Contoh Fermentasi anaerob: Pengertian, jenis, proses

Beberapa referensi menganggap fermentasi sebagai contoh atau bagian dari respirasi anaerob karena keduanya tidak menggunakan oksigen, dan oleh karena itu, bersifat anaerob. Namun, referensi lain menganggapnya sebagai dua proses yang berbeda. Dalam hal ini, kita akan membahas kedua proses tersebut di sini.

Pengertian

Fermentasi anaerob, yang umum terjadi pada semua bakteri dan eukariota, adalah proses metabolisme yang mengubah karbohidrat (gula) menjadi asam organik, gas, atau alkohol dalam kondisi anaerob.

Fermentasi anaerob adalah metode yang digunakan sel untuk mengekstraksi energi dari karbohidrat ketika oksigen atau akseptor elektron lainnya tidak tersedia di lingkungan sekitarnya. Ini membedakannya dari respirasi anaerob, yang tidak menggunakan oksigen tetapi menggunakan molekul penerima elektron yang berasal dari luar sel. Proses tersebut dapat mengikuti glikolisis sebagai langkah selanjutnya dalam pemecahan glukosa dan gula lainnya untuk menghasilkan molekul adenosin trifosfat (ATP) yang menciptakan sumber energi untuk sel.

Melalui metode ini, sel mampu meregenerasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) dari bentuk tereduksi dari nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), sebuah molekul yang diperlukan untuk melanjutkan glikolisis. Fermentasi anaerob bergantung pada enzim untuk menambahkan gugus fosfat ke molekul adenosin difosfat (ADP) individu untuk menghasilkan ATP, yang berarti itu adalah bentuk fosforilasi tingkat substrat. Ini berbeda dengan fosforilasi oksidatif, yang menggunakan energi dari gradien proton yang sudah mapan untuk menghasilkan ATP.

Ada dua jenis utama fermentasi anaerob: fermentasi etanol dan fermentasi asam laktat. Keduanya mengembalikan NAD + untuk memungkinkan sel terus menghasilkan ATP melalui glikolisis. Fermentasi etanol mengubah dua molekul piruvat, produk glikolisis, menjadi dua molekul etanol dan dua molekul karbon dioksida. Reaksi adalah proses dua langkah di mana piruvat diubah menjadi asetaldehida dan karbon dioksida terlebih dahulu, oleh enzim piruvat dekarboksilase.

Pada langkah kedua, alkohol dehidrogenase mengubah asetaldehida menjadi etanol. Proses metabolisme ini terjadi pada jenis sel bakteri tertentu dan pada sel ragi. Hal ini membuat ragi populer untuk membuat roti, bir, dan anggur, dengan menggunakan karbon dioksida atau etanol dari fermentasi.

Fermentasi asam laktat adalah bentuk lain dari fermentasi anaerob, dan umumnya digunakan oleh sel otot selama masa stres ketika tidak tersedia cukup oksigen. Sel-sel ini mengubah dua molekul piruvat dari glikolisis menjadi dua molekul L-laktat menggunakan enzim laktat dehidrogenase. Proses ini dikenal sebagai fermentasi homolaktik, karena dua molekul piruvat mengalami reaksi kimia yang sama, dan bentuk fermentasi asam laktat ini terjadi pada sel otot hewan dan sel darah merah.

Dalam fermentasi heterolaktik, molekul piruvat mengalami reaksi kimia yang berbeda. Satu diubah menjadi laktat, sementara yang lain diubah menjadi etanol dan karbon dioksida. Proses ini terjadi pada beberapa spesies organisme anaerob.

Pada hewan, produk sampingan laktat dari fermentasi anaerob dipompa ke aliran darah, di mana ia diangkut ke hati. Dalam proses yang disebut siklus Cori, hati menggunakan rangkaian enzimnya sendiri untuk mengubah laktat kembali menjadi glukosa, di mana ia dapat didaur ulang oleh tubuh. Glukosa biasanya diangkut kembali ke otot, di mana ia dapat disimpan sebagai glikogen untuk masa depan.

Respirasi anaerob adalah proses respirasi yang terjadi pada prokariota dan eukariota di mana sel memecah molekul gula untuk menghasilkan energi tanpa adanya oksigen. Sementara fermentasi hanya melibatkan tahap glikolisis, jenis respirasi anaerob tertentu menggunakan sistem rantai transpor elektron untuk meneruskan elektron ke akseptor elektron terakhir.

