Jumlah molekul ATP yang terbentuk pada transpor elektron adalah sebanyak

KOMPAS.com - Dalam pembahasan tentang metabolisme karbohidrat mungkin banyak suatu istilah seperti NADH dan FADH yang membuatmu kebingungan. Juga terdapat siklus-siklus rumit yang sukar untuk kamu pahami.

Table of Contents Show

Soal dan Pembahasan
Pengertian Respirasi Aerob
Tahapan Respirasi Aerob
1. Glikolisis
2. Dekarboksilasi Oksidatif
3. Siklus Krebs
4. Transpor Elektron
Contoh soal 1
Contoh soal 2
Contoh soal 3
Contoh soal 4
Video yang berhubungan

Berikut telah diringkas beberapa pertanyaan penting tentang katabolisme karbohidrat yang telah dibahas secara singkat dan padat!

Soal dan Pembahasan

1. Respirasi aerob sempurna 2 molekul glukosa akan menghasilkan ATP sebanyak…

Jawaban: 72 ATP

Untuk mengetahui jumlah ATP yang dihasilkan, kita harus mengetahui jumlah ATP yang dihasilkan dan digunakan dalam tahapan respirasi aerob yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transport elektron.

Dilansir dari Biology LibreTexts, glikolisis menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH, dalam 1 NADHnya terdapat 3 ATP, berarti glikolisis menghasilkan energi sebanyak 8 ATP.

Dalam dekarboksilasi oksidatif atau perubahan asam pirvuat menjadi asetil ko-A menghasilkan 2 NADH yang masing-masing berisi 3 ATP, berarti dekarboksilasi oksidatif menghasilkan 6 ATP.

Baca juga: Mengenal Adenosin Tripospat (ATP) dan Proses yang Membentuknya

Siklus krebs menghasilkan 6 NADH yang masing-masing berisi 3 ATP dan 2 FADH yang masingmasing berisi 2ATP, sehingga siklus kreb menghasilkan energi sebanyak 24 ATP.

Rangkaian proses respirasi aerob menghasilkan 38 ATP namun, 2 ATP telah digunakan dalam proses glikolisis, sehingga hanya 36 ATP yang dihasilkan oleh 1 molekul gula. Jika yang dihidrolisis adala 2 molekul gula, maka akan menghasilkan 72 ATP.

2. Apakah perbedaan dari NADH dan FADH?

Jawaban:

Dilansir dari PEDIAA, NADH adalah bentuk reduksi dari nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), sedangkan FADH2 adalah bentuk reduksi flavin adenine dinucleotide (FAD).

NADH adalah koenzim yang berasal dari vitamin B3 (niasin) dan FADH2 adalah koenzim yang berasal dari vitamin B2 (riboflavin).

Baca juga: Fungsi, Sumber, dan Metabolisme Karbohidrat

BioNinja Sebuah skema proses siklus krebs dalam respirasi sel, Dalam dua siklus akan dihasilkan NADH yang lebih banyak dari FADH2.

Pada respirasi aerob, NADH diproduksi dalam glikolisis, sedangkan FADH diproduksi dalam siklus krebs. NADH dan FADH2 sama-sama membawa energi dalam bentuk ATP, yang berbeda hanyalah jumlah energinya.

NADH membawa energi sebanyak 3 ATP, sementara FADH2 membawa energi sebanyak 2 ATP.

3. Mengapa jumlah ATP yang dihasilkan respirasi aerob lebih banyak dibandingkan dengan jumlah ATP yang dihasilkan respirasi anaerob?

Jawaban:

Respirasi anerob adalah respirasi yang terjadi tanpa adanya oksigen. Dilansir dari TeachMePhysiology, tanpa adanya oksigen, rantai transport elektron tidak dapat berjalan sehingga hanya sedikit jumlah energi yang dapat dibuat.

Respirasi anerob hanya menghasilkan 2 ATP yang digunakan untuk mendorong kerja otot saat berolah raga berat. Berbeda dengan respirasi aerob yang menghasilkan 36 ATP yang digunakan untuk segala macam keperluan tibuh dari mulai bergerak hingga berpikir.

