Respirasi Anaerob dan Aerob – Pengertian, Tahapan dan Perbedaan

Oleh Diposting pada

Respirasi Anaerob dan Aerob – Pengertian, Tahapan dan Perbedaan – DosenPendidikan.Com – Untuk kali ini kami akan membahas mengenai teks ulasan yang dimana dalam hal ini akan mengulas fungsi, pengertian, ciri, jenis dan contohnya, nah untuk lebih jelasnya simak uraian berikut ini.

Respirasi-Anaerob-dan-Aerob

Respirasi sel adalah proses di mana energi yang tersimpan dalam glukosa dilepaskan oleh sel-sel. Respirasi sel berlangsung dalam berbagai tahap. Ini terjadi pada manusia, tanaman, hewan dan bahkan dalam bakteri mikroskopis. Mesin pernapasan terletak di sel-sel tubuh. Selama respirasi sel, energi dari glukosa dilepaskan dengan adanya oksigen. Proses ini secara ilmiah dikenal sebagai respirasi aerobik. Respirasi anaerobik terjadi tanpa adanya oksigen.

Respirasi sering disebut juga katabolisme merupakan proses pemecahan bahan organik menjadi bahan anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik). Energi yang lepas tersebut digunakan untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh aktivitas kehidupan.

Pada prinsipnya respirasi merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), karena itu dalam reaksi tersebut diperlukan akseptor elektron untuk menerima elektron dari reaksi oksidasi bahan organik. Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:

  • NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
  • FAD (flavin adenin dinukleotida)
  • Ubikuinon
  • Sitokrom
  • Oksigen

Pengertian Respirasi Anaerob

Baca Cepat tampilkan

Respirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu (seperti : etanol, asam laktat). Asam piruvat yang dihasilkan pada tahapan glikolisis dapat dimetabolisasi menjadi senyawa yang berbeda (ada/tersedianya oksigen atau tidak).

Pada kondisi aerobik (tersedia oksigen) sistem enzim mitokondria mampu mengkatalisis oksidasi asam piruvat menjadi H2O dan CO2 serta menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Phosphat). Pada kondisi anaerobik (tidak tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi (ATP). Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazim dinamakan fermentasi. Proses ini juga melibatkan enzim-enzim yang terdapat di dalam sitoplasma sel.

Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi: Penjelasan Enzim Beserta Macam Dan Fungsinya

Tahapan Respirasi Anaerob

Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :

  1. Fermentasi alKohol

Proses ini terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur (ragi), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. Beberapa organisme seperti khamir (Saccharomyces cereviceace) melakukan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol (etanol).

Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi : Alkohol – Pengertian, Jenis, Manfaat, Tata Nama dan Sifat

Setelah terbentuk asam piruvat (hasil akhir glikolisis), asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2 dikeluarkan) dan dikatalisis oleh enzim alkohol dehidrogenase menjadi etanol atau alkohol dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta membebaskan energi/kalor.

Proses ini dikatakan sebagai “pemborosan” karena sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar. Fermentasi alkohol pada mikroorganisme merupakan proses yang berbahaya bila konsentrasi etanolnya tinggi. Secara sederhana, reaksi fermentasi alkohol ditulis :

2CH3COCOOH ———-> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal

asam piruvat etanol/alkohol

Fermentasi alKohol

  1. Fermentasi asam laktat

Pada sel hewan (juga manusia) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras , energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob (reaksi yang membutuhkan oksigen).

Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi dan asam laktat. Secara sederhana reaksi fermentasi asam laktat ditulis sebagai berikut.

2CH3COCOOH ———-> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka

asam piruvat                         asam laktat

Fermentasi asam laktat

Pada manusia, kejadian ini sering temukan ketika seseorang bekerja atau berolahraga berat/keras. Akibat kekurangan oksigen menyebabkan asam piruvat yang terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan menjadi asam laktat.yang menyebabkan timbulnya rasa pegal-pegal setelah seseorang bekerja/berolahraga berat/keras.

Asam piruvat yang  terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot. Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.

            CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

(asam piruvat)                           (asam laktat)

Ciri-Ciri Respirasi Anaerob

Berikut ini terdapat beberapa ciri-ciri respirasi anaerob, antara lain:

  • Jika tak ada oksigen, sel tidak memliki akseptor elektron alternatif untuk memproduksi ATP
  • sehingga terpaksa elektron yang didapatkan dari glikolisis diangkut oleh senyawa organik, proses ini disebut
  • Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dengan cara melepaskan gugus CO₂ dari piruvat melalui dekarboksilasi dan menghasilkan molekul 2 karbon asetaldehida
  • Asetaldehida kemudian menerima elektron dari NADH sehingga berubah menjadi etanol
  • Fermentasi alkohol dilakukan oleh tumbuhan.
  • Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel hewan dengan cara mentransfer elektron dari NADH kembali ke piruvat.

Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi : Etanol – Pengertian, Msds, Rumus, Struktur, Bahaya, pH & Pembuatannya

Bakteri anaerob adalah bakteri yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidupnya. Bakteri anerob terbagi atas dua yaitu bakteri anaerob fakultatif dan bakteri anaerob obligat.

  1. Bakteri anaerob fakultatif

Bakteri anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat hidup dengan baik baik itu dengan oksigen atau tanpa oksigen. Contoh-contoh bakteri anaerbo fakultatif adalah Streptococcus, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, Lactobacillus, Alcaligenesis.

  1. Bakteri anaerob obligat

Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tidak membutuhkan dalam hidupnya. Jika ada oksigen bakteri tersebut akan mati. Contoh-contoh bakteri anaerob obligat adalah Prevotella melaninogenica (menyebabkan abses pada rongga mulut dan faring), Clostridium tetani (menyebabkan kejang otot), Peptostreptococcus (menyebabkan abses otak dan abses saluran kelamin wanita), Methanobacterium (menghasilkan gas metana), dan Bacteroides fragilis (menyebabkan abses atau tumpukan nanah di usus).

Contoh Bakteri Anaerob

Berikut ini terdapat beberapa contoh bakteri anaerob, antara lain:

  1. Clostridium tetani (anaerob obligat) : bakteri Gram positif,dapatmembentuk spora, danberbentuk drumstick. Bakteri ini menyebabkan penyakitTetanus dengan infeksi melalui berbagai cara, yaitu: luka tusuk, patah tulang terbuka, luka bakar, pembedahan, penyuntikan, gigitan binatang, aborsi, melahirkan atau luka pemotongan umbilicus.
  2. Microccocus denitrificans (anaerob obligat), Bakteri Mesofil, bakteri yang hidupdan tumbuh di daerahsuhu antara 15°-55°C, dengan suhuoptimum 25°- 40°C,menimbulkan proses denitrifikasi (karena oksigen dalam tanah berkurang) yaitu nitrat direduksi sehingga terbentuk nitrit dan akhirnya menjadi amoniak yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Kerugiaaannya : memecccah  nitrat menjadi nitrogen sehingga mengurangi kesuburan tanah.
  3. Clostridium botulinum(anaerob obligat), bakteri berbentuk satu batang tungal, Gram-positif, dapat membentuk spora(Sporanya tahan panas dan dapat bertahan hidup dalam makanan dengan pemrosesan yang kurang sesuai atau tidak benar), dan dapat memproduksi racun syaraf yang kuat, bakteri tersebut tumbuh dalam makanan dan menghasilkan racun botulininyang dapat menimbulkan keracunan makanan.
  4. Shigella (anaerobfakultatif) , genus Gram-negatif, menyebabkan penyakit disentri, Infeksi Shigella melalui proses menelan (makanan/minuman yang terkontaminasi bakteri) atau melalui teknik seksual tertentu yang melibatkan lidah dan anus. Gejala : diare, demam, mual, muntah, kram perut, perut kembung, dan sembelit.
  5. Staphylococcus pyogenes, Bentuk coccus, memiliki kapsul formasi staphylae, tidak mampu berbentuk spora, gram positif, tidak bergerak, mengeluarkan exotoxin, tahan terhadap pengaruh buruk dari luar.

Baca Juga Artikel Terkait Tentang Materi : Penjelasan Jenis-Jenis Bakteri Beserta Contohnya

Pengertian Respirasi Aerob

Respirasi aerob merupakan sebauh reaksi katabolisme yang memerlukan suasana aerobic dengan proses keberadaan oksigen sangat dibutuhkan yang menghasilkan energy dengan jumlah yang besar. Energi yang disimpan dalam bentuk kimiawi yang dikenal dengan kode ATP. Energi ATP digunakan oleh sel dalam tubuh makhluk hidup, untuk menunjang pertumbuhan, gerak transportasi reproduksi dan kegiatan yang lainnya. Untuk lebih sederhananya rumus aerob digambarkan secara sederhana yaitu:

C6H12+6O2=6HCO2+6H2O

Ciri-Ciri Respirasi Aerob

Berikut ini terdapat beberapa ciri-ciri rRespirasi aerob, antara lain:

  • membutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron.
  • Proses yang terjadi dalam matriks mitokondria
  • Untuk memecah senyawa organik ke an-organik menghasilkan energi dalam jumlah besar yaitu 36 ATP
  • Respirasi aerob terdapat 4 tahap utama yaitu Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs dan Transpor Elektron.

