Rantai Transfer Elektron

Transfer elektron merupakan proses produksi ATP (energi) dari NADH dan

FADH 2 yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan

siklus krebs. Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria,

yang dibantu oleh kelompok-kelompok protein yang terdapat pada membran

tersebut. Proses ini disebut juga dengan fosforilasi oksidatif dan

ditemukan pada tahun 1948 oleh Eugene Kennedy dan Albert Lehninger.

Energi yang diperlukan untuk aktivitas setiap sel tubuh tersimpan

dalam bentuk ATP yang dihasilkan melalui respirasi aerob maupun

respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses pemecahan glukosa

menghasilkan energi dengan adanya oksigen yang akan menghasilkan sisa

air dan karbondioksida. Sedangkan repirasi anaerob merupakan pemecahan

glukosa menghasilkan energi tanpa adanya oksigen dengan hasil akhir

berupa asam laktat (pada hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme) dan

alkohol (pada jamur bersel satu / yeast).

Energi yang dihasilkan dari respirasi aerob lebih banyak (36 / 38 ATP)

dibandingkan energi yang dihasilkan melalui respirasi anaerob (2 ATP).

Oleh karena itu, tubuh selalu mengutamakan terjadinya respirasi aerob

dibandingkan anaerob. Respirasi aerob terjadi melalui empat tahapan

yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer

elektron.

Transfer elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang

nantinya akan menghasilkan ATP dan H2 O sebagai hasil akhirnya. Dalam

transfer elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir

yang nantinya akan membentuk H 2O yang akan dikeluarkan dari sel.

Disebut dengan transfer elektron karena dalam prosesnya terjadi

transfer elektron dari satu protein ke protein yang lain. Elektron

yang ditransfer berasal dari NADH dan FADH 2 yang telah terbentuk

sebelumnya. Elektron akan ditransfer dari tingkat energi tinggi menuju

tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang

akan digunakan untuk membentuk ATP.

Pada membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I, komplek

protein II, ubiquinon (Q), komplek protein III, sitokrom c (cyt c),

dan komplek protein IV. Elektron akan ditransfer ke masing-masing

protein tersebut untuk membentuk ATP. Sedangkan molekul O 2 akan

berperan sebagai penerima elekron terakhir yang nantinya akan berubah

menjadi H 2O.  ATP akan dihasilkan oleh enzim ATP sintase melalui

proses yang disebut kemiosmosis.

Tahapan transfer elektron adalah sebagai berikut.

1. NADH akan melepaskan elektronnya (e -) kepada komplek protein I.

Peristiwa ini membebaskan energi yang memicu dipompanya H + dari

matriks mitokondria menuju ruang antar membran. NADH yang telah

kehilangan elektron akan berubah menjadi NAD+.

2. Elektron akan diteruskan kepada ubiquinon.

3. Kemudian elektron diteruskan pada komplek protein III. Hal ini akan

memicu dipompanya H + keluar menuju ruang antar membran.

4. Elektron akan diteruskan kepada sitokrom c.

5. Elektron akan diteruskan kepada komplek protein IV. Hal ini jugaakan memicu dipompanya H+ keluar menuju ruang antar membran.

6. Elektron kemudian akan diterima oleh molekul oksigen, yang kemudian

berikatan dengan 2 ion H+ membentuk H 2O.

7. Bila dihitung, transfer elektron dari bermacam-macam protein tadi

memicu dipompanya 3 H+ keluar menuju ruang antar membran. H +

atau proton tersebut akan kembali menuju matriks mitokondria melalui

enzim yang disebut ATP sintase.

8. Lewatnya H + pada ATP sintase akan memicu enzim tersebut membentuk

ATP secara bersamaan. Karena terdapat 3 H + yang masuk kembali ke

dalam matriks, maka terbentuklah 3 molekul ATP.

9. Proses pembentukan ATP oleh enzim ATP sintase tersebut dinamakan

dengan kemiosmosis.

Penjelasan di atas adalah proses transfer elektron yang berasal dari

molekul NADH. Bagaimana dengan elektron yang berasal dari FADH 2 ?

FADH2 akan mentransfer elektronnya bukan kepada komplek protein I,

namun pada komplek protein II. Transfer pada komplak protein II tidak

memicu dipompanya H + keluar menuju ruang antar membran. Setelah dari

komplek protein II, elektron akan ditangkap oleh ubiquinon dan proses

selanjutnya sama dengan transfer elektron dari NADH. Jadi pada

transfer elektron yang berasal dari FADH 2 , hanya terjadi 2 kali

pemompaan H + keluar menuju ruang antar mebran. Oleh sebab itu dalam

proses kemiosmosis hanya terbentuk 2 molekul ATP saja.

Jadi kesimpulannya adalah:

Satu NADH yang menjalani transfer elektron akan menghasilkan 3 molekul ATP.

Sedangkan satu molekul FADH 2 yang menjalani transfer elektron akan

menghasilkan 2 molekul ATP.

Disinilah akhir dari respirasi aerob molekul glukosa. Respirasi ini

akan menghasilkan energi sebanyak 36 / 38 ATP dengan hasil akhir

berupa CO2 dan H 2 O yang akan dikeluarkan dari tubuh sebagai zat sisa

respirasi. Satu molekul glukosa dengan 6 atom C, ketika mengalami

respirasi aerob akan melepaskan 6 molekul CO2 . Karbondioksida

tersebut dibebaskan pada tahap dekarboksilasi oksidatif dan siklus

krebs.