Adenosin TriPhosphate

 

Definisi ATP

            ATP (Adenosin Trifosfat) adalah suatu senya kimia yang labil yang terdapat dalam semua sel. ATP tersusun atas kombinasi adenine, ribosa, dan tiga radikal fosfat. ATP terdapat dimana-mana dalam sitoplasma dan nukleoplasma semua sel, dan pada dasarnya semua mekanisme fisiologis yang membutuhkan energi untuk bekerja, memperoleh energinya langsung dari ATP (atau senyawa berenergi tinggi lain yang sejenis ---guanosin trifosfat [GTP]).

            ATP dihasilkan dari oksidasi molekul organik yang ada dalam tubuh manusia yaitu karbohidrat, lemak dan protein. Seluruh proses pembentukan ATP terjadi di mitikondria sel. Ada 2 cara pembentukan ATP yaitu secara aerobic dan anaerobic.

            Pembetukan ATP paling banyak terjadi pada saat sel melakukan respirasi. Reaksi oksidasi-reduksi terjadi didalam sel yang pada akhirnya akan menghasilkan ATP.

Respirasi Seluler

            Respirasi selular adalah proses perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan energi potensial menjadi produk limbah yang berenergi lebih rendah (proses katabolik) pada tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron.

                    Glikolisis

Glikolisis berasal dari dua kata, yaitu glukosa (gliko-) yang berarti gula, danlisis yang berarti pemecahan. Jadi, glikolisis merupakan serangkaian reaksipemecahan glukosa menjadi senyawa produk glikolisis yang disebut asam piruvat. Reaksi pemecahan glukosa tersebut terjadi di sitoplasma. Reaksi glikolisis terdiri dari dua tahapanutama, yaitu:

Reaksi tahap I terdiri dari lima reaksi spesifik yang digunakan untuk memecah glukosa menjadi dua molekul gliseraldehid-3-posfat. Glukosa pertama kali akan diposforilasi menjadi glukosa-6-posfat. Proses tersebutmerupakanreaksi palingawal yangterjadi dalam glikolisis.Tahap I dalam reaksi glikolisis merupakan reaksi yang membutuhkan energi. Duamolekul ATP dibutuhkan untuk menjalankan reaksi tahapanI glikolisis. Hasil dari reaksi tahap I sebenarnya adalah gliseraldehid-3-posfat (G3P) dan dehidroksi aseton posfat (DHAP). Akan tetapi, molekul DHAP tersebut diubah oleh enzim isomerase menjadi gliseraldehid3-posfat, sehingga total G3P yang di hasilkan menjadi dua buah.

Reaksi tahap II juga terdiri dari lima seri reaksi. Hasil dari reaksitahap 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 dariglikolisis 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 adenindinucleotid tereduksi) yang berasal dari awal reaksi tahap IIsebanyak 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 NADH

Siklus Krebs

Siklus Krebs merupakan serangkaian reaksi yang memindahkan elektron dalam produk glikolisis ke NADH, FADH2, dan membentukATP. Siklus ini bisa diberi nama siklus asam tri karboksilat atau TCAcycle (daur TCA). Siklus Krebs tarjadi 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 dandiakhiri dengan pembentukan kembali oksaloasetat yang bergunauntuk 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 setiapsatu molekul asetil-CoA dari siklus Krebs sebanyak 2 molekul, jadi ada total 4 molekul karbondioksida dibebaskan dari Siklus Krebs dari satumolekul glukosa.

Transport Elektron

Transport elektron disebut sebagai reaksi pemanenan energi kimia. Hal tersebut disebabkan karena transport elektron menghasilkan molekul ATP sebanyak 30 molekul dari elektron yang dibawa oleh NADH danFADH2. Reaksi transport elektron terjadi pada membran dalam mitokondria. Transport elektron merupakan reaksi yang membutuhkan oksigens ebagai akseptor elektron terakhir. Reaksi penangkapan elektron oleh oksigen akan menyebabkan terbentuknya molekul air (H2O). Proses transpor elektron ini sangat kompleks. Pada dasarnya, elektrondan H+ dari NADH dan FADH2 dibawa dari satu substrat ke substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transpor elektron antara lainprotein besi- sulfur (FeS) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali di pindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen (O2)sebagai penerima (akseptor), sehingga terbentuklah H2O.

Sejak 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 berikut

10 NADH + O2 ——> 10 NAD+ + 10 H2O 30 ATP
2 FADH2 + O2 ——> 2 FAD + 2 H2O 4 ATP

Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuksetiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP.Ditambah dari hasil glikoli sis 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 hasilbersih dari setiap respires iseluler adalah:

Tempat Proses	Produk	Setara ATP	Total ATP
Dalam sitoplasma
Glikolisis	2 ATP	2 ATP	2 ATP
Dalam Mitokondria
dari Glikolisis	2 NADH	6 ATP	6 ATP
Dari respirasi asma piruvat – Asetil KoA	1 NADH	3 ATP (2 x)	6 ATP
Siklus Krebs	3 NADH 1 FADH 1 ATP	9 ATP 2 ATP (2x) 1 ATP	24 ATP
Total			38 ATP

 

Glikolisis Anaerob

 

Glikolisis anaerob hanya terjadi pada glukosa (karbohidrat). Reaksi ini vbrlangsung sangat cepat dan tidak membutuhkan oksigen. Hasil dari glikolisis anaerob berupa 2 ATP dan asam laktat.

Berikut prosesnya:

¢  Diawali perubahan Glukosa à glukosa 6 pospat (memerlukan 1 ATP)

¢  Pembentukan Fruktosa 6 pospat dari Fruktosa 1,6 di pospat (memerlukan 1 ATP)

¢  Gliseral 3 P à Gliserat 1.3 bis pospat à NADH+H+ à RP mito à 3 ATP (1 mol glukosa dapat menghasilkan 2 mol Gliseral 3 P=2 NADH+H+ = jumlah 6 ATP)

¢  Gliserat 1.3 bis pospat à gliserat 3 pospat à 1 ATP (karena ada 2 molekul Gliserat 1.3 bis pospat setiap 1 mol glukosa = 2 ATP)

¢ Fosfoenol piruvat à Asam piruvat à 1 ATP (1 mol Glukosa menghasilkan 2 mol Fosfoenol piruvat = 2 ATP)

 NADH+ H+                    NAD

¢  Asam Piruvat - -----------à Asam Laktat (menggunakan NADH+ H+)

 

¢  TOTAL : 10 ATP

¢  DIGUNAKAN PADA JALUR INI : 2 ATP

l  Terbentuk Asam Laktat : menggunakan 6 ATP dari NADH+ H+

l  Sehingga Total ATP : 10 ATP – 8 ATP = 2 ATP