Fermentasi Alkohol dan Asam Laktat

Pengertian Respirasi Anaerob. Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.

Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob sering disebut juga fermentasi.

Pada fermentasi, glukosa dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan terbentuk 2 ATP. Tetapi, fermentasi tidak bereaksi secara sempurna memecah glukosa menjadi karbon dioksida dan air, serta ATP yang dihasilkan pun tidak sebesar ATP yang dihasilkan dari glikolisis.

Contoh Mahkluk Hidup Yang Melakukan Fermentasi (Respirasi Anaerob)

Organisme yang melakukan fermentasi di antaranya adalah bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makanan yang diawetkan, atau tempat- tempat lain yang tidak mengandung oksigen.

Beberapa organisme dapat berespirasi menggunakan oksigen, tetapi dapat juga melakukan fermentasi. Organisme seperti ini melakukan fermentasi jika lingkungannya miskin oksigen. Sebagai contoh, sel- sel otot dapat melakukan respirasi anaerob jika kekurangan oksigen.

Sel otot akan melakukan fermentasi asam laktat ketika tubuh membutuhkan energi yang besar dalam waktu singkat namun tubuh kekurangan pasokan oksigen. Seperti ketika seseorang sedang berlari akan membutuhkan energi cukup banyak namum pasokan oksigen kurang.

Pada saat oksigen tidak mencukupi untuk respirasi namun tubuh membutuhkan energi, maka akan terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Sedangkan proses fermentasi ini hanya menghasilkan energi ATP yang relative kecil. Asam laktat akan terakumulasi dalam otot sehingga otot menjadi kejang.

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat merupakan salah satu contoh proses respirasi anaerob. Produk akhir fermentasi ini ialah asam laktat yang disebut juga sebagai asam susu. Sebagian masyarakat menyebutnya sebagai  asam laktat atau sebagai asam kelelahan.

Fermentasi asam laktat adalah fermentasi glukosa yang menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dimulai dengan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat, kemudian berlanjut dengan dehidrogenasi yang merubah asam piruvat menjadi asam laktat.

Adapun tahapan reaksi pada glikolisis dan dehidrogenasi pada fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut:

Proses Glikolisis

Glukosa –>  Asam Piruvat

C6H12O6  –> 2 C2H3OCOOH + Energi

Proses Dehidrogenasi

Asam Piruvat –> Asam Laktat.

2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 –>2 C2H5OCOOH + 2 NAD

Pada proses fermentasi tidak ada oksigen yang merupakan reseptor terakhir, sehingga asam piruvat langsung diubah menjadi asam laktat.

Kejadian ini berakibat pada elektron yang tidak meneruskan perjalanannya, tidak lagi menerima elektron dari NADH dan FAD. Karena tidak terjadi penyaluran elektron, berarti pula NAD+ dan FAD yang diperlukan dalam siklus krebs juga tidak terbentuk.

Akibatnya, reaksi siklus krebs pun tidak terjadi atau terhenti. Di dalam tubuh sebenarnya Asam laktat merupakan zat kimia yang merugikan, karena bersifat racun atau toksis.

Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Asam Laktak

Gambar berikut menjelaskan tahapan reaksi pada proses respirasi anaerob atau fermentasi pembentukan asam laktak dari glukosa.

Fermentasi Asam Laktat, Respirasi Anaerob
Fermentasi Asam Laktat, Respirasi Anaerob

Fermentasi asam laktat diawali proses glikolisis yang mengkonversi Glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat dengan menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH. Kemudian NADH diubah kembali menjadi NAD+ saat pembentukan asam laktat dari asam piruvat.

Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO2, dan tidak ada tahap intermediat pembentuk asetaldehid seperti halnya fermentasi alkohol.

Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak digunakan manusia selama ribuan tahun dalam pengolahan bahan makanan.

Khamir (yeast) merupakan salah satu contoh organisme yang menghasilkan alkohol dan CO2. Khamir banyak digunakan dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol.

Yeast digunakan dalam pembuatan roti. CO2 yang dihasilkan mengakibatkan roti mengembang.

Yeast juga digunakan untuk memfermentasikan gula dalam pembuatan anggur, dalam hal ini dihasilkan etilalkohol.

Fermentasi pembentukan alcohol dari glukosa melibatkan tiga tahap yaitu glikolisis, dekarboksilasi dan dehidogenasi.

Proses Glikolisis Fermentasi

Glukosa –>  Asam Piruvat

C6H12O6  –> 2 C2H3OCOOH + Energi

Dekarboksilasi Asam Piruvat.

Asam Piruvat –> Asetaldehid + Karbon Dioksida.

2 C2H3OCOOH –>  2 CH3CHO + 2 CO2.

Dehidrogenasi Asetaldehid

Asetaldehid –> Alkohol

2 CH3CHO + 2 NADH2 –> 2 C2H5OH + 2 NAD.

Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Alkohol

Gambar berikut menjelaskan tahapan pada proses respirasi anaerob atau fermentasi pembentukan alcohol dari glukosa.

