Respirasi.docx

TUGAS MATA KULIAH PENGETAHUAN BAHAN AGROINDUSTRI RESUME KARAKTERISTIK RESPIRASI

Disusun oleh : Atikah Yulianti

(181710301057 / TIP A)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER 2019

Respirasi A. Pengertian Respirasi Respirasi adalah proses pembebasan energi kimia di dalam tubuh organisme melalui reaksi oksidasi (penambahan oksigen) pada molekul organik. Dari peristiwa tersebut akan dihasilkan energi dalam bentuk Adenosin Trifosfat (ATP) dan CO2 serta H2O. Respirasi juga bisa diartikan sebagai proses reduksi, oksidasi, dan dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tidak dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi. Sebagian reaksi respirasi berlangsung dalam mitokondria dan sebagian yang lain terjadi di sitoplasma. B. Jenis- Jenis Respirasi 1. Respirasi Aerob Respirasi aerob merupakan peristiwa pembakaran zat makanan menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Selanjutnya, ATP digunakan untuk memenuhi proses hidup yang selalu memerlukan energi. Respirasi aerob disebut juga pernapasan, dan terjadi di paru-paru. Sedangkan, pada tingkat sel respirasi terjadi pada organel mitokondria. Pada respirasi ini, bahan makanan seperti senyawa karbohidrat, lemak atau protein dioksidasi sempurna menjadi karbondioksida dan air. Pada reaksi di atas, substrat yang dioksidasi sempurna adalah glukosa. Oksigen diperlukan sebagai akseptor elektron terakhir pada rantai transpor elektron di mitokondria. Secara singkat reaksi yang terjadi pada respirasi aerob adalah sebagai berikut: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP Respirasi aerob terjadi dalam empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transpor elektron.

Gambar 1. Tahapan Respirasi Aerob Glikolisis. Glikolisis adalah reaksi tahap pertama secara aerob yang berlangsung di mitokondria. Glikolisis ini terjadi pada saat sel memecah molekul glukosa yang mengandung 6 atom C menjadi 2 molekul asam piruvat yang mengandung 3 atom C yang melalui dua rangkaian reaksi. Peristiwa glikolisis menunjukkan perubahan dari glukosa, kemudian makin berkurang kekomplekan molekulnya dan berakhir sebagai molekul asam piruvat. Produk penting glikolisis adalah: 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi, 2 molekul ATP dari 1 molekul glukosa.

Gambar 2. Tahapan Glikolisis

Dekarboksilasi Oksidatif Dekarboksilasi oksidatif terjadi di dalam mitokondria. Pada tahap ini asam piruvat (3 atom C) diubah menjadi aetil koenzim A (2 atom C). Pada tahap 1, molekul piruvat melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 dan molekul berkarbon 2. Pada tahap 2, NAD+ menerima elektron (reduksi) menjadi NADH + H+. Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehinggal terbentuk asetil KoA. hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2 NADH.

Gambar 3. Tahapan Dekarboksilasi oksidatif Siklus Krebs Siklus krebs terjadi di dalam mitokondria. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang dibentuk pada glikolisis yang meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadi di dalam mitokondria. Siklus krebs mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH,

FADH2,

ATP

serta

membentuk

kembali

oksaloasetat.

Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus krebs selanjutnya. Dalam siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.

Gambar 4. Siklus Krebs Transfer Elektron

Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Pada sistem transfer elektron, NADH dan FADH2 masing-masing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil siklus krebs masing-masing menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jasi sistem transfer elektron menghasilkan 34 ATP.

Gambar 5. Tahapan Transfer Elektron 2. Respirasi Anaerob Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen atau O2. Respirasi anaerob terjadi di bagian sitoplasma yang bertujuan untuk mengurangi senyawa organik. Respirasi anaerob menghasilkan sejumlah energy yang lebih kecil yaitu 2 ATP. Proses respirasi anaerob didapati pada reaksi fermentasi dan pernapasan intra molekul. Respirasi anaerob glukosa dipecah secara tidak sempurna menjadi komponen H2O dan CO2. Di respirasi anaerob, hydrogen bergabung bersama sejumlah komponen yaitu Asam Piruvat. Asetaldehida yang selanjutnya membentuk asam laktat dan etanol. Dengan demikian respirasi anaerob dapat disebut sebagai fermentasi atau peragian, dan pada umumnya respirasi ini terjadi pada tumbuhan, fungi, dan bakteri. 

