Respirasi seluler adalah proses di mana sel mengubah glukosa (gula) menjadi karbon dioksida dan air. Dalam prosesnya, energi dalam bentuk molekul disebut adenosin trifosfat, atau ATP, dilepaskan. Karena oksigen diperlukan untuk menggerakkan reaksi ini, respirasi seluler juga dianggap sebagai jenis reaksi "pembakaran" di mana molekul organik (glukosa) dioksidasi, atau dibakar, melepaskan energi di proses.
Sel membutuhkan energi ATP untuk melakukan semua fungsi yang diperlukan untuk kehidupan. Tapi berapa banyak ATP yang kita butuhkan? Jika sel kita sendiri tidak mengganti ATP secara konstan melalui respirasi sel, kita akan menghabiskan hampir seluruh berat badan kita dalam ATP dalam satu hari.
Respirasi seluler terjadi dalam tiga langkah: glikolisis, siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif.
Enzim
Enzim adalah protein yang mengkatalisis, atau mempengaruhi laju, reaksi kimia tanpa mereka sendiri diubah dalam prosesnya. Enzim spesifik mengkatalisis setiap reaksi seluler.
Peran utama enzim selama reaksi respirasi adalah untuk membantu dalam mentransfer elektron dari satu molekul ke molekul lain. Transfer ini disebut reaksi "redoks", di mana hilangnya elektron dari satu molekul (oksidasi) harus bertepatan dengan penambahan elektron ke zat lain (reduksi).
Glikolisis
Langkah pertama dari reaksi respirasi ini terjadi di sitoplasma, atau cairan, dari sel. Glikolisis terdiri dari sembilan reaksi kimia terpisah, masing-masing dikatalisis oleh enzim tertentu.
Pemain kunci dalam glikolisis adalah enzim dehidrodgenase dan koenzim (pembantu non-protein) yang disebut NAD+. Dehidrodgenase mengoksidasi glukosa dengan melepaskan dua elektron darinya dan mentransfernya ke NAD+. Dalam prosesnya, glukosa "dipecah" menjadi dua molekul piruvat, yang melanjutkan reaksi.
Siklus Asam Sitrat
Langkah kedua dari reaksi respirasi terjadi di dalam organel sel yang disebut mitokondria, yang karena perannya dalam produksi ATP disebut "pabrik tenaga" untuk sel.
Tepat sebelum siklus asam sitrat dimulai, piruvat "dipersiapkan" untuk reaksi dengan diubah menjadi zat berenergi tinggi yang disebut asetil koenzim A, atau asetil-KoA.
Enzim spesifik yang terletak di mitokondria kemudian menggerakkan banyak reaksi yang membentuk asam sitrat siklus (juga dikenal sebagai siklus Krebs) dengan mengatur ulang ikatan kimia dan berpartisipasi dalam lebih banyak redoks reaksi.
Pada penyelesaian langkah ini, molekul pembawa elektron meninggalkan siklus asam sitrat dan memulai langkah ketiga.
Fosforilasi oksidatif
Langkah terakhir dari reaksi respirasi, juga disebut rantai transpor elektron, adalah tempat pembayaran energi terjadi untuk sel. Selama langkah ini oksigen menggerakkan rantai pergerakan elektron melintasi membran mitokondria. Transfer elektron ini memperkuat kemampuan enzim ATP sintase untuk menghasilkan 38 molekul ATP.