang genetalia jantan terletak dimuka lubang genetalia betina

       d.      System pencernaan terdiri dari mulut, faring, tembolok, lambung, rectum, anus. Anus terletak pada bagian dorsal

         e.       Peredaran darah tertutup

         f.       Pernafasan berlangsung pada kulit

        g.      Eksresi melalui nefridium yang terdapat pada segmen

       h.      Mempunyai kelenjar ludah yang menghasilkan secret yang mengandung bahan anti koagulasi (mencegah penggumpalan darah)

       i.        Jika cacing ini melekat dan mengisap darah, cacing ini mengeluarkan zat anestesi penghilang rasa sakit

j.        Contoh Hirudinea parasit adalah Haemadipsa (pacet) dan hirudo medicinalis (lintah).

Hirudo medicinalis

Ciri-ciri

·         Terdapat annuli

·         Tidak terdapa satae

·         Segment anterior dan posterior mengalami modifikasi

·         Hermaprodit

Peranan annelida

   v  Untuk obat

   v  Konsumsi

   v  Sumber protein

   v  Mempunyai peranan ekonomis

   v  Terapi

   v  Memperbaiki struktur tanah

   v  Menghasilkan zat anti pembekuan darah