Fermentasi asam laktat:

C6H12O6 (glukosa) + 2 ADP + 2 fosfat → 2 asam laktat + 2 ATP

Gambar 6. Tahapan Fermentasi Asam Laktat 

Fermentasi alkohol:

C6H12O6 (glukosa) + 2 ADP + 2 fosfat → 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 + 2 ATP

Gambar 7. Tahapan Fermentasi Alkohol Contoh: 1. Nyeri Otot dan Asam Laktat Selama olahraga yang intens, otot-otot kita menggunakan oksigen untuk menghasilkan ATP lebih cepat daripada yang bisa diberikan dari pernapasan. Ketika ini terjadi, sel-sel otot dapat melakukan glikolisis yang lebih cepat daripada mereka dapat memasok oksigen ke rantai transpor elektron mitokondria. Hasilnya adalah fermentasi asam laktat terjadi di

dalam sel setelah olahraga yang lama, asam laktat yang terbentuk dapat membuat otot sakit. 2. Ragi dan Minuman Beralkohol Minuman beralkohol seperti anggur dan wiski biasanya diproduksi oleh pembotolan ragi – yang melakukan fermentasi alkohol – dengan larutan gula dan senyawa penyedap lainnya. Ragi dapat menggunakan karbohidrat kompleks termasuk yang ditemukan dalam kentang, anggur, jagung, dan banyak biji-bijian lainnya, sebagai sumber gula. Menempatkan ragi dan sumber bahan bakarnya dalam botol kedap udara memastikan bahwa tidak akan ada cukup oksigen di sekitar untuk mengganggu respirasi anaerob yang menghasilkan alkohol. Mikroba yang berperan pada Respirasi Anerob A. Fermentasi alkohol dilakukan oleh yeasts, jamur dan bakteri. Ini proses dua langka, dimana piruvat dari jalur EMP, atau dari jalur ED seperti Zymomonas, melakukan dekarboksilasi pertama menjadi asetaldehida, NAD+ kemudian terbentuk selama reduksi asetaldehida menjadi etanol. B. Fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh sejumlah bakteri, seperti Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus dan Leuconostoc, serta beberapa jamur, alga dan protozoa, turunan piruvat, adalah akseptor elektron dan membentuk laktat. Ada dua bentuk fermentasi ini yakni: 

Fermentasi homolaktis dilakukan oleh bakteri seperti Lactobacillus acidophilus dan Lactobacillus casei, yang mereduksi semua piruvat yang dihasilkan pada proses glikolisis menjadi asam laktat.



Fermentasi heterolaktis menghasilkan produk lainnya dan asam laktat. Organisme yang melakukan ini seperti Leuconostoc mesenteroides dan Lactobacillus brevis.

C. Fermentasi asam campuran yang dilakukan oleh E. coli dan bakteri fakultatif anaerob. Produknya meliputi laktat, asetat, dan etanol. Beberapa organisme memiliki kemampuan untuk mereduksi piruvat menjadi hidrogen dan CO2.

D. Fermentasi 2,3-Butanediol dilakukan oleh Enterobacter, Erwinia, Klebsiella dan Serratia. Sama seperti fermentasi campuran asam, namun menghasilkan butanadiol, netanol dan asam. E. Fermentasi asam propionat dilakukan oleh beberapa bakteri d usus, seperti Propionibacterium dan sejenisnya, beberapa terlibat dalam produk komersil Swiss-keju dan vitamin B12 (cobalamin). Propionat yang terbentuk dari piruvat yang melalui jalur methylmalonyl CoA, dimana piruvat terkarboksilasi menjadi oksaloasetat, dan kemudian direduksi menjadi propionat melalui malate, fumarate dan suksinate. F. Fermentasi asam butirat dilakukan oleh spesies Clostridium. Bakteri ini memproduksi aseton, butanol, propanol, alkohol dan asam lainnya. Bakteri ini juga memfermentasi asam amino dan senyawa nitrogen lainnya, serta karbohidrat.