Proses anaerob di mana makanan organik diubah menjadi senyawa yang lebih sederhana, dan dihasilkan energi kimia (ATP). Jenis tertentu menggunakan sistem rantai transpor elektron untuk meneruskan elektron ke akseptor elektron terakhir, yang dapat berupa senyawa anorganik atau organik, tetapi bukan oksigen. Bandingkan: respirasi aerob.

Anaerob adalah singkatan dari “tanpa oksigen”. Metode respirasi sel ini tidak membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Untuk hewan yang lebih kecil untuk bernapas, tidak ada cukup oksigen yang tersedia sehingga mereka membutuhkan energi untuk bertahan hidup tanpa adanya oksigen. Mereka melakukan respirasi untuk menghasilkan energi yang mereka butuhkan, yang disebut respirasi anaerob. Hal tersebut berbeda dengan respirasi aerob yang membutuhkan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor elektron terakhir dalam sistem rantai transpor elektron.

Dalam fermentasi, langkah ini dilewati. Setelah glikolisis, piruvat (dalam fermentasi asam laktat) atau asetaldehida (dalam fermentasi alkohol) berfungsi sebagai akseptor elektron terakhir. Dalam proses ini, energi dari glukosa diubah menjadi bentuk lain yang dapat digunakan oleh sel atau disimpan untuk digunakan nanti. Ini menghasilkan asam laktat, bukan karbon dioksida dan air. Jenis respirasi ini hanya digunakan untuk interval pendek.

Prosesnya dapat ditulis sebagai:

Glukosa → Alkohol + Karbon dioksida + Energi

Dengan tidak adanya oksigen, proses tersebut tidak menghasilkan pengembangan molekul ATP lagi.

Proses ini terutama terjadi pada mikroorganisme, tetapi juga digunakan oleh organisme multiseluler, seperti manusia, meskipun tidak umum. Ini adalah reaksi sementara terhadap kondisi tanpa oksigen.

Selama olahraga berat atau berat, seperti bersepeda, lari cepat, bersepeda, atau angkat beban, tubuh kita membutuhkan energi yang tinggi. Karena ketersediaan oksigen berkurang, sel-sel otot di dalam tubuh kita menggunakan fermentasi asam laktat untuk memenuhi kebutuhan energi.

Pertanyaan: Apa yang terjadi selama respirasi seluler anaerob?

Jawaban: Selama respirasi sel anaerob, glukosa dipecah tanpa oksigen. Reaksi kimia mentransfer energi glukosa ke sel. Dalam fermentasi, alih-alih karbon dioksida dan air, asam laktat diproduksi yang dapat menyebabkan kram otot yang menyakitkan.

Respirasi seluler anaerob

Respirasi seluler anaerob sangat mirip dengan respirasi seluler aerob di mana elektron ditransfer melalui rantai transpor elektron yang dihasilkan dari molekul bahan bakar, yang mempercepat sintesis ATP. Banyak mikroorganisme menggunakan sulfat (SO²-) yang mereduksinya menjadi hidrogen sulfida (H2S) di ujung rantai transpor sebagai akseptor elektron terakhir, sementara yang lain menggunakan nitrat (NO3) yang mereduksinya menjadi nitrit (NO2). Pengurang nitrat lainnya dapat mereduksi nitrat lebih jauh menjadi nitrous oxide (NO) atau gas nitrogen (N2).

Akseptor elektron terakhir

Beberapa sistem kehidupan menggunakan molekul organik (misalnya dimetil sulfoksida, fumarat, dan trimetilamina N-oksida) selama respirasi sel sebagai akseptor elektron terakhir. Di sistem kehidupan lain, molekul anorganik digunakan sebagai akseptor elektron terakhir. Contoh molekul anorganik adalah ion sulfat (SO4–2), nitrat (NO3), dan ion besi (Fe3 +).

Berikut adalah beberapa jenis reseptor elektron akhir yang digunakan untuk respirasi anaerob.