Baca juga: Katabolisme Karbohidrat: Perbedaan Respirasi Aerob dan Anaerob

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Oleh Mas Yog 02 Jul, 2014

Rantai transport elektron merupakan tahapan terakhir dalam respirasi aerob. Pada proses ini bahan utama yang dibutuhkan adalah NADH dan FADH 2 yang merupakan output/hasil dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs. Bahan bahan inilah yang nantinya akan digunakan untuk membentuk ATP.

Flash back kembali ke tahapan sebelum terjadi rantai transport elektron. Mari kita hitung jumlah NADH dan FADH2 yang dhasilkan pada tahapan sebelum rantai transport elektron

Lihat gambar RTE berikut ini

Rantai transport elektron. 1 NADH diubah menjadi 3 ATP,
1 FADH2 diubah menjadi 2 ATP

Rantai transport elektron pada prinsipnya adalah terjadi pemindahan elektron dari satu substrat ke substrat yang lainnya dari proses pemindahan ion hddrogen dari NADH dan H+ yang membentuk NAD+ + 2H+.

Rantai transport elektron dimulai dari NADH + H+ yang masuk melalui NADH reduktase sehingga terjadi pemindahan elektron sebanyak 2 elektron(2e). 2e yang terbentuk melalui NADH reduktase kemudian masuk ke Koenzim Q. Pada proses ini terjadi pengikatan anatara ADP+P(phospat) sehingga menjadi ATP. 2e setelah dari KoEnzim Q kemudian di transfer ke Sitokrom b kemudian di teruskan ke sitokrom c. pada tahap ini juga terjadi pengikatan antara ADP + P menjadi ATP.

2e dari sitokrom c kemudian akan di transfer ke sitokrom oksidase. Dari sitokrom oksidase kemudian 2e akan di transfer ke ½ O2 yang kemudian berikatan dengan 2H+ sehingga membentuk H20. Pada proses ini akan terjadi pengikatan ATP+P sehingga akan terbentuk ATP.

Ternyata oksigen yang kita hirup di gunakan di dalam sel saat memasuki rantai transport elektron yang digunakan sebagai penerima elektron terakhir. Paham kan sekarang dimana oksigen di gunakan serta kenapa pada saat kita mengeluarkan nafas di pagi hari kadang akan timbul uap air(H2O)?

Jadi dari 1 molekul NADH yang di gunakan pada rantai transport elektron akan di hasilkan 3ATP, dari mana ini kenapa bisa di hasilkan 3 ATP dalam pengubahan NADH di rantai transport elektron? Coba di hitung jumlah ATP yang di hasilkan tadi pada rantai transport elektron, ada 3 ATP kan, itulah kenapa pengubahan 1 molekul NADH akan membentuk 3 molekul ATP pada proses rantai transport electron.

Ini baru proses NADH, bagaimana dengan FADH2, proses nya samdengan NADH tadi, namun FADH 2 masuk melalui koenzim Q bukan melalui NADH reduktase. Sehingga jumlah ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah satu molekul FADH2 akan di ubah menjadi 2 molekul ATP.

Sekarang mari kita hitung jumlah ATP yang dihasilkan dari rantai transport elekton tadi

Jadi rantai transport electron akan menghasilkan ATP sebanyak 34 ATP. Baca Juga

metabolisme-sel-sub-materi-enzim
metabolisme-sel-sub-bab-katabolisme
Metabolisme Sel, Sub Bab Katabolisme Karbohidrat, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs
Metabolisme Sel, Sub Bab Katabolisme Karbohidrat, Jumlah ATP Yang Dihasilkan Respirasi Aerob
Metabolisme Sel, Sub Bab Katabolisme Karbohidrat, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs
Metabolisme Sel, Sub Bab Katabolisme Karbohidrat, Rantai Transport Elektron

biologi edukasi akan sangat berterima kasih kepada pembaca blog ini apabila menshare materi ini di facebook, twitter, dll.