Perbedaan Glukosa dan Fruktosa A. Glukosa 1. Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan. 2. Rumus molekulnya adalah C6H12O6. D-glukosa adalah isomer yang paling dominan di alam dibandingkan dengan L-glukosa. 3. Glukosa juga digunakan untuk mensintesis beberapa disakarida dan polisakarida. 4. Dapat diperoleh dengan hidrolisis karbohidrat termasuk gula meja (sukrosa), maltosa, selulosa, glikogen dll. 5. Glukosa yang telah dihasilkan diurai menjadi glikogen dalam tubuh. Glikogen adalah hasil akhir dari formasi glukosa yang disimpan oleh sel dan juga hati dalam bentuk cadangan energi. 6. Glukosa disebut juga dengan gula darah karena setelah masuk ke dalam tubuh, kandungan gula dari makanan akan dibawa oleh darah. Gula darah ini berhubungan dengan enzim glukokinase atau heksokinase pada saat proses metabolisme tubuh. Keberadaan gula darah ini selanjutnya akan merangsang hormon insulin. Hormon insulin akan dilepaskan ke darah oleh organ bernama pankreas untuk jadi pengantar gula darah masuk dalam sel-sel otot dan sel-sel hati untuk disimpan. 7. Keunggulan dari glukosa adalah tidak meningkatkan trigliserida atau lemak dalam darah. 8. Golongan biji-bijian lebih banyak mengandung glukosa ketimbang fruktosa. Contohnya adalah roti, makanan ringan seperti keripik dan kerupuk, oatmeal instan, sereal, granola, dan pasta. 9. Glukosa tidak meningkatkan trigliserida atau lemak dalam darah.

B. Fruktosa

1. Fruktosa adalah gula keto sederhana lebih dikenal sebagai gula buah karena banyak terdapat pada buah-buahan. Fruktosa menimbulkan rasa yang lebih manis ketimbang jenis gula lainnya. Sumber alami fruktosa lainnya juga terdapat pada madu dan sayuran, juga biasa ditambahkan ke minuman soda dan minuman beraroma buah. 2. Rumus molekulnya adalah C6H12O6. D-fruktosa adalah isomer yang paling dominan di alam dibandingkan dengan L-fruktosa. 3. Fruktosa berbeda dengan jenis gula lainnya karena memiliki jalur metabolisme yang berbeda. Fruktosa ini bukanlah sumber energi yang disukai otot dan otak. Sebab, fruktosa hanya dimetabolisme di hati oleh enzim fruktokinase dan bersifat lipogenik, yaitu memproduksi lemak untuk tubuh. 4. Fruktosa meningkatkan trigliserida atau lemak dalam darah 5. Fruktosa tidak akan dialirkan ke dalam darah, sehingga membuat kadar gula darah stabil. Fruktosa akan masuk ke dalam hati dan diproses di dalam hati. 6. Keberadaan fruktosa juga tidak merangsang produksi hormon leptin yang bertugas mengatur asupan dan pengeluaran energi. 7. Fruktosa tidak akan merangsang produksi insulin layaknya glukosa. Itu sebabnya fruktosa yang masuk ke dalam tubuh tidak dapat mengendalikan kadar gula darah. Hal inilah yang menjadi kekhawatiran sebab fruktosa lebih menambahkan asupan lemak dibandingkan karbohidrat lainnya. 8. Gula yang paling reaktif dan larut dalam air dibandingkan dengan gula alami lainnya. 9. Fruktosa merupakan salah satu jenis dari monosakarida yg memiliki rasa sangat manis, dan digunakan dalam industri makanan dan minuman.

