Tabla de Contenidos
Makhluk hidup, dari yang paling sederhana seperti bakteri hingga yang paling kompleks seperti vertebrata, bergantung pada reaksi kimia tanpa henti yang membutuhkan energi. Energi ini diperoleh dari lingkungan. Hampir selalu, energi itu berasal dari molekul yang disebut adenosin trifosfat, atau ATP. Namun, ATP tidak ditemukan di lingkungan, sehingga makhluk hidup berevolusi untuk mengubah sumber energi lain (seperti sinar matahari, panas, dan nutrisi) menjadi ATP. Dua cara paling umum untuk melakukan transformasi tersebut adalah respirasi seluler dan fermentasi.
Makhluk hidup pertama berevolusi untuk menghasilkan ATP dengan memfermentasi berbagai jenis karbohidrat. Belakangan, eukariota mengembangkan kemampuan untuk memanfaatkan lebih banyak energi yang tersimpan dalam karbohidrat melalui respirasi anaerobik. Akhirnya, organisme lain yang lebih maju mulai memanfaatkan salah satu produk limbah fotosintesis, oksigen, sehingga menimbulkan respirasi seluler aerobik.
Karena mereka adalah dua proses anaerobik, banyak orang mengacaukan respirasi anaerobik dengan fermentasi. Namun, mereka adalah dua proses yang sangat berbeda dalam hal mekanismenya, produk akhirnya, dan keluaran energinya.
Pada bagian berikut, kita akan membahas apa itu respirasi anaerobik dan fermentasi, lalu membandingkannya untuk menyoroti perbedaan paling penting antara keduanya.
respirasi anaerob
Respirasi anaerobik adalah jenis respirasi seluler yang terjadi tanpa oksigen, atau ketika konsentrasi oksigen sangat rendah (maka istilah anaerobik, yang secara harfiah berarti tidak adanya udara). Respirasi sel jenis ini hanya dilakukan oleh beberapa spesies bakteri dan prokariota lainnya.
Menjadi jenis respirasi seluler, prosesnya dimulai dengan glikolisis, di mana molekul glukosa diubah menjadi dua molekul asam piruvat, menghasilkan dua molekul ATP bersih. Asam piruvat kemudian memasuki siklus Krebs, disebut juga siklus asam sitrat atau siklus asam trikarboksilat, di mana serangkaian reaksi kimia mengoksidasi asam piruvat menjadi karbon dioksida.
Pada tahap proses selanjutnya, molekul yang disebut pembawa elektron membawanya ke rantai transpor elektron di mana energi potensial yang tersimpan dalam pembawa ini diubah menjadi gradien konsentrasi proton yang menggerakkan enzim penghasil ATP yang disebut ATP.-synth.
Selama tahap proses ini, sebagian besar energi kimia dihasilkan dalam bentuk molekul ATP; Ini umum untuk semua proses respirasi, baik aerobik maupun anaerobik. Yang membedakan satu dengan lainnya adalah molekul mana yang bertanggung jawab untuk menerima dan membawa elektron sehingga tidak menumpuk di ujung rantai transpor elektron.
Di hadapan oksigen, molekul ini adalah akseptor terakhir elektron, dan reduksinya menghasilkan molekul air. Sebaliknya, dalam respirasi anaerob, akseptor elektron terakhir adalah molekul selain oksigen dan bergantung pada mikroorganisme tertentu yang bersangkutan.
Akseptor elektron terakhir dalam respirasi anaerobik
Tabel berikut menunjukkan tiga contoh akseptor elektron akhir yang berbeda dalam respirasi anaerob bersama dengan produk reduksinya dan beberapa mikroorganisme yang menggunakannya sebagai sumber energi:
| akseptor | Produk akhir | Mikroorganisme |
| Sulfur | sulfida | termoplasma |
| Nitrat | Nitrit, nitrogen oksida dan N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfat | sulfida | Desulfovibrio, Clostridium |
Produksi energi dalam respirasi anaerobik
Respirasi anaerob menggunakan mekanisme produksi ATP yang sama dengan respirasi aerobik, yaitu glikolisis, siklus Krebs, dan rantai transpor elektron. Untuk alasan ini, produksi energi sama pada kedua jenis respirasi, yang berarti bahwa total antara 36 dan 38 molekul ATP diproduksi. Setelah mendiskon yang dikonsumsi, produksi bersih adalah antara 30 dan 32 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang teroksidasi.
Fermentasi
Fermentasi, seperti halnya respirasi sel, juga merupakan proses yang dirancang untuk menggunakan energi yang terkandung dalam nutrisi seperti karbohidrat dan mengubahnya menjadi energi kimia yang dapat digunakan oleh sel dalam bentuk molekul ATP. Ini adalah proses anaerobik murni, yaitu tidak membutuhkan oksigen dan dapat terjadi tanpa adanya udara. Faktanya, dalam sebagian besar pelajaran biologi dasar, fermentasi dikutip sebagai alternatif anaerobik untuk respirasi sel, sehingga meniadakan adanya respirasi anaerobik.