Fermentasi Alkohol, Respirasi Anaerob
Fermentasi Alkohol, Respirasi Anaerob

Fermentasi alcohol diawali dengan proses glikolisis yang pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses glikolisis ini, dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH.

Selanjutnya asam piruvat diubah menjadi etanol atau etil alkohol melalui dua langkah reaksi. Langkah pertama adalah pembebasan CO2 dari asam piruvat tiga karbon yang kemudian diubah menjadi asetaldehida dua karbon.

Langkah kedua adalah electron dan ion hydrogen ditransfer dari NADH ke asetaldelhid membentuk NAD+ dan alcohol etanol. NAD+ yang terbentuk akan digunakan kembali untuk glikolisis berikutnya.

Dengan terbentuknya NAD+, glikolisis dapat terjadi kembali. Sehingga, asam piruvat selalu tersedia, yang kemudian diubah menjadi energi lagi.

Tanpa suplai NAD+ yang memadai, proses glikolisis pada respirasi anaerob dapat terhenti. Oleh karena itu, organisme yang melakukan respirasi anaerob harus mampu mengoksidasi NADH menjadi NAD+ kembali.

Pada fermentasi ini, energi ATP yang dihasilkan dari satu molekul glukosa hanya dua molekul ATP, berbeda dengan proses respirasi aerob yang mampu mengkorversi satu molekul glukosa menjadi 34 energi ATP.

Fermentasi Asam Cuka

Asam asetat atau asam etanoat atau asam cuka merupakan senyawa kimia asam organic yang umum digunakan masyarakat sebagai pemberi rasa asam maupun aroma pada makanan. Rumus empiris  Asam cuka adalah  C2H4O2. Rumus ini biasa ditulis dalam bentuk CH3–COOH atau CH3COOH.

Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

C6H12O6 à2 C2H5OH  –> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Fermentasi Pada Respirasi Anaerob, Respirasi anaerob, Contoh Respirasi anaerob, Reaksi anaerob karbohidrat, Fermentasi karbohidrat, Produk reaksi fermentasi glokosa, j
  8. Ardra.Biz, 2019, “ jumlah energi ATP fermentasi laktat dan alcohol, jumlah energi ATP hasil glikolisis, Contoh Mahkluk Hidup Yang Melakukan Fermentasi (Respirasi Anaerob), Fermentasi oleh bakteri dan protista, Reaksi Fermentasi pada otot, Produk fermentasi pada otot,
  9. Ardra.Biz, 2019, “Produk reaksi resipirasi anaerob pada otot, penyebeb kejang otot, Penyebab respirasi anaerob otot, Fermentasi Asam Laktat, Tahap Reaksi Fermentasi asam laktat, Contoh respirasi anaerob,
  10. Ardra.Biz, 2019, “pengertian asam susu, pengertian asam kelelahan, Fungsi respirasi anaerob otot, fungsi dehidrogenasi fermentasi, fungsi asam piruvat, fungsi glokilisis pada fermentasi, reaksi dehidrogenasi fermentasi, Rumus kimia asam piruvat, rumus kimia asam laktat, fungsi NADH pada fermentasi laktat,
  11. Ardra.Biz, 2019, “pengaruh asam laktat pada tubuh, Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Asam Laktak, Gambar tahap fermentasi asam laktat, Fermentasi Alkohol, penngertian fermentasi alcohol, contoh reaksi fermentasi alcohol, jumlah energi ATP fermentasi alcohol, Fungsi Asetaldehid pada fermentasi alcohol,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Dekarboksilasi Asam Piruvat pada Fermentasi Alkohol, Tahap Reaksi Dehidrogenasi Asetaldehid, Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Alkohol, Gambar Tahap Fermentasi Alkohol, Fungsi Acetobacter aceti, Fermentasi Asam Cuka,  Reaksi fermentasi asam cuka, bakteri fermentasi asam cuka, rumus asam cuka, rumus kimia asam asetat,

Respirasi Aerob dan Anaerob

Pengertian Katabolisme. Katabolisme merupakan reaksi penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa senyawa yang lebih sederhana yang disertasi dengan pelepasan energi. Jadi pada proses katabolisme ada energi yang dihasilkan.

Proses katabolisme yang terjadi pada makhluk hidup dibedakan menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Berdasarkan perubahan energinya, reaksi kimia dapat dibedakan menjadi reaksi eksergonik dan reaksi endergonik. Pada reaksi eksergonik, terjadi pelepasan energi. Reaksi pada Katabolisme adalah reaksi eksergonik. Jika energi yang dilepaskan berupa panas, maka reaksinya disebut sebagai  reaksi eksoterm.

Sedangkan pada reaksi endergonik, terjadi penyerapan energi dari lingkungan, atau reaksi terjadi jika ada energi. Reaksi pada Proses Anabolisme merupakan reaksi endergonik karena prosesnya memerlukan energi. Jika energi yang digunakan dalam bentuk panas, maka reaksinya disebut reaksi endoterm.

Pengertian Respirasi

Respirasi adalah proses reduksi, oksidasi, dan dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tidak dari senyawa organic kompleks menjadi senyawa lebih sederhana yang disertai dengan proses pelepasan sejumlah energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Phosphat).

