Indikator 28: Respirasi anaerob

Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak menggunakan bantuan oksigen, namun menggunakan glukosa sebagai substratnya. Disebut sebagai proses fermentasi dan terjadi di sitoplasma. Proses Fermentasi ini dibedakan menjadi dua, yaitu Fermentasi Alkohol dan Fermentasi Asam Laktat.

1.      Fermentasi Alkohol

Fermentasi ini berlangsung melalui proses glikolisis dan terjadi pada proses pembuatan tapai dan anggur. Berikut adalah reaksinya:

 

 

2.      Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi ini terjadi pada otot manusia saat melakukan kerja keras sementara persediaan oksigen yang ada kurang mencukupi. Berikut adalah reaksinya:

 

 

 

 

 

Respirasi anaerob ini menghasilkan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi aerob. Jika respirasi aerob dapat menhasilkan 36 ATP, respirasi anaerob hanya menghasilkan 2 ATP per satu molekul glukosa. Mengapa? Karena respirasi aerob menghasilkan CO₂ dan H₂O sehingga disebut katabolisme sempurna. Sementara hasil dari fermentasi adalah senyawa yang masih reduktif, sehingga pembakaran yang dihasilkan tidak optimum seperti respirasi aerob.

 

 

LATIHAN SOAL

1.      Fermentasi alcohol adalah salah satu respirasi anaerob yang memiliki perbedaan dengan respirasi lain karena diakhiri dengan pembentukan… (Ujian Nasional 2013/2014)

A.    Energi panas dari penguraian alcohol

B.     Asam piruvat sebagai produk antara

C.     ATP dalam jumlah lebih banyak

D.    Asetaldehid hasil penguraian asam piruvat

E.     Etanol dari asam piruvat secara tidak langsung

 

Pembahasan: Fermentasi alcohol merupakan pembentukan etanol dari asam piruvat melalui dua langkah reaksi. Langkah pertama adalah pembebasan CO₂ dari asam piruvat kemudian diubah menjadi asetaldehid oleh NADH untuk membentuk etanol.

 

2.      Pada proses peragian, glukosa mengalami glikolisis menjadi asam piruvat, lalu asam piruvat diubah jadi etanol. Jumlah ATP yang dihasilkan dari organisme yang berperan adalah.. (Rahardian, Rehan. MINIBOOK MASTER BIOLOGI)

A.    2 ATP, Rhyzopus

B.     2 ATP, Saccharomyces

C.     8 ATP, Rhyzopus

D.    8 ATP, Saccharomyces

E.     36 ATP, Saccharomyces

 

Pembahasan: Fermentasi etanol dilakukan oleh Saccharomyces menghasilkan 2 ATP. Reaksinya yaitu: C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pⁱ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

3.      Apabila otot kita bergerak melebihi batas ketentuan, sedangkan jumlah oksigen berkurang maka untuk mendapatkan energi dilakukan proses fermentasi. Proses ini merugikan karena.. (Ujian Nasional 2012/2013)

A.    Dihasilkan asam laktat yang bersifat racun bagi sel

B.     Dihasilkan asam piruvat yang tidak mengandung energi

C.     Energi yang dihasilkan oleh mitokondria sangat sedikit

D.    Tidak mengalami proses glikolisis yang menghasilkan asam piruvat

E.     Dihasilkan NADH dan FAD yang diperlukan untuk siklus krebs

 

Pembahasan: asam laktat merupakan senyawa yang dihasilkan tubuh saat tubuh terlalu bekerja keras sementara oksigen yang tersedia sedikit jumlahnya. Asam laktat dihasilkan melalui respirasi anaerob. Apabila respirasi anaerob berlangsung dalam waktu lama, asam laktat yang dihasilkan semakin banyak. Penimbunan asam laktat dalam sel otot menyebabkan gejala kram dari kelelahan.

 

4. Pada fermentasi asam laktat dari 1 molekul glukosa akan dibebaskan dua molekul ATP. Dua molekul ATP yang dibebaskan tersebut berasal dari… (Ujian Nasional 2011/2012)

A.    Glikolisis di sitoplasma

B.     Reaksi pembentukan asam laktat dari asam piruvat

C.     Proses reduksi asam piruvat

D.    Rangkaian proses reduksi-oksidasi oleh enzim sitokrom

E.     Proses oksidasi NADH

 

Pembahasan: Satu molekul asam glukosa akan melewati tahap glikolisis dan dihasilkan 2 ATP, 2 NADH, dan 2 asam piruvat. Dengan penambahan ion H⁺ dari NADH, fosfoenol piruvat membentuk asam laktat. Jadi, 2 molekul ATP yang dibebaskan dalam fermentasi asam laktat diperoleh dari tahap glikolisis di sitoplasma.