Namun, ada perbedaan mendasar antara fermentasi dan respirasi anaerob yaitu fermentasi tidak menggunakan siklus asam sitrat, apalagi rantai transpor elektron, sehingga tidak dapat dianggap sebagai jenis respirasi ponsel.
Fermentasi dimulai dengan cara yang sama seperti respirasi, yaitu dengan glikolisis berbagai jenis gula enam karbon yang disebut heksosa, di antaranya glukosa adalah yang paling umum. Namun, setelah glikolisis, piruvat diubah menjadi produk akhir lainnya tergantung pada organisme yang melakukan fermentasi.
jenis fermentasi
Bergantung pada produk akhir fermentasi, ini bisa dari berbagai jenis:
Fermentasi alkohol: Dalam beberapa kasus, seperti ragi, fermentasi yang mengikuti glikolisis menghasilkan etil alkohol atau etanol. Jenis fermentasi ini disebut fermentasi alkohol. Ini adalah jenis fermentasi yang digunakan dalam pembuatan minuman beralkohol.
Fermentasi asetat: Sel-sel lain selanjutnya mengoksidasi etanol menjadi asam asetat, seperti yang terjadi pada pembuatan cuka.
Fermentasi laktat: adalah yang menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir. Bakteri yang memfermentasi susu untuk menghasilkan yogurt memfermentasi laktosa (gula dalam susu) menjadi asam laktat, yang menyebabkan penggumpalan protein susu. Dalam kasus jaringan otot vertebrata, mereka mampu memfermentasi glukosa menjadi asam laktat ketika konsentrasi oksigen rendah.
Produksi energi
Fermentasi adalah proses yang tidak efisien dalam hal produksi energi. Tahap pertama, glikolisis, menghasilkan hanya 2 molekul ATP bersih (menghasilkan total 4 tetapi juga mengkonsumsi 2). Fermentasi selanjutnya menghasilkan dua molekul bersih NADH, yang juga merupakan molekul berenergi tinggi, meskipun tidak berenergi setinggi ATP.
Perbedaan antara fermentasi dan respirasi anaerob
Seperti yang bisa dilihat, ada perbedaan dan persamaan antara fermentasi dan respirasi anaerob. Kesamaan utamanya adalah bahwa keduanya dimulai dengan glikolisis, keduanya terjadi tanpa adanya oksigen, dan beberapa spesies prokariota dapat melakukan keduanya. Namun, kesamaan berakhir di sana. Tabel berikut merangkum perbedaan utama antara kedua cara memperoleh ATP ini:
| Fermentasi | respirasi anaerob |
| Ini dapat dilakukan oleh organisme prokariotik dan eukariotik, termasuk organisme multisel seperti vertebrata. | Hanya beberapa spesies prokariota yang dapat melakukannya. |
| Berbagai jenis fermentasi menghasilkan produk akhir oksidasi glukosa yang berbeda, antara lain asam laktat, asam asetat, dan etana. | Ini mengoksidasi glukosa sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan mentransfer elektron ke berbagai jenis akseptor elektron akhir, seperti unsur sulfur, sulfat, atau nitrat. |
| Ini menghasilkan energi yang dapat digunakan relatif sedikit untuk sel. Hanya dua molekul bersih ATP dan dua molekul NADH. | Ini menghasilkan ATP dalam jumlah besar, memanfaatkan energi yang terkandung dalam glukosa. Untuk setiap molekul glukosa, lebih dari 30 molekul ATP diproduksi. |
| Itu terjadi secara eksklusif di sitoplasma. | Itu dimulai di sitoplasma dan berakhir di dalam mitokondria. |
| Ini adalah proses yang relatif sederhana yang terdiri dari sejumlah kecil reaksi enzimatik. | Ini adalah proses yang sangat kompleks yang membutuhkan campur tangan berbagai enzim baik di sitosol maupun di matriks, ruang antarmembran, dan membran dalam mitokondria. |
| Itu bisa dilakukan secara in vitro . Hanya diperlukan enzim yang bertanggung jawab untuk fermentasi, yang dapat berfungsi dalam lingkungan ekstraseluler yang sesuai. | Itu tergantung pada keberadaan mitokondria, sehingga tidak dapat dilakukan secara in vitro . |
Referensi
- lingkungan. (2018, 11 April). Jenis fermentasi . Diambil dari https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5 Maret). Metabolisme tanpa Oksigen–Biologi 2e . Diperoleh dari https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26 Desember). Perbedaan Antara Fermentasi dan Respirasi Anaerob | Definisi, Proses, Aplikasi . Diambil dari https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Apa perbedaan fermentasi dan respirasi anaerob? | Socrates . Diperoleh dari https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