Bakteri aerob adalah bakteri yang membutuhkan oksigen untuk hidupnya. Jika tidak ada oksigen, bakteri akan mati.

Bakteri aerob menggunakan glukosa atau zat organik lainnya seperti etanol untuk dioksidasi menjadi CO2, H2O, dan sejumlah energi.

Contoh Bakteri Aerob

  1. Nitrosococcus : bakteri nitrit, Amfitrik, memiliki metabolisme berbasis oksigen. Berperan dalam proses penambahan kesuburan tanah (membentuk humus).
  2. Nitrosomonas : bakteri nitrit, Amfitrik, berbentuk batang yang terdiri dari genus chemoautotrophic.berperan dalam proses nitrifikasi menghasilkan ion nitrat yang dibutuhkan tanaman
  3. . Nitrobacter,  bakteri nitrat, autotrof, Bakteri yang mengubah Nitrite menjadi Nitrate.
  4. Bacillus, bersifat Hipertermofil, gram positif , dapat hidup dan tumbuh pada suhudiatas 75°C, beberapa bakteri inibahkan dapat hidup pada suhu diatas 100°C dan dapat menghasilkan enzim-enzim penting yang digunakan dalam obat-obatan.
  5. Mycobacterium Tuberculosis, berbentuk batang, aerob obligat, dan memiliki ciri khusus yakni adanya lapisan lilin di dinding selnya, membutuhkan oksigen, bermanifest di paru-paru mamalia karena kandungan oksigennya sangat tinggi, menyebabkan penyakit tuberkulosis,Pembelahan diri terjadi sangat lambat, yaitu sekitar 15 jam setelah infeksi terjadi.
  6. Nocardia, berbentuk batang, gram positif, bersifat patogen& non patogen, menyebabkan penyakit nocardiosis, mempengaruhi paru-paru bahkan seluruh tubuh. Biasanya, bakteri Nocardia tumbuh subur di rongga mulut, terutama di gusi dan kantong periodontal.

Tahapan Respirasi Aerob

Proses respirasi aerob berlangsung dalam beberapa tahap yang berurutan, yaitu :

  1. Glikolisis

Glikolisis adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (senyawa beratom C 6 buah) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa beratom C 3 buah). Peristiwa ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma) sel hidup dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen bebas) dikatalis oleh enzim-einzim antara lain: heksokinase, isomerase, fosfogliserokinase, piruvatkinase, dehidrogenase.

Tahap ini menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH2.

Glikolisis

  1. Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria, sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga, yaitu daur Krebs. Pada  langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH.

  1. Siklus Krebs

Siklus Krebs diawali dengan masuknya Asetil CoA (beratom C2) yang bereaksi dengan asam oksaloasetat (beratom C4) menghasilkan Asam Sitrat (beratom C6).

Secara bertahap Asam sitrat melepaskan 2 atom C nya sehingga kembali menjadi asam oksaloasetat(beratom C4), peristiwa ini diikuti dengan reaksi reduksi (pelepasan elektron & ion hidrogen) oleh NAD+dan FAD+ menghasilkan 2 molekul NADH2, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP. Dari seluruh rangkaian peristiwa siklus Krebs dihasilkan : 4 molekul CO2, 6 molekul NADH2 , 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP.

Siklus Krebs

  1. Transpor Elektron

Tahap akhir dari respirasi aerob adalah sistem transpor elektron sering disebut juga sistem (enzim) sitokrom oksidase atau sistem rantai pernapasan yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada tahap ini melibatkan donor elektron, akseptor elektron, dan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Donor elektron adalah senyawa yang dihasilkan selama tahap glikolisis maupun siklus Krebs dan berpotensi untuk melepaskan elektron, yaitu NADH2 dan FADH2.

Mula-mula molekul NADH2 memasuki reaksi dan dihidrolisis oleh enzim dehidrogenase kembali menjadi ion NAD+ diikuti pelepasan 3 ATP, kemudian diikuti molekul FADH2 yang dihidrolisis oleh enzim flavoprotein kembali menjadi ion FAD+ dan menghasilkan 2 molekul ATP, keduanya juga melepaskan ion Hidrogen diikuti elektron, peristiwa ini disebut reaksi oksidasi.