 

5. Setelah berolahraga tubuh akan terasa lelah karena.. (Tryout 2, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    Berkurangnya persediaan glukosa dalam darah

B.     Fermentasi asam piruvat menjadi asam laktat

C.     Terurainya asam laktat menjadi CO₂ dan H₂O

D.    Fermentasi asam piruvat menjadi alkohol

E.     Melemahnya oksidasi dalam sel otot

 

Pembahasan: Ketika berolahraga pasokan oksigen untuk tubuh berkurang. Padahal dibutuhkan energi (ATP) yang besar. Energi yang tersedia tidak seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena oksigen tidak cukup untuk respitasi aerob. Oleh karena itu, asam piruvat diubah menjadi asam laktat agar tetap dapat menghasilkan ATP meskipun jumlah oksigen dalam tubuh terbatas. Penimbunan asam laktat sering menimbulkan rasa lelah arau pegal-pegal.

 

6. Perhatikan proses-proses berikut!

1.      Berlangsung di krista mitokondria

2.      Hanya dapat berlangsung apabila tidak tersedia cukup oksigen

3.      Mengoksidasi asam piruvat menjadi asetaldehid

4.      Mereduksi asetaldehid menjadi eril alkohol dengan bantuan NADH

5.      Menghasilkan CO₂ dan ATP

Proses yang terjadi dalam pembuatan tapai ketan yaitu.. (Tryout 3, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    1, 2, dan 2

B.     1, 3 dan 4

C.     2, 3, dan 5

D.    2, 4, dan 5

E.     3, 4, dan 5
 

Pembahasan: Dalam proses pembuatan tapai ketan terjadi fermentasi alkohol. Fermentasi ini tidak melibatkan mitokondria. Fermentasi alkohol hanya dapat berlangsung apabila tidak tersedia cukup oksigen. Dalam proses tersebut, asam piruvat akan didekarboksilasi menjadi asetaldehid dengan melepaskan CO₂. Selanjutnya oleh NADH, asetaldehid direduksi menjadi eril alkohol. Dari satu molekul glukosa akan dihasil 2 ATP.

 

7. Perhatikan skema tahapan respirasi anaerob di dalam otot berikut ini!

C₆H₁₂O₆ + P → Q + 2 ATP

Bagian yang ditunjukkan P dan Q adalah.. (Tryout 4, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    Fosfogliseraldehid dan asetil ko-A

B.     Asetil ko-A dan fosfogliseraldehid

C.    Asam piruvat dan asam laktat

D.    Asam piruvat dan asetil ko-A

E.     Asetil ko-A dan asam laktat

 

Pembahasan: respirasi anaerob yang terjadi di dalam otot adalah fermentasi asam laktat. Pada fermentasi asam laktat, glukosa akan diubah menjadi 2 asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat diubah menjadi 2 fosfoenol piruvat. Fosfoenol piruvat kemudian diubah menjadi 2 asam laktat. Selama proses ini dihasilkan 2 ATP.

 

8. Perhatikan proses yang terjadi pada fermentasi berikut!

a.       Asam piruvat membentuk senyawa antara berupa asetaldehid

b.      Fosfoenol piruvat dikonversi menjadi asam laktat

c.       CO₂ dihasilkan saat pembentukan asetaldehid

d.      Glukosa diubah menjadi asam piruvat dan menghasilkan 2 ATP

e.       Asetaldehid dikonversi membentuk etanol

f.       Asetaldehid dikonversi menjadi fosfoenol piruvat

Urutan tahap fermentasi alkohol ditunjukkan oleh nomor.. (Prediksi 1, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    a-c-e-b

B.     a-c-f-b

C.     a-d-e-c

D.    d-a-c-e

E.     d-a-c-f
 

Pembahasan: urutan proses yang terjadi pada fermentasi alkohol adalah sebagai berikut:

A.    glukosa diubah menjadi asam piruvat dan menghasilkan 2 ATP

B.     asam piruvat membentuk senyawa antara berupa asetaldehid

C.     CO₂ dihasilkan saat pembentukan asetaldehid

D.    Asetaldehid dikonversi membentuk etanol

Adapun tahap pada nomor b dan f merupakan tahapan-tahapan dalam fermentasi asam laktat.

 

9. Pada fermentasi asam laktat dari 1 molekul glukosa akan dibebaskan dua molekul ATP. Dua molekul ATP yang dibebaskan tersebut berasal dari.. (Prediksi 3, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    Glikolisis di sitoplasma

B.     Proses oksidasi NADH

C.     Proses reduksi asam piruvat

D.    Reaksi pembentukan asam laktat dari asam piruvat

E.     Rangkaian proses reduksi-oksidasi oleh enzim sitokrom

 

Pembahasan: pada diagram proses fermentasi asam laktat, terlihat bahwa ATP dihasilkan pada tahap glikolisis, yaitu pemecahan glukosa menjadi asam piruvat. Glikolisis terjadi di sitoplasma.

