Mekanisme Respirasi Anaerob dan Proses Fermentasinya

Mekanisme Respirasi Anaerob dan Proses Fermentasinya!

Respirasi anaerob identik dengan fermentasi. Ini juga disebut pernapasan antarmolekul ­.

Berikut karbohidrat terdegradasi menjadi dua atau lebih molekul sederhana tanpa oksigen yang digunakan sebagai oksidan. Dalam respirasi anaerob (fermentasi) kerangka karbon molekul glukosa tidak pernah sepenuhnya dilepaskan sebagai CO ₂ dan dalam beberapa hal mungkin tidak muncul sama sekali. Itu tidak memerlukan mitokondria ­dria dan selesai dalam sitoplasma.

Alasan untuk meyakini bahwa kedua proses, fermentasi dan respirasi anaerob adalah identik, adalah:

1. Gula heksosa adalah substrat pernapasan pada keduanya.
2. Produk akhir utama adalah sama (CO ₂ dan C ₂ H _g OH) pada kedua kasus.
3. Sistem enzim yang sama menggerakkan kedua proses tersebut.
4. Asam piruvat dan asetaldehida terbentuk sebagai perantara dalam kedua proses tersebut.
5. Kedua proses dipercepat dengan penambahan ­fosfat.

Tetapi harus disebutkan bahwa fermentasi adalah proses in vitro, merujuk pada kejadian di luar ­sistem kehidupan, sedangkan respirasi anaerob adalah proses seluler, yang terjadi secara in vivo. Juga energi yang dihasilkan selama fermentasi benar-benar hilang sebagai panas tetapi energi yang dihasilkan selama respirasi anaerobik, setidaknya sebagian, terperangkap menjadi ATP.

Istilah respirasi anaerobik sering digunakan sehubungan dengan organisme yang lebih tinggi di mana ia ­terjadi di akar tumbuhan yang tergenang air, otot hewan dan sebagai mode respirasi tambahan dalam masalah besar. Respirasi anaerob adalah simpul eksklusif respirasi pada beberapa cacing parasit dan mikro-organisme (misalnya, bakteri, jamur). Dalam mikroorganisme, istilah fermentasi lebih umum digunakan dimana respirasi anaerob dikenal setelah nama produk seperti fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat.

1. Fermentasi Etil Alkohol:

Hal ini cukup ­umum pada jamur (misalnya, Rizopns, Yeast) dan bakteri. Ragi dapat bernafas secara aerobik dan anaerobik. Respirasi anaerobik terjadi dalam larutan gula jika jamur tidak bersentuhan dengan atmosfer. Ini menyebabkan fermentasi. Di hadapan piruvat dekarboksilase dan TPP (tiamina pirofosfat), piruvat dipecah menjadi asetaldehida. Karbon dioksida dilepaskan.

Pada langkah kedua, asetaldehida direduksi menjadi alkohol oleh alkohol dehidrogenase. Hidrogen diperoleh dari NADH-, yang dihasilkan selama oksidasi gliseraldehida 3-fosfat menjadi asam 1,3-difosfoglserat dalam glikolisis.

Jadi dari 1 molekul glukosa, 2 molekul asam piruvat terbentuk dan dari 2 molekul piruvat (asam piruvat) dihasilkan 2 molekul etil alkohol dan 2 molekul C0 _{2 .} Persamaan keseluruhan adalah sebagai berikut:

2. Fermentasi Asam Laktat:

Kurang dikenal pada tumbuhan tingkat tinggi tetapi cukup umum pada jaringan hewan, jalur ini mengarah pada pembentukan asam laktat. Laktat dehidrogenase yang membutuhkan NADH menghasilkan reaksi ini. NADH yang diperlukan untuk reaksi diproduksi dalam glikolisis.

Respirasi Anaerobik Alternatif:

Jalur EMP glikolisis tidak diragukan lagi anaerobik utama tetapi bukan satu-satunya saluran metabolisme glukosa. Ada jalur lain dimana glukosa dimetabolisme secara anaerobik pada tanaman dan jaringan hewan. Dua sistem yang ditemukan bekerja dalam sel adalah jalur Pentosa fosfat dan jalur Entner Duodoroff.

1. Jalur Fosfat Pentosa:

Beragam disebut Jalur Oksidasi Langsung, Jalur Pentosa Fosfat, Jalur Warburg-Dickens dan Hexose Monophosphate Shunt, jalur metabolisme ini telah ditemukan melalui sejumlah percobaan Lippman, Warburg (1935) dan Dickens (1938). Kemudian Horacker (1955) dan Racker (1954) menyusun urutan kejadian di jalur tersebut.

Pentose Phosphate Pathway dapat dianggap berjalan dalam dua fase, fase dekarboksilasi dan fase regeneratif berikutnya, pada fase pertama, heksosa diubah menjadi pentosa. Dua reaksi, dekarboksilasi dan dua dehidrogenasi menghasilkan hal ini.