Foto: Freepik.com

Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga selalu sehat dan tetap semangat belajar, ya!

Siapa di antara Quipperian yang doyan banget makan? Sebenarnya, apa sih tujuan utama kamu makan? Apakah hanya untuk memuaskan keinginan? Tentu tidak ya. Makanan yang kamu makan merupakan salah satu sumber energi bagi tubuh.

Berkaitan dengan makanan, pernah enggak sih kamu berpikir, bagaimana cara makanan berubah menjadi energi di dalam tubuh? Energi di dalam tubuh terbentuk melalui serangkaian proses yang disebut respirasi aerob. Ingin tahu selengkapnya tentang respirasi aerob? Ikuti terus pembahasan Quipper Blog, ya.

Pengertian Respirasi Aerob

Foto: Pexels.com

Respirasi aerob adalah proses penguraian senyawa organik menggunakan oksigen bebas. Respirasi ini berlangsung di dalam organel sel yang disebut mitokondria. Saat kamu mengonsumsi makanan yang mengandung glukosa, misalnya nasi, setiap molekul glukosa akan dipecah melalui empat tahap sampai dihasilkan energi. Bagaimana dengan jutaan molekul glukosa dalam makanan?

Tahapan Respirasi Aerob

Foto: Pexels.com

Adapun beberapa tahapan dalam respirasi aerob yang harus kamu tahu adalah sebagai berikut.

1. Glikolisis

Glikolisis merupakan tahap pertama respirasi aerob yang terjadi di dalam sitoplasma atau sitosol. Pada tahap ini molekul glukosa akan diuraikan menjadi senyawa yang lebih sederhana. Hasil penguraian molekul glukosa pada glikolisis berupa 2 molekul ATP, 2 molekul asam piruvat, dan 2 molekul NADH. Untuk lebih lengkapnya, perhatikan bagan berikut.

Urutan proses yang terjadi pada bagan di atas adalah sebagai berikut.

Glukosa diubah menjadi glukosa, 6-fosfat disertai pemecahan ATP menjadi ADP. ATP harus dipecah menjadi ADP karena dibutuhkan sumber energi.
Glukosa, 6-fosfat diubah menjadi fruktosa, 6-fosfat.
Fruktosa, 6-fosfat diubah menjadi fruktosa, 1,6-bifosfat disertai pemecahan ATP menjadi ADP.
Fruktosa, 1,6-bifosfat (6 atom C) dipecah menjadi 1 molekul gliseraldehid 3-fosfat atau PGAL (3 atom C) dan 1 molekul dihidroksiaseton fosfat atau DHAP (3 atom C). Molekul DHAP diubah menjadi senyawa PGAL, sehingga terbentuk 2 molekul PGAL.
Molekul PGAL diubah menjadi senyawa 1,3-bifosfogliserat dengan cara mengikat Pi (fosfat organik). Setiap 1 molekul PGAL menghasilkan 1 NADH.
1,3-bifosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat. Pada reaksi ini, dihasilkan ATP sebagai sumber energi.
3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat.
2-fosfogliserat diubah menjadi senyawa fosfoenolpiruvat (PEP).
Fosfoenolpiruvat diubah menjadi asam piruvat disertai pembentukan ATP.

ATP (adenosin trifosfat) merupakan sumber energi yang nantinya digunakan untuk transpor aktif menuju mitokondria. Untuk 2 molekul NADH yang dihasilkan akan ditransfer ke tahap transpor elektron. Berikut ini ringkasan tahap glikolisis.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Tahap kedua setelah glikolisis adalah dekarboksilasi oksidatif. Tahap ini berlangsung di dalam mitokondria. Reaksi pertama diawali dengan perubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A (asetil koA). Perubahan tersebut menghasilkan molekul CO2 dan NADH. Artinya, satu molekul asam piruvat akan menghasilkan 1 molekul asetil koA, CO2, dan NADH. Oleh karena pada tahap glikolisis dihasilkan 2 asam piruvat, maka dekarboksilasi oksidatif menghasilkan 2 molekul asetil koA, 2 molekul CO2, dan 2 molekul NADH. Untuk prosesnya, simak bagan berikut.