  • (NO3) sebagai akseptor elektron terminal
  • Reduksi sulfat menggunakan sulfat (SO4-2) sebagai reseptor elektron terakhir yang menghasilkan hidrogen sulfida (H2S) sebagai produk akhir metabolik.
  • Besi besi (Fe3 +) adalah reseptor elektron akhir anaerob yang umum digunakan yang digunakan oleh organisme autotrofik dan heterotrofik.
  • Akseptor elektron akhir anorganik lainnya termasuk reduksi ion mangan (Mn4 +) menjadi mangan (Mn2 +),
  • Selenat (SeO42-) menjadi selenit (SeO32-) menjadi selenium (Se), Arsenat (AsO43-) menjadi arsenit (AsO33-), dll. .

Fermentasi

Fermentasi adalah proses metabolisme di mana molekul glukosa diubah menjadi asam, gas, atau alkohol tanpa adanya oksigen atau rantai transpor elektron lainnya. Misalnya dengan mengubah gula menjadi alkohol, ragi melakukan fermentasi untuk mendapatkan energi. Fermentasi dilakukan oleh bakteri, mengubah karbohidrat menjadi asam laktat. Studi tentang fermentasi disebut zymology.

Fermentasi asam laktat

Dimana fermentasi asam laktat terjadi? Fermentasi asam laktat atau fermentasi laktat merupakan proses anaerob yang berlangsung di dalam sitoplasma sel.

Dalam proses ini, enzim mengubah asam piruvat yang diproduksi dalam glikolisis menjadi molekul tiga karbon yang disebut asam laktat. Secara bersamaan, satu atom hidrogen ditambahkan ke NADH untuk membentuk NAD +, yang digunakan untuk memulai kembali glikolisis.

Sekitar waktu yang sama, proton (H +) ditambahkan ke asam piruvat. NADH mentransfer elektron langsung ke piruvat, menghasilkan laktat sebagai produk sampingan. Laktat, yang merupakan bentuk deprotonasi asam laktat, memberi nama pada proses tersebut.

Dalam jenis proses anaerob ini, glukosa dipecah menjadi dua molekul asam laktat untuk membentuk dua molekul ATP. Ini terjadi pada bakteri tertentu dan jaringan hewan lain, seperti jaringan otot. Bakteri yang membuat yogurt mengalami fermentasi asam laktat, seperti halnya sel darah merah dalam tubuh Anda, yang tidak memiliki mitokondria sehingga tidak dapat melakukan respirasi sel.

Glukosa + ADP + NADH → Asam laktat + ATP + NAD +

Fermentasi ragi

Fermentasi ragi adalah salah satu proses dasar untuk mengubah glukosa menjadi etanol dan karbon dioksida. Proses ini biasanya dilakukan oleh organisme mikroskopis seperti bakteri dan beberapa jamur seperti ragi bahkan pada beberapa jenis ikan seperti ikan mas. Glukosa dipecah oleh glikolisis, yang melepaskan dua molekul ATP dan menghasilkan dua molekul asam piruvat. Molekul asam piruvat kemudian dipisahkan satu sama lain oleh atom karbon lain, menghasilkan dua molekul etanol dan dua molekul karbon dioksida. Tidak ada lagi ATP yang dihasilkan dari reaksi glikolisis setelah dua reaksi awal. Fermentasi anaerob ini disebut juga fermentasi alkohol atau fermentasi etanol dan reaksi fermentasi ini dilakukan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H6O + 2ATP

[Glukosa → Karbon dioksida + Etanol + 2ATP]

Ragi biasanya berfungsi di bawah kondisi aerob atau dengan adanya oksigen, tetapi ragi juga dapat berfungsi dalam kondisi anaerob atau tanpa oksigen. Ketika oksigen tidak dapat diakses dengan mudah, fermentasi alkohol terjadi di dalam sitosol sel ragi.

Pertanyaan: Apa yang dihasilkan oleh respirasi anaerob?

Jawaban: Bergantung pada jenis respirasi anaerob, produk akhir mungkin N2 (dalam denitrifikasi), suksinat (dalam respirasi fumarat), HS− (dalam respirasi sulfat dan reduksi sulfur), metana (dalam metanogenesis), asetat (dalam asetogenesis) , ion halida, dan senyawa dehalogenasi (dalam dehalorespirasi), Fe (II) dalam reduksi besi, Co (II) dalam reduksi kobalt.

Dalam fermentasi, asam laktat atau etanol dan molekul ATP adalah produk akhir.

