Molekul kecil ATP, yang merupakan singkatan dari adenosin trifosfat, adalah pembawa energi utama untuk semua makhluk hidup. Pada manusia, ATP adalah cara biokimia untuk menyimpan dan menggunakan energi untuk setiap sel dalam tubuh. Energi ATP juga merupakan sumber energi utama bagi hewan dan tumbuhan lain.
Struktur Molekul ATP
ATP terdiri dari basa nitrogen adenin, gula ribosa lima karbon dan tiga gugus fosfat: alfa, beta, dan gamma. Ikatan antara beta dan gamma fosfat sangat tinggi energinya. Ketika ikatan ini putus, mereka melepaskan energi yang cukup untuk memicu serangkaian respons dan mekanisme seluler.
Mengubah ATP Menjadi Energi
Setiap kali sebuah sel membutuhkan energi, ia memutuskan ikatan beta-gamma fosfat untuk menciptakan adenosin difosfat (ADP) dan molekul fosfat bebas. Sel menyimpan kelebihan energi dengan menggabungkan ADP dan fosfat untuk membuat ATP. Sel mendapatkan energi dalam bentuk ATP melalui proses yang disebut respirasi, serangkaian reaksi kimia yang mengoksidasi glukosa enam karbon untuk membentuk karbon dioksida.
Cara Kerja Respirasi
Ada dua jenis respirasi: respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerobik berlangsung dengan oksigen dan menghasilkan energi dalam jumlah besar, sedangkan respirasi anaerobik tidak menggunakan oksigen dan menghasilkan energi dalam jumlah kecil.
Oksidasi glukosa selama respirasi aerobik melepaskan energi, yang kemudian digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan fosfat anorganik (Pi). Lemak dan protein juga dapat digunakan sebagai pengganti glukosa enam karbon selama respirasi.
Respirasi aerobik terjadi di mitokondria sel dan terjadi melalui tiga tahap: glikolisis, siklus Krebs dan sistem sitokrom.
ATP Selama Glikolisis
Selama glikolisis, yang terjadi di sitoplasma, glukosa enam karbon dipecah menjadi dua unit asam piruvat tiga karbon. Hidrogen yang dihilangkan bergabung dengan pembawa hidrogen NAD untuk membuat NADH2. Ini menghasilkan keuntungan bersih 2 ATP. Asam piruvat memasuki matriks mitokondria dan mengalami oksidasi, kehilangan karbon dioksida dan menciptakan molekul dua karbon yang disebut asetil KoA. Hidrogen yang telah diambil bergabung dengan NAD untuk membuat NADH2.
ATP Selama Siklus Krebs
Siklus Krebs, juga dikenal sebagai siklus asam sitrat, menghasilkan molekul NADH dan flavin adenine dinucleotide (FADH) berenergi tinggi.2), ditambah beberapa ATP. Ketika asetil KoA memasuki siklus Krebs, ia bergabung dengan asam empat karbon yang disebut asam oksaloasetat untuk membuat asam enam karbon yang disebut asam sitrat. Enzim menyebabkan serangkaian reaksi kimia, mengubah asam sitrat dan melepaskan elektron berenergi tinggi menjadi NAD. Dalam salah satu reaksi, energi yang cukup dilepaskan untuk mensintesis molekul ATP. Untuk setiap molekul glukosa ada dua molekul asam piruvat yang masuk ke dalam sistem, artinya terbentuk dua molekul ATP.
ATP Selama Sistem Sitokrom
Sistem sitokrom, juga dikenal sebagai sistem pembawa hidrogen atau rantai transfer elektron, adalah bagian dari proses respirasi aerobik yang menghasilkan ATP paling banyak. Rantai transpor elektron terbentuk dari protein pada membran dalam mitokondria. NADH mengirimkan ion hidrogen dan elektron ke dalam rantai. Elektron memberikan energi ke protein dalam membran, yang kemudian digunakan untuk memompa ion hidrogen melintasi membran. Aliran ion ini mensintesis ATP.
Secara keseluruhan, 38 molekul ATP dibuat dari satu molekul glukosa.