 

10. Persamaan reaksi dalam fermentasi alkohol yang dilakukan oleh Saccharomyces dalam larutan yang mengandung glukosa adalah.. (Prediksi 4, detik-detik biologi 2014/2015)

A.    C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

B.     C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO + O₂

C.     C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH + 2H₂O + CO₂

D.    C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 2H₂

E.     C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH + CO₂

 

Pembahasan: Reaksi fermentasi alkohol:

a.       Glikolisis, perombakan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 2ATP

b.      Dekarboksilasi asam piruvat, reaksi pengurangan gugus CO2

2C₃H₄O₃ → 2CH₃CHO + 2CO₂

c.       Asetaldehid diubah menjadi alkohol

2C₃CHO + 2NADH₂ → 2C₂H₅OH + 2NAD

            Ringkasan reaksi: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

11. Perhatikan proses-proses yang terjadi pada fermentasi berikut!

1)      Asetaldehid dikonversi menjadi asam laktat

2)      Fosfoenol piruvat dikonversi menjadi asam laktat

3)      Asam piruvat membentuk senyawa antara asetaldehid

4)      NADH memberikan electron dan hidrogen kepada fosfoenol piruvat

5)      ADH memberikan electron dan hidrogen kepada asetaldehid

6)      Glukosa diubah menjadi asam piruvat dan menghasilkan 2 ATP

7)      NADH dihasilkan saat pembentukan asam piruvat

Urutan tahap fermentasi asam laktat yang tepat ditunjukkan oleh nomor.. (Prediksi 2, detik-detik biologi 2013/2014)

A.    6)-3)-5)-1)

B.     6)-7)-3)-1)

C.    6)-7)-4)-2)

D.    7)-6)-3)-1)

E.     7)-6)-5)-1)

Pembahasan: respirasi anareob terjadi dalam fermentasi. Fermentasi terbentuk menjadi dua, yaitu fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Fermentasi asam laktat memiliki urutan tahap 6)-7)-4)-2) sementara 1), 3), 5) bukan termasuk dalam tahap fermentasi asam laktat

 

12. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut!

1)      Merupakan katabolisme sempurna

2)      Menghasilkan NADH

3)      Terjadi perubahan dari asam piruvat menjadi asetaldehid

4)      Dapat menimbulkan keracunan sel tubuh

5)      Jumlah energy yang dihasilkan 2 ATP

Pernyataan yang sesuai dengan respirasi anaerob ditunjukkan oleh nomor.. (Tryout 3, detik-detik biologi 2013/2014)

A.    1), 2), 5)

B.     1), 3), 5)

C.     2), 3), 4)

D.    2), 3), 5)

E.     3), 4), 5)

Pembahasan: respirasi anaerob merupakan katabolisme tidak sempurna, yang tidak menghasilkan NADH. Didalamnya terjadi perubahan dari asam piruvat menjadi asetaldehid. Dimana respirasi ini dapat menimbulkan keracunan sel tubuh dan jumlah energi yang dihasilkan hanya 2 ATP.
 

13. Fermentasi alkohol dan asam laktat sebenarnya merupakan respirasi yang merugikan bagi sel karena...

A.    Tanpa oksigen

B.     Tidak terbentuk H₂O

C.    ATP yang dihasilkan sedikit

D.    Menghasilkan senyawa racun

E.     Mengurangi jumlah energi yang dihasilkan
 

Pembahasan: respirasi anaerob yang terdiri dari fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat memang tidak memerlukan oksigen dan tidak membentuk senyawa air, namun hal ini tidak merugikan sel. Yang merugikan sel adalah hasil ATP yang dihasilkan hanya dalam jumlah sedikit yang merugikan sel.

14. Salah satu contoh proses respirasi anaerob adalah fermentasi alkohol dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2ATP

Jumlah energi yang dihasilkan pada fermentasi jauh lebih sedikit daripada respirasi aerob. Hal ini disebabkan..

A.    Proses penguraian belum selesai

B.     Terbentuknya alkohol yang bersifat racun

C.    Tidak adanya O₂ sebagai akseptor hidrogen

D.    Saccharomyces sp hanya sedikit menghasilkan energy

E.     Terbentuknya gas karbondioksida yang menghalangi pembentukan energy

Pembahasan: fermentasi alkohol yang merupakan bagian dari respirasi anaerob memang menghasilkan energi yang lebih sedikit daripada respirasi aerob, karena respirasi ini tidak menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen, sehingga itulah yang menyebabkan 1 molekul glukosa hanya menghasilkan 2 ATP.

15. Energy yang dihasilkan selama proses respirasi anaerob lebih kecil dibandingkan respirasi aerob karena.. (Tryout 2, detik-detik biologi 2013/2014)

A.    Dalam respirasi anaerob memerlukan air

B.     Substrat respirasi anaerob adalah asam piruvat

C.     Dalam respirasi anaerob terjadi reduksi NADH dalam sitoplasma

D.    Hasil respirasi anaerob merupakan karbon yang masih reduktif

E.     Respirasi anaerob merupakan katabolisme sempurna yang menghasilkan karbondioksida dan air

 

Pembahasan: respirasi anaerob menghasilkan energi yang lebih sedikit daripada respirasi aerob adalah karena dua hal, yaitu pertama: respirasi anaerob tidak mempunyai oksigen yang dapat berguna sebagai akseptor hidrogen, dan kedua: hasil respirasi anaerob merupakan karbon yang masih reduktif, sehingga harus diubah lagi.