Respirasi Anaerob dan Aerob

Proses respirasi anaerob

Langkah pertama respirasi anaerob adalah glikolisis, di mana molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat, melepaskan elektron dalam prosesnya dan menghasilkan dua molekul ATP, energi sel. Karena oksigen hadir selama respirasi aerob, beberapa molekul piruvat melewati dua tahap lain yang berfungsi untuk melepaskan lebih banyak elektron, yang kemudian digunakan untuk menggerakkan produksi ATP dalam jumlah yang sangat tinggi. Tetapi ketika, seperti dalam kasus fermentasi, oksigen tidak ada, dua tahap terakhir dilewati. Sebaliknya, piruvat diubah menjadi produk sampingan yang berbeda, dan karbon dioksida juga dilepaskan. Dalam proses ini, dua molekul ATP diproduksi.

Dalam skenario lain, sel memasuki bentuk lain dari respirasi di mana meskipun tidak ada oksigen, proses tersebut berlanjut ke jalur tertentu yang mengarah ke penggunaan rantai transpor elektron yang melewati elektron ke akseptor elektron terakhir, yang mungkin anorganik atau organik. molekul.

Produk respirasi anaerob

Glukosa rusak tanpa adanya oksigen dalam respirasi anaerob. Reaksi kimia mentransfer energi dari glukosa ke sel. Produk akhir bervariasi tergantung pada jalur metabolisme yang terlibat. Misalnya, dalam denitrifikasi, hasil akhirnya adalah N2. Dalam respirasi fumarat, suksinat adalah produk akhir. Dalam metanogenesis, produk akhirnya adalah metana sedangkan dalam asetogenesis, itu adalah asetat. Dalam reduksi besi, Fe (II) adalah produk akhir sedangkan, dalam reduksi kobalt, adalah Co (II). Dalam dehalorespirasi, produk akhirnya adalah ion halida dan senyawa dehalogenasi. Dalam fermentasi, produk akhir dapat berupa asam laktat atau etanol. Selain zat tersebut, energi berupa molekul ATP juga dihasilkan.

Letak

Dimana respirasi anaerob terjadi? Di bagian cairan sitoplasma, respirasi anaerob (baik glikolisis dan fermentasi) berlangsung, sedangkan sebagian besar produksi energi dalam respirasi aerob berlangsung di mitokondria.

Kesamaan

  1. Respirasi aerob dan anaerob adalah jenis respirasi seluler.
  2. Dalam respirasi aerob dan anaerob, makanan dipecah menjadi zat yang lebih sederhana untuk melepaskan energi.
  3. Kedua proses tersebut menghasilkan beberapa produk sampingan.
  4. Kedua proses tersebut menggunakan glukosa sebagai molekul awal.
  5. Untuk mengkatalisasi reaksi mereka, kedua proses tersebut bergantung pada enzim.
  6. Melalui proses glikolisis, kedua proses tersebut menghasilkan ATP.
  7. Di dalam sitosol, reaksi dari kedua proses tersebut berlangsung.

Perbedaan

Respirasi aerob terjadi dengan adanya oksigen, itulah namanya.

Persamaan respirasi aerob adalah sebagai berikut:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi

Selama respirasi aerob, terjadi pertukaran gas di mana oksigen diserap dan karbon dioksida dilepaskan.
Ini dapat ditemukan di mitokondria eukariota dan sitoplasma prokariota.

Produk akhir dari respirasi aerob adalah air, karbon dioksida, dan energi.

Selama respirasi aerob, total 38 ATP diproduksi, beberapa di antaranya hilang selama proses tersebut.

Selama respirasi aerob, oksidasi karbohidrat lengkap terjadi.

Respirasi aerob relatif lebih lambat daripada respirasi anaerob.

Respirasi aerob terjadi di sebagian besar spesies yang lebih tinggi termasuk tumbuhan dan hewan.

Contohnya adalah respirasi pada manusia.

Dalam respirasi anaerob, proses tersebut terjadi tanpa adanya oksigen.

Contoh persamaan respirasi anaerob adalah sebagai berikut:

Denitrifikasi: NO3 → NO2→ NO + N2O → N2

Metanogenesis: (1) CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O, (2)
CH3COOH → CH4 + CO2

Fermentasi: C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + energi

Selama respirasi anaerob, pertukaran gas tidak terjadi. Namun, beberapa organisme melepaskan beberapa gas, seperti gas sulfur dan nitrogen.

