Bagaimana 36 ATP Diproduksi Dalam Respirasi Sel?

Respirasi seluler terjadi dalam tiga langkah dasar: glikolisis, siklus asam sitrat (siklus Krebs), dan rantai transpor elektron.

    Dalam glikolisis, satu molekul glukosa 6-karbon dipecah menjadi dua molekul piruvat 3-karbon. Terjadi 9 langkah untuk mencapai dua molekul piruvat, dan masing-masing dikatalisis oleh enzimnya sendiri. 2 ATP digunakan untuk memulai proses, dan 4 ATP dibuat, jadi keuntungan bersihnya adalah 2 ATP. Produksi 2 ATP ini disebut fosforilasi tingkat substrat. Juga, 2 NAD + diubah menjadi 2 NADH, yang merupakan molekul pembawa elektron. Proses ini terjadi di dalam sitosol.

    Sebelum siklus asam sitrat dapat terjadi, dua molekul piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA (asetil koenzim a) dengan menambahkan CoA. Ini adalah molekul energi tinggi yang dibutuhkan untuk memulai siklus asam sitrat. Untuk memulai siklus asam sitrat, CoA memisahkan diri dari molekul asetil KoA dan molekul 2-karbon yang tersisa memasuki siklus. Molekul 2 karbon bergabung dengan molekul 4 karbon yang dikenal sebagai oksaloasetat untuk menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut sitrat. Molekul 6 karbon kemudian dipecah menjadi molekul 5 karbon, yang membantu mereduksi NAD + menjadi NADH. Juga, karbon dioksida meninggalkan siklusnya.

Selanjutnya, molekul 5-karbon dipecah menjadi molekul 4-karbon yang disebut suksinat, yang membantu lebih banyak NAD + tereduksi menjadi NADH. Karbon dioksida juga meninggalkan siklusnya lagi. 1 ATP diproduksi selama ini. Molekul 4 karbon diubah menjadi molekul 4 karbon berbeda yang disebut fumarat. Jika ini terjadi, FAD direduksi menjadi FADH2. Fumarat kemudian diubah menjadi malat, molekul 4-karbon lainnya. Air memasuki siklus selama proses ini.

Akhirnya, malat diubah menjadi oksaloasetat, molekul 4-karbon yang digabungkan dengan gugus asetil untuk membuat sitrat pada awal siklus. Selama waktu ini, NAD + direduksi menjadi NADH. Siklus ini menghasilkan 1 ATP, 3 NADH, dan 1 FADH2 per molekul asetil CoA. Dua asetil KoA memasuki siklus, sehingga produknya berlipat ganda. Fosforilasi tingkat substrat bertanggung jawab untuk menghasilkan 2 ATP. Langkah ini terjadi dalam matriks mitokondria.

    Akhirnya, rantai transpor elektron digunakan untuk menghasilkan sebagian besar ATP selama respirasi seluler. Pembawa elektron NADH dan FADH2 yang dibuat pada langkah sebelumnya dikirim ke rantai transpor elektron, tempat mereka menyumbangkan elektron yang mereka bawa. Elektron-elektron ini mengalir melalui empat kompleks yang tertanam di dalam membran mitokondria bagian dalam, tempat proses ini terjadi. Aliran elektron ini menghasilkan energi yang digunakan untuk memompa ion H + dari matriks mitokondria melalui membran mitokondria bagian dalam dan masuk ke ruang antarmembran.

Oksigen adalah akseptor elektron terakhir setelah aliran elektron, yang bergabung dengan H + untuk menghasilkan air. Ketika ion H + dipompa melintasi membran, mereka menciptakan gradien konsentrasi. Kemudian, ion H + berdifusi kembali melintasi membran melalui kompleks enzim yang disebut sintase ATP. Saat ion H + bergerak melalui sintase ATP, sekitar 28 ATP dibuat. Keseluruhan proses yang terjadi dalam rantai transpor elektron ini dikenal sebagai fosforilasi oksidatif. Untuk keseluruhan proses respirasi sel, sekitar 32 ATP dibuat.