PembahasanMekanisme dalam Pembentukan ATP pada Manusia1. GlikolisisGlikolisis berasal dari dua kata, yaitu glukosa (gliko-) yang berarti gula, dan lisis yang berarti pemecahan. Jadi, glikolisis merupakan serangkaian reaksi pemecahan glukosa menjadi senyawa produk glikolisis yang disebut asam piruvat. Reaksi pemecahan glukosa tersebut terjadi di sitoplasma. Reaksi glikolisis terdiri dari dua tahapan utama, yaitu: Reaksi Tahap I Reaksi tahap I terdiri dari lima reaksi spesifik yang digunakan untuk memecah glukosa menjadi dua molekul gliseraldehid-3-posfat. Glukosa pertama kali akan difosforilasi menjadi glukosa-6-posfat. Proses tersebut merupakan reaksi paling awal yang terjadi dalam glikolisis. Tahap I dalam reaksi glikolisis merupakan reaksi yang membutuhkan energi. Dua molekul ATP dibutuhkan untuk menjalankan reaksi tahapan I glikolisis. Hasil dari reaksi tahap I sebenarnya adalah gliseraldehid-3-posfat (G3P) dan dehidroksiasetonposfat (DHAP). Akan tetapi, molekul DHAP tersebut diubah oleh enzim isomerase menjadi gliseraldehid3-posfat, sehingga total G3P yang dihasilkan menjadi dua buah.Reaksi Tahap II Reaksi tahap II juga terdiri dari lima seri reaksi. Hasil dari reaksi tahap II adalah molekul asam piruvat. Dua molekul G3P masing-masing diubah menjadi asam piruvat, sehingga produk dari glikolisis adalah asam piruvat. Berbeda dengan reaksi tahap I, reaksi tahap II menghasilkan energi berupa 4 molekul ATP. Oleh karena itu, hasil bersih ATP dari glikolisis adalah 2 molekul ATP, karena tahapan I membutuhkan 2 molekul ATP sedangkan reaksi tahap II menghasilkan 4 molekul ATP. Selain itu, glikolisis juga menghasilkan NADH (Nicotinamid adenin dinucleotid tereduksi) yang berasal dari awal reaksi tahap II sebanyak 2 molekul. NADH merupakan molekul yang berfungsi untuk membawa elektron hasil reaksi dehidrogenasi. Elektron tersebut akan dibawa oleh NADH menuju tahapan transport elektron pada akhir tahapan reaksi oksidatif. Glikolisis menghasilkan produk akhir: 2 asam piruvat, 2 ATP, dan 2 NADHProduk penting pada peristiwa glikolisis adalah a. 2 molekul asam piruvatb. 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi danc. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa

Gambar 1.1 Proses Glikolisis

2. Siklus KrebsSiklus Krebs merupakan serangkaian reaksi yang memindahkan elektron dalam produk glikolisis ke NADH, FADH2, dan membentuk ATP. Siklus ini bisa diberi nama siklus asam tri karboksilat atau TCA cycle (daur TCA). Siklus Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Asetil-CoA akan memasuki serangkaian reaksi berkelanjutan. Tahapan pertama kali adalah reaksi antara asetil-CoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Setelah itu, serangkaian reaksi akan terjadi dan diakhiri dengan pembentukan kembali oksaloasetat yang berguna untuk menangkap asetil-CoA lain sehingga siklus tetap berlangsung. Hasil dari siklus Krebs adalah 6 molekul NADH, 2 molekul FADH2, serta pembentukan 2 molekul ATP. Karbondioksida yang dibebaskan setiap satu molekul asetil-CoA dari siklus Krebs sebanyak 2 molekul, jadi ada total 4 molekul karbondioksida dibebaskan dari Siklus Krebs dari satu molekul glukosa.Urutan reaksi yang terjadi pada siklus Krebs cukup kompleks seperti urutan berikut a. Asam piruvat yang berasal dari glikolisis selanjutnya masuk ke siklus Krebs setelah bereaksi dengan NAD+ dan koenzim A membentuk senyawa asetil ko-enzim A. Dalam peristiwa ini di hasilkan CO2 dan NADH. Perubahan kandungan C adalah 3C (asam piruvat) menjadi 2C asetil ko-A.b. Reaksi antara asetil ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) membentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini Ko-A di bebaskan kembali.c. Selanjutnya Asam sitrat (6C) bereaksi dengan NAD+ membentuk asam alfaketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2.d. Peristiwa berikutnya berbentuk asam suksinat dan menghasilkan ATP setelahbereaksi dengan NAD+ dan membebaskan NADH , CO2 dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam pospat anorganik.e. Asam suksinat yang terbentuk kemudian akan bereaksi dengan FAD danmembentuk asam malat dengan membebaskan FADH2.f. Asam malat kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksalo asetatdengan membebaskan NADH, karena asam oksalo asetat akan kembali bereaksi dengan asetil ko-A seperti pada langkah ke 2 di atas.

Gambar 2.1 Siklus Krebs

3. Transpor ElektronSejak 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 berikutSetiap 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.Transpor elektron terjadi di dalam mitokondria dan berakhir setelah elektron bersama-sama dengan H+ menuju dan akhirnya beraksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O. Reaksinya kompleks tetapi dalam hal ini yang berperan penting adalah NADH, FAD, dan molekul molekul khusus yang berperan dalam respirasi, seperti flavoprotein, koenzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenali ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom c1,c,a dan a3. Elektron berenergi pertama tama berasal dari NADH kemudian di transfer ke FMN dan selanjutnya ke Q. Sitokrom c1,c,a,b, dan a3, dan selanjutnya berikatan dengan ion H+ yang di ambil dari lingkungan sekitarnya sehingga terjadi reaksi yang membentuk H2O.

Gambar 3.1 Skema Transpor Elektron