Respirasi anaerob hanya dapat ditemukan di dalam sitoplasma sel.

Produk akhir dari respirasi anaerob bervariasi, seperti gas, alkohol, asam, dan energi.

Dalam fermentasi, hanya 2 ATP yang diproduksi. Juga, ada oksidasi karbohidrat yang tidak sempurna. Ini terjadi pada prokariota sederhana, ragi, dan sel otot manusia selama latihan intensif.

Respirasi anaerob lebih pendek dari pada respirasi aerob.

Fungsi Respirasi Anaerob

Semua organisme hidup menjalani respirasi sel. Pada jenis bakteri dan jamur tertentu, respirasi anaerob lebih disukai. Ini memberi mereka keuntungan untuk bertahan atau berkembang dalam lingkungan anoksik yang akan mematikan organisme aerob.

Respirasi anaerob juga memiliki kecepatan yang sangat tinggi. Ini menghasilkan ATP dengan sangat cepat. Respirasi aerob, di sisi lain, menghasilkan ATP agak lambat.

Contoh Respirasi Anaerob

Fermentasi.

Salah satu fungsi fermentasi yang paling signifikan adalah melindungi sel dari kematian dalam waktu singkat antara setiap napas dan selama aktivitas intens ketika sel darah merah gagal memberikan oksigen yang cukup ke sel tubuh karena kekurangan oksigen. Fermentasi mengambil alih saat ini terjadi dan melepaskan zat yang disebut asam laktat yang menjaga sel-sel tubuh tetap utuh selama siklus kekurangan oksigen yang disebutkan di atas. Meskipun ini cukup berguna untuk saat ini, namun sayangnya, penumpukan asam laktat dapat menyebabkan ketidaknyamanan pada otot nantinya.

Produksi asam laktat di otot. Selama latihan berat, otot kita menggunakan oksigen untuk menghasilkan lebih banyak ATP dibandingkan dengan suplai. Ketika ini terjadi, sel otot menjalani glikolisis lebih cepat daripada yang dapat mereka suplai oksigen ke rantai transpor elektron mitokondria. Akibatnya, respirasi anaerob dan fermentasi asam laktat terjadi di dalam sel dan selama aktivitas yang diperpanjang, asam laktat yang terbentuk akan membuat otot kita sakit.

Persamaan fermentasi asam laktat:

C6H12O6 (glukosa) + 2 ADP + 2 pi → 2 asam laktat + 2 ATP

Fermentasi alkohol oleh ragi. Fermentasi adalah kategori lain dari respirasi anaerob yang terjadi pada organisme anaerob seperti ragi. Ketika zat kaya karbohidrat dibotolkan dengan ragi untuk memastikan kadar oksigen minimal dalam wadah, ragi mengalami proses respirasi anaerob. Sebagai suatu proses, fermentasi terjadi di mana ragi mengubah gula menjadi etil alkohol.

Persamaan fermentasi etanol:

C6H12O6 (glukosa) + 2 ADP + 2 pi → 2 C2H5OH (etanol) + 2CO2 + 2 ATP

Metanogenesis.

Methanogen adalah prokariota yang termasuk dalam Archaea. Spesies ini dianggap metanogen karena mereka menghasilkan metana sebagai produk sampingan dengan mengoksidasi karbohidrat tanpa adanya oksigen. Proses ini disebut metanogenesis. Ini juga merupakan jenis fermentasi yang menghasilkan produksi metanol, alkohol spesifik. Proses ini juga disebut sebagai keracunan metanol. Keracunan metanol dapat menyebabkan cedera saraf atau bahkan kematian dalam beberapa kasus.

Fermentasi asam propionat dalam keju

Fermentasi asam propionat terjadi ketika bakteri tertentu menggunakan karbohidrat seperti laktosa dan glukosa untuk membuat asam propionat dan karbon dioksida. Dalam keju Swiss, penggunaan metode ini yang paling umum dapat diamati. Selama proses ini, gas karbondioksida yang dihasilkan menghasilkan pembentukan gelembung-gelembung pada keju bersama dengan rasa yang berbeda akibat asam karboksilat.

Contoh Fermentasi anaerob: Pengertian, jenis, proses

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Kembali ke Atas