Energi yang dihasilkan dari proses respirasi berasal dari energi potensial kimia yang berupa ikatan kimia.

Respirasi pembentukan energi ini dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnya dinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugas pembentukan energi ini adalah mitokondria.

Pengertian Respirasi Aerob.

Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen. Proses respirasi erat kaitannya dengan pembakaran bahan bakar (misal karbohidrat) berupa makanan menjadi energi. Kondisi optimal akan tercapai dalam kondisi aerob (reaksi dengan oksigen). Secara singkat, proses yang terjadi adalah sebagai berikut.

Contoh Reaksi Pada Respirasi Aerob

C6H12O6  + 6O2 –> 6CO2 + 6H2O + Energi

Di dalam proses respirasi sel, bahan bakarnya adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan menghasilkan energi sebesar 38 ATP.

Tahap Pembentukan Energi Pada Respirasi Aerob.

Pembentukan energi yang siap pakai dihasilkan melalui beberapa tahapan reaksi dalam sistem respirasi sel pada mitokondria. Reaksi- reaksi tersebut, adalah:

1) glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat;

2) dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yakni perombakan asam piruvat menjadi asetil Co-A;

3) daur asam sitrat, yakni siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor elektron dan terjadi pelepasan sumber energi;

4) transfer elektron, yakni mekanisme pembentukan energi terbesar dalam proses respirasi sel yang menghasilkan produk sampingan berupa air.

Pengertian Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan bahan bakar (misal karbohidrat) untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.

Adapun zat lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO3 dan SO4. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan mikroorganisme.  Dengan demikian, organisme tingkat tinggi tidak dapat melakukan respirasi anaerob.

Respirasi anaerob dikenal juga dengan istilah fermentasi. Fermentasi adalah perubahan glukosa secara anaerob yang meliputi glikolisis dan pembentukan NAD. Fermentasi menghasilkan energi yang relatif kecil dari glukosa.

Glikolisis berlangsung dengan baik pada kondisi tanpa oksigen. Fermentasi dibedakan menjadi dua tipe reaksi, yakni fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Fermentasi sering pula disebut sebagai peragian alkohol atau alkoholisasi.

Fermentasi alkohol maupun fermentasi asam laktat diawali dengan proses glikolisis. Pada glikolisis, diperoleh 2 NADH + H+ + 2 ATP + asam piruvat. Pada reaksi aerob, hidrogen dari NADH akan bereaksi dengan O2 pada transfer elektron. Pada reaksi anaerob, ada akseptor hydrogen permanen berupa asetildehida atau asam piruvat.

Contoh Reaksi Pada Respirasi Anaerob

C6H12O6 –> 2 C2H5OH + 2 CO2 + Energi

Respirasi anaerob dapat berlangsung di dalam udara bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang tersedia di udara. Reaksi Anaerob di atas menghsilkan energi sebesar 2 ATP. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu mendapatkan energi. Hanya saja energi yang dihasilkan dalam respirasi anaerob jauh lebih sedikit daripada respirasi aerob.

Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh kelompok mikroorganisme tertentu (bakteri), sedangkan pada organisme tingkat tinggi belum diketahui kemampuannya untuk melakukan respirasi anaerob.

Dengan demikian bila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi tidak akan melakukan respirasi anaerob melainkan akan melakukan proses fermentasi.

Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil akhirnya berupa COdan H2O dan respirasi tidak sempurna yang hasil akhirnya berupa senyawa organik.

Tahap Pembentukan Energi Pada Respirasi Anaerob

Peberntukan energi pada proses respirasi anaerob melibatkan tahap tahap sebagai berikut.

  1. Lintasan glikolisis.
  2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).
  3. Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi molekul alkohol dan atau asam laktat.
  4. Energi dihasilkan adalah 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Respirasi Aerob dan Anaerob Pada Katabolisme dan Pengertian Katabolisme Karbohidrat dengan Pengertian Respirasi Aerob. Pengertian Respirasi Anaerob, Pengertian Respirasi dan Jenis jenis Respirasi Katabolisma atau Pengertian reaksi eksergonik dan reaksi endergonic. Contoh reaksi eksergonik dan reaksi endergonic beserta Reaksi eksergonik katabolisme dan Energi Respirasi aerob dan anaerob.
  8. Pengertian respirasi sel dengan fungsi organel sel dan fungsi mitokondria pada respirasi sel selama Contoh Reaksi Respirasi Aerob. Tahap Pembentukan Energi Pada Respirasi Aerob pada Proses glikolisis pada repirsi dan Proses dekarboksilasi oksidatif asam piruvat. Proses daur asam sitrat pada perspirasi adalah siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor electron yang proses transfer electron pada respirasi. Produk hasil respirasi aerob dan anaerob dan Zat pengganti oksigen pada anaerob.
  9. Tipe fermentasi pada respirasi anaerob dan Fermentasi alcohol tapi fermentasi asam laktat dengan  akseptor hydrogen respirasi anaerob. Contoh Reaksi Pada Respirasi Anaerob dan Tahap Pembentukan Energi Pada Respirasi Anaerob.