Fermentasi: Respirasi tanpa O₂
Setelah ini kamu bisa menjelaskan fermentasi asam laktat dan alkohol sebagai respirasi anaerob yang memakai piruvat saat oksigen tidak tersedia.
Saat berlari cepat, ototmu bekerja lebih cepat daripada pasokan oksigen. Sel otot beralih ke fermentasi asam laktat untuk tetap menghasilkan ATP tanpa oksigen — itu sebabnya otot terasa pegal. Di tempat lain, ragi memfermentasi gula menjadi etanol dan CO₂, menghasilkan roti mengembang dan minuman beralkohol. Meski hasil ATP-nya jauh lebih sedikit daripada respirasi aerob, fermentasi menyelamatkan sel dalam keadaan tanpa oksigen. Bagaimana mekanismenya? Coba pilah di bawah.
Mengapa fermentasi diperlukan
Fermentasi adalah respirasi anaerob — pembuatan ATP tanpa oksigen. Tanpa oksigen, rantai transpor elektron terhenti, dan NADH yang dihasilkan glikolisis tidak bisa menyerahkan elektronnya. Akibatnya NAD⁺ habis dan glikolisis berhenti. Fermentasi mengatasi ini dengan memakai piruvat (atau turunannya) sebagai akseptor elektron, mengubah NADH kembali menjadi NAD⁺ sehingga glikolisis tetap berjalan.
Fermentasi adalah respirasi anaerob yang menghasilkan ATP terbatas dengan memakai piruvat (atau turunannya) sebagai akseptor elektron untuk meregenerasi NAD⁺. Respirasi anaerob adalah penghasilan ATP tanpa oksigen sebagai akseptor elektron akhir.
Pasangkan jenis fermentasi dengan produknya.
Fermentasi asam laktat
Pada fermentasi asam laktat, piruvat yang dihasilkan glikolisis langsung direduksi menjadi asam laktat oleh NADH, mengubah NADH kembali menjadi NAD⁺. Proses ini terjadi di sel otot saat kekurangan oksigen, dan juga pada bakteri asam laktat yang membuat yogurt. Tidak ada CO₂ yang dihasilkan. Hasil ATP hanya sedikit (2 per glukosa) karena tahap setelah glikolisis tidak menghasilkan ATP.
Sorot ciri fermentasi.
Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol, piruvat pertama dipecah menjadi asetaldehida sambil melepaskan CO₂. Asetaldehida lalu direduksi menjadi etanol oleh NADH, mengembalikan NAD⁺. Proses ini dilakukan ragi dan beberapa mikroba. CO₂ yang dihasilkan membuat adonan roti mengembang dan minuman berkarbonat. Etanol adalah produk yang dipakai dalam pembuatan bir, wine, dan bahan bakar bio.
Susun langkah fermentasi.
Bayangkan fermentasi seperti mode “hemat darurat” pada mobil listrik. Saat stasiun pengisian (oksigen) tidak tersedia, mobil tidak bisa memakai baterai (NADH) lewat jalur normal. Agar mobil tetap jalan, baterai dilepas dengan “membuang”-nya pada piruvat — menghasilkan asam laktat atau etanol sebagai buangan. ATP yang dihasilkan sedikit, tetapi cukup untuk selamat sampai oksigen kembali tersedia.
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. Mengapa fermentasi hanya menghasilkan sedikit ATP dibanding respirasi aerob?
ATP fermentasi hanya berasal dari glikolisis (2 ATP per glukosa).
Respirasi aerob juga menjalankan siklus Krebs dan rantai transpor elektron yang menghasilkan 30-an ATP. Fermentasi tidak menjalankan kedua tahap itu, sehingga ATP-nya jauh lebih sedikit.
Jebakan: mengira fermentasi menghasilkan ATP banyak. Yang benar: fermentasi hanya menghasilkan 2 ATP per glukosa (dari glikolisis). Sebagian besar ATP respirasi berasal dari siklus Krebs dan rantai transpor elektron yang tidak berjalan pada fermentasi.
Jebakan: menyamakan fermentasi asam laktat dengan alkohol. Yang benar: fermentasi asam laktat (di otot dan bakteri) mengubah piruvat menjadi asam laktat tanpa menghasilkan CO₂. Fermentasi alkohol (di ragi) menghasilkan etanol dan CO₂. Produk akhir dan produsen berbeda.
- Fermentasi = respirasi anaerob (tanpa oksigen).
- Tujuan: regenerasi NAD⁺ agar glikolisis lanjut.
- Asam laktat: piruvat → laktat (otot, bakteri).
- Alkohol: piruvat → etanol + CO₂ (ragi).
- ATP hanya sedikit (2 per glukosa).