RESPIRASI AN-AEROB

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.

Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :

1. Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa ( C6 ) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP
2. Pembentukan alkohol ( fermentasi alkohol ), atau pembentukan asam laktat ( fermentasi asam laktat )
3. Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat
4. Energi ( ATP ) yang dihasilkan sekitar 2 ATP

Beberapa proses reaksi yang berlangsung secara aerob ( Respirasi Anaerob ) :

• Fermentasi alkohol : Proses ini terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur ( ragi ), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. 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 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  kkal          asam piruvat                           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.

ANABOLISME

Reaksi anabolitik  dipergunakan oleh organisme untuk membangun suatu senyawa kompleks yang disimpan di dalam sel sebagai sumber energi dan cadangan energi bagi mahkluk hidup. Kemampuan tumbuhan dan mikroorganisme tertentu untuk melakukan reaksi anabolitik lebih besar dibandingkan dengan  hewan/ mahkluk hidup lainnya, karena Alloh melengkapi tumbuhan dan mikroorganisme tertentu dengan klorofil yang merupakan senyawa penting dalam proses sintesis . Adapun bentuk-bentuk reaksi anabolitik / proses penyusunan ( anabolisme ) berdasarkan sumber energi yang digunakan diklasifikasi menjadi 2, yaitu : Fotosintesis Reaksi anabolitik fotosintesis membutuhkan komponen-komponen penting sebagai pendukungnya, yaitu antara lain : Bahan baku, berupa air dan carbondioksida Sumber energi, berupa cahaya, khususnya spectrum merah, biru dan ungu Pigmen, terutama klorofil a dan klorofil b yang terdapat dalam kloroplas Secara ringkas reaksi anabolitik fotosintesis ditulis sbb:                                 Cahaya 6CO2 + 6H2O    ---------------------------------->   C6H12O6 + 6O2                                          Klorofil Reaksi anabolitik fotosintesis, sebenarnya terdiri atas dua tahap, yaitu : 1. Tahap reaksi terang ( Reaksi HILL )    Tahap ini terjadi di bagian kloroplas bernama Grana ( pada membrane tilakoid ).Dimana pada tahapan ini cahaya ( matahari ) merupakan sumber energi yang oleh klorofil digunakan sebagai penghantar energi ( sensibilisator ) diubah menjadi energi kimia. Energi ini digunakan untuk memecah molekul air menjadi H+ dan OH-. Pemecahan molekul air ini disebut fotolisis.Dari tahapan ini akan dihasilkan ATP, NADPH2 dan O2. 2. Tahap reaksi Gelap ( Reaksi BLACKMAN ) = siklus Calvin     Reaksi ini terjadi pada stroma, tanpa memerlukan cahaya. Reaksi dimulai dengan pengikatan ( fiksasi ) CO2  dengan bantuan energi ATP dan NADPH2 dari reaksi terang dan enzim RDP sehingga terjadi pengkombinasian antara hydrogen dan karbondioksida menjadi karbohidrat sederhana.

Kemosintesis Reaksi anabolitik jenis ini berbeda dengan fotosintesis karena prosesnya tanpa memerlukan cahaya.Sebagai sumber energi reaksi ini adalah energi yang berasal dari reaksi kimia senyawa-senyawa organic tertentu.Contoh mikroorganisme yang mampu melakukan kemosintesis antara lain : - Bakteri nitrit ( Nitrosomonas, Nitrosococcus ) : 2NH3 + 3O2 à 2HNO2 + 2H2O + E - Nitrobacter : 2HNO2 + O2 à 2HNO3 + E - Bacteri belerang ( Begiota, Thiotrix ) : 2S + 2H2O + 3O2 à 2H2SO4 + E Secara ringkas reaksi anabolitik macam ini digambarkan sbb : Senyawa organic + O2 --------------->  Energi + hasil samping                                                                          H2O -------------------->  H2 + O2   CO2 + H2 ------------------ > karbohidrat sederhana / glukosa

KATABOLISME

Katabolisme disebut juga desimilasi, karena energi yang telah tersimpan akan ditimbulkan kembali untuk melangsungkan aktifitas hidup. Salah satu bentuk katabolisme adalah respirasi sel. Dalam respirasi sel energi diperoleh dari pemecahan glukosa menjadi CO₂ dan H₂O. Respirasi sel berlangsung melalui  4 tahap, yaitu : glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan Sistem Transport Elektron. Perhatikan tabel tahapan respirasi aerob, berikut !