NADP berfungsi sebagai koenzim dalam kedua reaksi ini. Pada fase kedua, terjadi reorganisasi pentosa yang terbentuk pada fase I untuk menghasilkan heksosa. Oleh karena itu, pada jalur ini tidak ada pembelahan heksosa menjadi triosa seperti pada glikolisis, dan pada PPP, NADP berfungsi sebagai koenzim dan bukan NAD seperti pada glikolisis.

Fase I. Fase dekarboksilatif:

1. Glukosa-6-fosfat, yang merupakan titik awal untuk pengoperasian jalur ini, dioksidasi menjadi asam fosfo-glukonat melalui mediasi dehidrogenase glukosa-6-fosfat terkait NADP. Magnesium berfungsi sebagai aktivator enzim ini. Produksi NADPH ₂ menandai ­drogenasi dehidrasi pertama dalam reaksi ini.

2. Asam 6-fosfoglukonat dioksidasi dan didekarboksilasi oleh dehidrogenase asam 6-fosfoglukonat yang berikatan dengan NADP. Reaksi diaktifkan oleh Mg ⁺⁺

Produksi NADPH ₂ adalah dehidrogenasi akhir yang terjadi di sepanjang jalur ini.

Fase II. Fase Regeneratif:

3. Di sini, ribulosa-5-fosfat diubah menjadi isomer aldopentosa, ribosa-5-fosfat dan dimediasi oleh fosforiboisomerase.

4. Beberapa ribulosa-5-fosfat yang terbentuk pada reaksi 2 diisomerisasi menjadi xilulosa-5-fosfat, ketopentosa. Ini dipengaruhi oleh fosfoketopento-epimerase.

5. Ribosa-5-fosfat dan Xilulosa-5-fosfat yang dihasilkan dalam reaksi 3 dan 4 membentuk ­substrat untuk reaksi ini. Enzim, transketolase, mentransfer gugus ketol dari xilulosa-5-fosfat menjadi ribosa-5-fosfat. Akibatnya, gula keto tujuh karbon, sedoheptulosa-7-fosfat dan triosa, gliseraldehida-3-fosfat terbentuk. TPP dan Mg ⁺⁺ berfungsi sebagai kofaktor untuk enzim ini.

6. Sedoheptulosa-7-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi fruktosa-fosfat dan eritrosa-4-fosfat dengan perantaraan transaldolase.

7. Eritrosa-4-fosfat reaksi 6 dan xilulosa-5-fosfat reaksi 4 bereaksi melalui perantaraan transketolase, membentuk fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat.

Akhirnya, fruktosa-6-fosfat yang terbentuk dalam reaksi 6 dan 7 dan gliseraldehida-3-fosfat dari reaksi 5 dan 7, diubah menjadi glukosa-6-fosfat dan selanjutnya digunakan untuk mempromosikan jalur, sampai semua karbonnya habis. mati sebagai C0 ₂ . Reaksi-reaksi ini tidak membentuk bagian dari jalur.

Dengan demikian KPBU dapat diringkas sebagai berikut:

2Glukosa – 6 – fosfat + 12 NADP + 6H ₂ O ——> 2 Gliseraldehida – 3 – fosfat + 12 NADPH ₂ + ATP + 6CO ₂

Signifikansi Jalur Pentosa Fosfat:

(a) NADPH ₂ yang dihasilkan mendorong sejumlah reaksi yang mengarah pada konversi glukosa menjadi asam piruvat sorbitol menjadi asam malat dan fenilalanin menjadi tirosin.

(b) NADH ₂ juga memainkan peran penting dalam produksi asam lemak dan steroid.

(c) Dalam siklus ini dihasilkan beberapa zat antara yang penting secara metabolik seperti ribosa-5-fosfat dan eritrosa-4-fosfat.

1. Jalur Masuk Duodoroff:

Pada beberapa bakteri seperti Azotobacter, enzim fosfofruktokinase tidak ada. Organisme seperti itu secara alami tidak dapat memfosforilasi glukosa dalam jalur EMP yang biasa. Mereka memisahkan glukosa dengan kombinasi jalur pentosa fosfat dan jenis reaksi aldolase seperti dalam glikolisis.

Di sini, glukosa dioksidasi menjadi asam 6-fosfoglukonat, dengan cara yang sama seperti pada reaksi 1 PPP. Pada langkah selanjutnya, 6-phophogluconic acid mengalami dehidrasi dan perubahan konformasi, menghasilkan oc-keto deoxysugar phosphate yang kemudian dibelah menjadi piruvat dan gliseraldehida fosfat. GAP diubah menjadi asam piruvat. Jalur ini juga menghasilkan 2 asam piruvat dari satu molekul glukosa.