Urutan prosesnya adalah sebagai berikut.

Asam piruvat yang terbentuk pada tahap glikolisis akan melepaskan gugus karboksilat (COO–). Gugus tersebut akan diubah menjadi CO2.
Sisa atom C dalam bentuk CH3COO– akan mentransfer kelebihan elektronnya pada molekul NAD+ menjadi NADH. Untuk CH3COO– akan diubah menjadi asam asetat.
Asam asetat akan berikatan dengan koenzim A membentuk asetil koenzim A (asetil koA).

Untuk memudahkan pemahamanmu tentang dekarboksilasi oksidatif, perhatikan ringkasan berikut.

3. Siklus Krebs

Siklus Krebs adalah tahapan ketiga dari serangkaian proses respirasi aerob. Pada tahap ini akan dihasilkan 2 molekul ATP, 6 molekul NADH, 2 molekul FADH2, dan 4 molekul CO2. Untuk urutan prosesnya adalah sebagai berikut.

Asetil koA (2 atom C) berikatan dengan asam oksaloasetat (4 atom C) membentuk asam sitrat (6 atom C). Itulah mengapa siklus Krebs biasa disebut siklus asam sitrat.
Asam sitrat diubah menjadi asam isositrat.
Asam isositrat (6 atom C) diubah menjadi asam α-ketoglutarat (5 atom C). Reaksi ini disertai pelepasan CO2 dan pembentukan NADH.
Asam α-ketoglutarat (5 atom C) diubah menjadi suksinil koA yang memiliki 4 atom C. Reaksi ini juga disertai pelepasan CO2 dan pembentukan NADH.
Suksinil koA yang terbentuk diubah menjadi asam suksinat (4 atom C). Reaksi ini menghasilkan GTP. Selanjutnya, GTP diubah menjadi ATP.
Lalu, asam suksinat diubah menjadi asam fumarat disertai pembentukan FADH2.
Asam fumarat yang terbentuk diberi tambahan air agar berubah menjadi asam malat (4 atom C).
Asam malat diubah menjadi asam oksaloasetat kembali disertai pembentukan NADH.

Jika disederhanakan, siklus Kreb bisa dituliskan sebagai berikut.

4. Transpor Elektron

Tahap ini merupakan tahap akhir pada respirasi aerob yang disertai pembentukan ATP paling banyak. Transpor elektron berlangsung di dalam krista, yaitu membran dalam mitokondria. Reaksi yang berlangsung di dalam transpor elektron adalah reaksi reduksi dan oksidasi antara senyawa NADH dan FADH2. Kedua senyawa tersebut dihasilkan dari tahapan sebelumnya. Senyawa yang terlibat dalam transpor elektron adalah koenzim Q, sitokrom B, sitokrom C, sitokrom A, sitokrom A3, dan oksigen. Simak bagan berikut ini.

Adapun penjabaran bagan di atas adalah sebagai berikut.

NADH mampu menghasilkan elektron berenergi tinggi melalui proses oksidasi. Lalu, elektron tersebut ditransfer ke koenzim Q. Oleh karena tingginya energi elektron, ADP dan fosfat anorganik bersatu membentuk ATP.
Koenzim Q akan dioksidasi oleh sitokrom B. Akibatnya, koenzim Q akan melepaskan elektron dan 2 ion H+.
Sitokrom B akan dioksidasi oleh sitokrom C, sehingga dihasilkan energi cukup tinggi. Akibatnya, ADP dan fosfat anorganik akan bersatu membentuk ATP.
Selanjutnya, sitokrom C akan mereduksi sitokrom A.
Sitokrom A akan mengoksidasi sitokrom A3. Reaksi ini juga memicu bersatunya ADP dan fosfat anorganik membentuk ATP.
Sitokrom A3 dioksidasi oleh sebuah atom oksigen. Hasil akhir dari reaksi ini adalah terbentuknya molekul H2O.