Tabel 22.1 . Tahap-tahap respirasi aerob dan jumlah energi yang dihasilkan.

TAHAP	TEMPAT BERLANGSUNG	PROSES YANG TERJADI	AKSEPTOR	JML ATP
Glikolisis	Sitoplasma	Glukosa → 2 asam piruvat ( 6 C )              ( 3 C )	2 NADH	2 ATP
Dekarbok- Silasi oksi- Datif	Sitoplasma	2 as. Piruvat → 2 asetil ko A + 2CO2	2 NADH2
Siklus krebs	Mitokondria	Asetil ko A → ko A  + CO2 ( 2 C )        ( 1 C )	6 NADH + 2FADH2	2 ATP
System Transport elektron	Mitokondria	10NADH + 5O2 →10NAD + 10H2O 2FADH2 + O2 → 2FAD + 10H2O		30 ATP 4 ATP

Tahap-tahap respirasi merupakan suatu tahapan yang melibatkan beberapa enzim sebagai katalis. 

Skema tahapan Glikolisis :

Daur Krebs :

Macam Respirasi

Berdasarkan kebutuhan oksigen , respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

Pertama , respirasi aerob. Respirasi ini membutuhkan oksigen sebagai penerima atom H. Pada umumnya respirasi jenis ini dilakukan oleh mahkluk hidup aerob seperti manusia, kebanyakan hewan dan tumbuhan. Secara ringkas reaksi kimia respirasi aerob  ini dapat ditulis sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 675 kal + 38 ATP

Kedua, respirasi anaerob. Respirasi ini kebanyakan dilakukan oleh mikroorganisme aerobic atau sel-sel tertentu tanpa menggunakan oksigen sebagai penerima atom hidrogen. Reaksi kimianya ditulis :

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ +  21 kal + 2 ATP

Respirasi anaerob juga disebut respirasi intramolekul atau fermentasi.Contoh : fermentasi alcohol, fermentasi asam laktat

FOTOSINTESIS TUMBUHAN C 3, C 4 DAN CAM

Berdasarkan cara fotosintesisnya tumbuhan dibedakan menjadi tumbuhan C 3, tumbuhan C 4 dan tumbuhan CAM. Uraian ringkasnya dapat anda simak berikut ini :

Ciri-ciri dan klasifikasi KINGDOM FUNGI

            Jamur merupakan organisme uniseluler atau multiseluler, dengan dinding sel mengandung kitin, eukariotik, tidak berklorofil.Jamur multiseluler tersusun atas rangkaian sel-sel yang membentuk benang dengan atau tanpa sekat melintang, disebut hifa. Hifa dapat berfungsi sebagai : penyerap makanan yang dilakukan oleh miselium (: kumpulan

hifa ).Dengan alat reproduksi, misalnya sporangium dan konidium Reproduksi jamur uniseluler secara : aseksual membentuk tunas, atau membentuk spora. Sedangkan seksual dengan membentuk spora askus / askuspora. Reproduksi jamur multiseluler secara aseksual dengan cara fragmentasi menghasilkan spora aseksual. Sedangkan reproduksi seksual  dengan peleburan  inti jantan dan betina, akhirnya membentuk spora askus atau spora basidium.Beberapa jenis Jamur hidup secara heterotrof dengan jalan menguraikan sampah organic ( saprofit ), ada juga yang “mengambil” senyawa organic dari tubuh mahkluk hidup lainnya (parasit ), ataupun hidup bersama dengan organisme lain ( simbiosis ).