Selanjutnya elektron ini akan ditangkap oleh Fe+++ sebagai akseptor elektron dan dikatalis oleh enzim sitokrom b, c, dan a. Peristiwa ini disebut reaksi reduksi. Reaksi reduksi dan oksidasi ini berjalan terus sampai elektron ini ditangkap oleh Oksigen (O2) sehingga berikatan dengan ion Hidrogen (H+) menghasilkan H2O (air). Hasil akhir dari sistem transpor elektron ini adalah 34 molekul ATP, 6 molekul H2O (air).

Transpor elektron

Secara keseluruhan reaksi respirasi sel aerob menghasilkan 38 molekul ATP, 6 molekul H2O, dan 6 molekul CO2.

Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi.

Proses ATP NADH FADH
Glikolisis
Dekarboksilasi oksidatif
Daur Krebs
Rantai transpor elektron		 2
–
2
34		 2
2
6
–		 –
–
2
–
Total 38 10 2

Perbedaan Respirasi Anaerob Dan Aerob

Dirunut dari pengertiannya, respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang berlangsung dalam suasana aerob (ada oksigen) yang umumnya dilakukan oleh organisme tingkat tinggi. Sementara respirasi anaerob adalah reaksi katabolisme yang berlangsung dalam suasana anaerob yang umumnya dilakukan oleh organisme tingkat rendah.

Berdasarkan pengertian diatas, dapat kita simpulkan beberapa perbedaan antara respirasi aerob dan anaerob. Perbedaan tersebut antara lain meliputi proses, lokasi, hingga produk yang dihasilkan masing-masing. Perbedaan respirasi aerob dan anaerob ditunjukkan seperti tabel di bawah ini.

Perbedaan Respirasi Aerob Respirasi Anaerob
Keberadaan Oksigen Dibutuhkan Tidak Dibutuhkan
Energi yang dihasilkan Menghasilkan 36 ATP energi Menghasilkan 2 ATP energi
Hidrogen yang terlepas Menghasilkan karbondioksida dan air secara sempurna Menghasilkan karbondioksida dan air secara tidak sempurna
Hasil samping Hidrogen yang terlepas membentuk air Membentuk Asam Laktat dan Etanol
Proses dan Tahapan Kompleks, yaitu Glikolisis, Siklus Krebs, dan Transpor Elektron Sederhana, yaitu Glikolisis atau Fermentasi
Lokasi Mitokondria Sitoplasma
  1. Perbedaan Kebutuhan Oksigen

Seperti disinggung pada pengertian keduanya, perbedaan antara respirasi aerob dan anaerob salah satunya terletak pada butuh atau tudaknya organisme terhadap adanya oksigen dalam proses respirasi yang dilakukannya. Pada respirasi aerob, oksigen sangat dibutuhkan karena merupakan unsur penting yang menunjang keberhasilan katabolisme. Sementara dalam proses respirasi anaerob, organisme tidak membutuhkan keberadaan oksigen.

  1. Perbedaan Lokasi

Proses respirasi aerob dan anaerob juga terjadi pada lokasi yang berbeda. Respirasi aerob umumnya terjadi pada organel sel yang disebut mitokondria, sementara respirasi anaerob umumnya berlangsung di sitoplasma.

  1. Perbedaan Proses dan Tahapan

Perbedaan respirasi aerob dan anaerob juga terletak pada proses dan tahapannya. Proses respirasi aerob cenderung lebih rumit dan kompleks karena melalui tahapan yang antara lain glikolisis, sikles krebs, dan transpor elektron. Sementara respirasi anaerob memiliki proses yang cenderung sederhana, yakni melalui tahapan glikolisis atau fermentasi.

  1. Perbedaan Produk Energi yang Dihasilkan

Proses respirasi aerob akan menghasilkan energi yang jauh lebih besar dibandingkan proses respirasi anaerob. Respirasi aerob umumnya menghasilkan energi sebesar 36 ATP, sementara respirasi anaerob hanya menghasilkan energi sebesar 2 ATP.

  1. Perbedaan Hasil Samping

Selain dari produk energi yang dihasilkannya, perbedaan respirasi aerob dan anaerob juga terletak pada hasil samping yang terbentuk selama proses. Respirasi aerob merombak substrat menjadi karbondioksida dan air secara sempurna, artinya semua hidrogen yang terlepas dari substrat selama proses akan bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan air. Sementara itu, dalam respirasi anaerob substrat dirombak menjadi air secara tidak sempurna. Sebagian hidrogen yang terlepas dari substrat selama proses akan bereaksi dengan senyawa lain dan membentuk berbagai jenis asam, seperti asam piruvat, asam laktat, dan etanol.

Demikianlah pembahasan mengenai Respirasi Anaerob dan Aerob – Pengertian, Tahapan dan Perbedaan semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya. 🙂 🙂 🙂