Transpor elektron yang melibatkan oksidasi NADH akan menghasilkan 3 ATP dan 1 H2O. Demikian halnya dengan oksidasi FADH2. Pada oksidasi FADH2, jumlah ATP yang dihasilkan lebih sedikit, yaitu 2 ATP. Hal itu disebabkan oleh kecilnya energi yang dihasilkan dari oksidasi FADH2. Secara ringkas, pembentukan ATP dari NADH dan FADH2 ditulis sebagai berikut.

Dari tahapan glikolisis sampai siklus Krebs NADH dan FADH2 yang dihasilkan berturut-turut adalah 10 dan 2 molekul. Artinya,

Dengan demikian, tahap transpor elektron menghasilkan 34 ATP dan 12 H2O. Jika seluruh ATP dijumlahkan (mulai glikolisis – transpor elektron), akan dihasilkan seperti tabel berikut.

Reaksi	Jumlah
Glikolisis	2 ATP (digunakan untuk transpor aktif)
Dekarboksilasi Oksidatif	–
Siklus Krebs	2 ATP
Transpor Elektron	34 ATP
Total	36 ATP

Tak lengkap rasanya belajar respirasi aerob tanpa soal, untuk itu Quipper Blog akan memberikan beberapa contoh soal, seperti berikut ini.

Contoh soal 1

Peristiwa yang terjadi pada proses glikolisis adalah…

Pemecahan glukosa menjadi PGAL.
Pemecahan glukosa menjadi asam laktat.
Pemecahan glukosa menjadi asam piruvat.
Pemecahan glukosa menjadi alkohol.
Pemecahan glukosa menjadi CO2 dan H2O.

Pembahasan:

Glikolisis merupakan tahap awal dalam proses respirasi aerob. Pada tahap ini, 1 molekul glukosa akan dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 senyawa NADH, dan 2 ATP.

Jawaban: C

Contoh soal 2

Pada tahap dekarboksilasi oksidatif, CO2 dihasilkan dari…

asetil koA
gugus karboksilat asam piruvat
senyawa asetat
asetaldehid
fosfogliseraldehid

Pembahasan:

Pada tahap dekarboksilasi oksidatif, asam piruvat akan melepaskan gugus karboksilat, sehingga terbentuk CO2.

Jadi, CO2 yang dihasilkan pada tahap dekarboksilasi oksidatif berasal dari gugus karboksilat asam piruvat.

Jawaban: B

Contoh soal 3

Senyawa yang hanya dihasilkan dari siklus Krebs adalah…

NADH
ATP
CO2
asetil koA
FADH2

Pembahasan:

Senyawa yang hanya dihasilkan dari siklus Krebs adalah FADH2. Senyawa ini terbentuk saat terjadi perubahan asam suksinat menjadi asam fumarat.

Contoh soal 4

Pada proses oksidasi FADH2, ATP tidak bisa terbentuk karena…

Ketersediaan ADP hanya sedikit.
Elektron yang dibutuhkan cukup besar.
Energi yang diperoleh kecil.
Ketersediaan fosfat anorganik sedikit.
Oksidasi FADH2 hanya melepaskan ion H+.

Pembahasan:

Pada proses oksidasi FADH2, energi yang terbentuk tidak cukup untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik, sehingga ATP tidak bisa terbentuk.

Jadi, ada proses oksidasi FADH2, ATP tidak bisa terbentuk karena energi yang diperoleh kecil.

Jawaban: C

Bagaimana Quipperian, mudah kan belajar respirasi aerob bareng Quipper Blog? Semoga materi ini bermanfaat buat Quipperian. Ingin melihat penjelasan lengkapnya oleh tutor Quipper Video? Jangan lupa buat akun Quipper Video-mu, ya. Temukan ribuan soal beserta pembahasannya. Salam Quipper!

[spoiler title=SUMBER]