            Dalam klasifikasi, kingdom Fungi dikelompokkan menjadi beberapa divisi yaitu : Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota dan Deuteromycota berdasarkan struktur tubuh dan cara reproduksinya.

Apa yang menjadi ciri khas dari masing-masing divisi tersebut ?.

Perhatikan table di bawah ini !

Tabel 14.1.Beberapa divisi dari kingdom Fungi dengan ciri khasnya

Divisi	Ciri-ciri
	Struktur tubuh Jenis hifa	Reproduksi Seksual	Reproduksi aseksual	Contoh
Zygomycota	Multiseluler, dg hifa bercabang banyak, ada yg bersekat ada juga yang tidak bersekat	Konjugasi hifa + dengan  hifa – membentuk zigospora	Spora	Rhizopus sp/ jamur tempe; Mucor sp ( pada kotoran ternak, roti, tanah, buah/sayuran yang membusuk ); Pilobus ( pd kotoran Hewan ) ; Beauvera bassiana ( parasit pada insecta )
Ascomycota	Ada yang monoseluler, ada yang multiseluler dengan hifa bersekat bercabang-cabang	Peleburan inti anteridium dg inti askogonium membentuk askuspora	Tunas, pembentukan konidia, fragmentasi	Saccharomyces sp(monosel,dikenal   dg nama  khamir/ragi/yeast); Neurospora sp ( jamur oncom ); Penicillium ( P.notatum, P.cysogenum : penghasil antibiotic ; P.camembert, P.requoforti : produksi keju ); Tricoderma ( penghasil enzim selulase )
Basidiomycota	Sebagian besar Multiseluler dg tubuh berukuran besar, hifa bersekat melintang, berinti satu ataupun dua,	Peleburan hifa + dg hifa – membentuk spora basidium ( basidiospora )	Spora vegetatif yg disebut konidia	Volvariella volvacea ( jamur merang ); Auricularia polytricha ( jamur kuping ); Amanita muscaria ( pada kotoran ternak,beracun); Pleurotes ( jamur tiram ); Ganoderma lucidum ( utk obat ); Lentinus edodes ( dpt di-makan dan sbg obat ) Ustillago ( jamur api ) dan Puccinia graminis (jamurkarat) =parasit pada tanaman
Deuteromycota / jamur tidak sempurna/ fungi imperfecti	Multiseluler mikroskopis dg hifa bersekat	Tidak / belum diketahui dengan jelas	Blastopora ( berbentuk tunas ), arthrospora (pembentukan spora dg hifa), Konidia	Aspergillus oryzae (produksi alcohol dan asam sitrat ); Aspergillus wentii ( produksi kecap, karena memecah protein dan amilum serta selulosa ) Aspergillus niger (enzim pektinase, glukosaoksidase ) Aspergillus flavus (menghasilkan racun aflatoksin ); Aspergillus fumigatus ( penyakit paru pd unggas ); Epidermophyton floocosum ( penya kit kaki atlit )

ENZIM

            Menurut Kuhne, seorang ahli yang getol meneliti tentang fermentasi dalam tahun 1878, istilah enzim berasal dari kata IN dan ZYME yang berarti sesuatu dalam ragi. Oleh karena ini pula maka enzim sering juga disebut fermen.Enzim merupakan suatu biokatalisator yang berarti dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi kimia dalam tubuh tanpa dia mengalami perubahan struktur ( hanya sementara waktu terikat pada zat-zat yang bereaksi ). Enzim hanya berpengaruh  pada substrat tertentu tetapi  mampu bekerja secara bolak-balik ( reversible ).