Perbedaan Pati dan Selulosa

Pengertian Pati Pati adalah salah satu jenis polimer glukosa yang dibentuk oleh kombinasi molekul glukosa yang mengikuti lintasan yang sama dan tidak mengubah jalurnya, mereka tersedia dalam bentuk biji-bijian dan merupakan jenis karbohidrat paling melimpah yang tersedia di tumbuhan dan tubuh manusia. Peran utama mereka adalah untuk menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat karena itu menguntungkan bagi manusia dan tumbuhan. Biasanya sekitar 1000 molekul glukosa diperlukan untuk membentuk molekul pati tunggal yang menghadap ke arah yang sama seperti yang lainnya. Pati mengandung amilosa dan amilopektin di dalamnya atau dengan kata lain kita dapat mengatakan bahwa amilosa dan amilopektin adalah bagian dari pati. 70-80% pati memiliki amilopektin, dan hanya 20-30% pati memiliki amilosa dalam strukturnya. Amilosa merupakan polisakarida,

polimer

yang

tersusun

dari glukosa sebagai monomernya. Tiap-tiap monomer terhubung dengan ikatan α1,4-glikosidik. Amilosa merupakan polimer tidak bercabang yang bersama-sama dengan amilopektin menjadi komponen penyusun pati. Dalam masakan, amilosa memberi efek "keras" atau "pera" bagi pati atau tepung. Amilopektin merupakan polisakarida yang

tersusun

dari monomer α-

glukosa (baca: alfa glukosa). Amilopektin merupakan molekul berukuran besar dan mudah ditemukan karena menjadi satu dari dua senyawa penyusun pati, bersamasama dengan amilosa. Walaupun tersusun dari monomer yang sama, amilopektin berbeda dari amilosa, sebagaimana terlihat dari karakteristik fisiknya. Secara struktural, amilopektin terbentuk dari rantai glukosa yang terikat dengan ikatan 1,6glikosidik, sama dengan amilosa. Namun, pada amilopektin terbentuk cabangcabang (di setiap 20 mata rantai glukosa) dengan ikatan 1,4-glikosidik. Amilopektin tidak larut dalam air. Pengertian Selulosa Selulosa ditemukan pada tahun 1838 dari materi tumbuhan dan digunakan untuk menghasilkan termoplastik untuk pertama kalinya dan karena itu memiliki banyak aplikasi. Selulosa disintesis secara kimia untuk pertama kalinya pada akhir abad ke-20 dan merupakan komponen penting dalam tanaman dan dinding sel. Ini

memiliki lebih banyak aplikasi dalam tumbuhan dan benda-benda daripada manusia. Selulosa digunakan untuk menghasilkan kertas dan dapat dikonversi ke berbagai produk seperti rayon. Untuk penggunaannya di industri diperoleh dari kapas dan kayu. Dibutuhkan sekitar 500 molekul glukosa untuk membentuk satu molekul selulosa, ini tidak memiliki pengaturan yang tepat dan biasanya menyimpang pada sudut 180 derajat dari sumbunya. Karena pola ini, ikatan hidrogen di antara mereka terjadi yang menarik molekul hidrogen dan oksigen. Oleh karena itu lebih kuat daripada molekul pati karena ikatannya meskipun ukurannya lebih kecil. Perbedaan : 1. Keduanya memiliki jenis monomer yang berbeda. Pati menggunakan monomer glukosa sementara selulosa menggunakan monomer b-glukosa. 2. Dibutuhkan sekitar 200-1000 molekul glukosa untuk membentuk satu molekul pati sementara dibutuhkan 500 molekul glukosa untuk membentuk satu molekul pati. 3. Sifat rantai dalam pati adalah amilosa yang digulung bersama-sama dengan cara bercabang sedangkan amilopektin dirangkai bersama dan lebih panjang ukurannya. Untuk selulosa, rantai panjang dan tidak bercabang. 4. Ada ikatan hidrogen antara molekul selulosa sementara itu tidak terjadi pada pati. 5. Molekul selulosa lebih kaku dari molekul pati. Peran utama pati adalah menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat sedangkan peran utama selulosa adalah membentuk struktur spesifik tanaman. 6. Pati kebanyakan ditemukan di tubuh manusia dan makanan sedangkan selulosa banyak ditemukan pada tumbuhan. 7. Pati kebanyakan ditemukan dalam bentuk granular sementara selulosa sebagian besar ditemukan dalam keadaan berserat.