Bagaimana Fermentasi Berbeda Dari Respirasi Seluler?

Semua kehidupan membutuhkan energi untuk menjalankan fungsi kehidupan. Bahkan duduk dan membaca membutuhkan energi. Pertumbuhan, pencernaan, penggerak: semua membutuhkan pengeluaran energi. Lari maraton membutuhkan banyak energi. Jadi, dari mana semua energi itu berasal?

Energi yang dibutuhkan untuk menjalankan fungsi kehidupan berasal dari pemecahan gula. Fotosintesis menggunakan energi matahari untuk menggabungkan karbon dioksida dan air untuk membentuk glukosa (gula), mengeluarkan oksigen sebagai produk limbah. Tanaman menyimpan glukosa ini sebagai gula atau sebagai pati. Hewan, jamur, bakteri dan – terkadang – tanaman lain, memakan sumber daya tanaman ini, memecah pati atau gula untuk melepaskan energi yang tersimpan.

Fermentasi dan respirasi seluler berbeda dalam satu faktor penting: oksigen. Respirasi sel menggunakan oksigen dalam reaksi kimia yang melepaskan energi dari makanan. Fermentasi terjadi dalam lingkungan anaerobik atau kekurangan oksigen. Karena fermentasi tidak menggunakan oksigen, molekul gula tidak terurai sepenuhnya sehingga melepaskan lebih sedikit energi. Proses fermentasi dalam sel melepaskan sekitar dua unit energi sedangkan respirasi seluler melepaskan total sekitar 38 unit energi.

Dalam respirasi sel, oksigen bergabung dengan gula untuk melepaskan energi. Proses ini dimulai di sitoplasma dan diselesaikan di mitokondria. Dalam sitoplasma, satu gula dipecah menjadi dua molekul asam piruvat, melepaskan dua unit energi adenosin trifosfat atau ATP. Dua molekul asam piruvat pindah ke mitokondria di mana setiap molekul diubah menjadi molekul yang disebut asetil KoA. Atom hidrogen dari asetil KoA dihilangkan dengan adanya oksigen, melepaskan elektron setiap kali, sampai tidak ada hidrogen yang tersisa. Pada titik ini, asetil KoA telah dipecah, dan hanya karbon dioksida dan air yang tersisa. Proses ini melepaskan empat unit energi ATP. Sekarang elektron melewati rantai transpor elektron, akhirnya melepaskan sekitar 32 unit ATP. Jadi, proses respirasi sel melepaskan sekitar 38 unit energi ATP dari setiap molekul glukosa.

Bagaimana jika sel tidak memiliki cukup oksigen untuk respirasi sel? Ungkapan "rasakan luka bakar" dihasilkan dari jalur anaerobik ini. Jika tingkat oksigen sel terlalu rendah untuk respirasi sel, biasanya karena paru-paru tidak dapat memenuhi kebutuhan oksigen sel, maka terjadilah respirasi seluler fermentasi. Dalam hal ini, molekul gula hanya terurai di sitoplasma sel, melepaskan sekitar dua unit energi ATP. Proses pemecahan tidak berlanjut di mitokondria. Pemecahan sebagian glukosa ini melepaskan sedikit energi sehingga sel dapat terus bekerja, tetapi reaksi yang tidak sempurna menghasilkan asam laktat yang menumpuk di dalam sel. Fermentasi asam laktat ini menyebabkan sensasi terbakar ketika otot tidak menerima oksigen yang cukup untuk respirasi sel.