            Berdasarkan penelitian, diperoleh suatu kesimpulan bahwa enzim merupakan suatu protein yang berupa molekul-molekul besar dengan berat molekul mencapai ribuan. Sebagai contoh enzim katalase berat molekulnya mencapai 248.000. Secara structural, enzim terdiri atas bagian yang berupa protein dan bagian lainnya bukan protein. Bagian yang berupa protein dinamakan apoenzim yang bersifat termolabil. Bagian yang bukan protein adalah bagian enzim yang aktif dan diberi nama gugus prostetik. Gugus prostetik biasanya berupa logam atau suatu senyawa organic yang mengandung logam. Apo enzim dan gugus prostetik merupakan satu kesatuan yang disebut holoenzim.

            Banyak enzim tidak akan bekerja tanpa adanya suatu zat non protein yang disebut kofaktor, seperti : Zn⁺⁺, Cu⁺⁺, Mn⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Fe⁺⁺, atau Na⁺.Atau, kofaktor dapat berupa suatu molekul organic kecil yang disebut koenzim. Kelompok vitamin B ( B1 / thiamin, B2 / riboflavin ) berfungsi sebagai koenzim. Koenzim dapat terikat erat pada protein dari enzim sebagi gugus prostetik. Lainnya dapat terikat longgar atau hanya sementara waktu pada saat enzim melaksanakan fungsi katalitiknya.

            Mengingat banyaknya jumlah enzim di dalam tubuh, sulit kita bayangkan bagaimana enzim melaksanakan fungsinya. Ada dua pendapat bagaimana cara enzim melaksanakan tugasnya.Pendapat pertama, memisalkan enzim sebagai gembok dengan lubang kuncinya

( karena memiliki suatu bagian yang dapat berikatan dengan substrat ), bagian ini dinamakan sisi aktif enzim. Sedangkan kunci dimisalkan sebagai substrat yang dapat masuk ke dalam lubang gembok sebagai sisi aktif enzim ( Model Kunci-Gembok / Lock and Key ). Pendapat kedua, menyatakan sisi aktif enzim dapat berubah bentuk, menyesuaikan bentuk subtract ketika reaksi berlangsung.Setelah reaksi berakhir , sisi aktif enzim kembali kebentuk asalnya ( Model Induksi Pas / Induced Fit ).

            Dalam melaksanakan fungsinya, seringkali kerja enzim terganggu / terhambat oleh keberadaan suatu zat yang disebut inhibitor

( penghambat ), dan ini berakibat menurunnya kecepatan reaksi.Paling tidak ada dua jenis inhibitor. Inhibitor yang pertama adalah inhibitor kompetitif, yang memiliki struktur sama dengan struktur substrat sehingga terjadi perebutan sisi aktif enzim. Jika inhibotor lebih dulu berikatan dengan sisi aktif enzim, maka reaksi terhambat karena substrat tidak bisa berikatan dengan sisi aktif enzim.Jenis inhibitor kedua, adalah inhibitor non kompetitif dimana zat penghambat dapat berikatan dengan sisi lain selain sisi aktif enzim.Ikatan inhibitor dengan sisi lain dari enzim menyebabkan bentuk sisi aktif enzim berubah, sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Akibatnya reaksi terhambat. 

-------------------------------------------

sumber : Kimball,Biologi jilid 1, Erlangga, Jakarta , 1999 dan Istamar S, Biologi kls XII IPA, Erlangga, Jakarta, 2004 )

MONERA

Monera merupakan kelompok organisme yang mikroskopik , uniseluller dan prokariotik. Berdasarkan analisis molekuler, saat ini  monera terbagi menjadi dua kingdom ( kerajaan ) yaitu Archaeobacteria ( Archae ) dan Eubacteria ( Bacteria ). Untuk mengenal lebih lanjut tentang kedua kingdom tersebut,pelajari  informasi berikut.

1. Archaeobacteria

            Archaeobacteria merupakan suatu kelompok mikroorganisme yang dinding selnya tidak mengandung Peptidoglikan, ribosommnya menyerupai ribosom sel eukariotik yaitu mengandung beberapa jenis RNA polymerase,membrane plasmanya mengandung lipid dengan ikatan eter.

            Berdasarkan tempat hidupnya, Archae dikelompokkan menjadi 3 yaitu: Methanogen, Halofil ekstrem, dan thermoasidofil.

            Methanogen merupakan Archae anaerob dan heterotrof yang dapat menghasilkan methane

( CH₄), hidup di Lumpur, rawa dan saluran pencernaan sapi , manusia, rayap dan hewan lain. ( contoh: Lachnospira multiparus , Succinomonas amylolytica, Ruminococcus albus.)

            Halofil ekstrem sebagian besar merupakan Archae aerob dan heterotrof, walaupun beberapa di antara mereka ada yang bersifat  anaerob fotosintetik dengan pigmen berupa bakteriorhodopsin. Hidup di lingkungan dengan konsentrasi garam yang tinggi. 

            Thermoasidofil merupakan Archae kemoautotrof yang menggunakan H₂S sebagai sumber energi. Hidup di lingkungan bersuhu tinggi ( 60-80^o C ) dan asam ( pH 2-4 ), serta ditemukan dalam sumber air panas, seperti Sulfolobus.  

2. Eubacteria ( Bacteria )

            Kelompok bacteria mempunyai beberapa cirri  antara lain : dinding sel mengandung peptidoglikan, ribosomnya mengandung satu jenis RNA polymerase, membrane plasmanya mengandung lipid dengan ikatan ester. 

struktur sebuah bacteri

 Anggota bacteria dikelompokkan menjadi beberapa kelompok berdasarkan beberapa hal, antara lain :

1. Berdasarkan cara memetabolisme sumber-sumber makanan ( cara mendapatkan makanan ), dikelompokkan menjadi bacteri Autotrof yang mampu mensintesis makanannya sendiri ( fotoautotrof dan kemo autotrof ) dan bacteri  heterotrof yang memanfaatkan bahan-bahan organic sbg sumber makanannya.


2. Berdasarkan kemampuan bertahan dalam keadaan ada atau tidaknya Oksigen, dibedakan menjadi bacteri Obligat aerob yang bisa hidup jika ada oksigen, bacteri obligat anaerob yang dapat hidup tanpa adanya oksigen dan bacteria fakultatif anaerob yang hidupnya tidak   tergantung pada ada tidaknya  oksigen.


3. Berdasarkan motilitas atau cara gerak, menjadi : bacteria atrik yang tidak memiliki flagel ,bacteria monotrik yang mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya, bacteri lofotrik yang memiliki lebih dari satu flagel pada salah satu ujungnya, bacteri amfitrik yang memiliki lebih dari satu flagel pada kedua ujungnya dan bacteri peritrik yang berflagel pada seluruh tubuhnya.


4. Berdasarkan bentuknya, terbagi menjadi bacteri bacillus yang berbentuk batang ( monobasil berbentuk batang tunggal , diplobasil berbentuk koloni dua-dua, streptobasil yang berbentuk batang berkoloni membentuk rantai ), bacteri coccus yang berbentuk bola ( ada yang monococcus, diplococcus, tetracoccus, streptococcus, staphylococcus dan sarkina ) , bacteri spirillum yang berbentuk spiral / pegas atau koma.


5. Berdasarkan tehnik pengecatan, dibedakan menjadi bacteri gram positif ( dinding sel peptidoglikan tebal, berwarna ungu ) dan bacteri gram negative ( dinding sel peptidoglikan tipis dan tertutup oleh sebuah lapisan lipopolisakarida , berwarna merah ). tata cara Pengecatan gram secara urut yaitu  : 1. bacteri diberi pewarna ungu ( crystal violet + Yodium ) 2. dicuci dengan alcohol   3. diberi pewarna merah safranin 

beberapa bentuk bacteri :