Proses kemosintesis/respirasi anaerob

Kemosintesis

Selain fotosintesis ada reaksi anabolisme lainnya yang dinamakan kemosintesis. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih ( contoh : karbon dioksida atau metana ) ,senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, dan pada cahaya matahari, seperti pada fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhananya , kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis tersebut disebut kemoautotrof.

 Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, misalnya seperti bakteri belerang nonfotosintetik (Thiobacillus) dan bakteri nitrogen (Nitrosomonas dan Nitrosococcus). Banyak mikroorganisme di daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari satu molekul karbon. Terdapat dua kategori yang dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan H2 (yang mengawali produksi metana, (CH4)) dapat menjadi cukup besar untuk menjalankan produksi biomassa. Kemungkinan lain adalah dalam lingkungan laut, energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di lain tempat dan bagaimana mereka memproduksi O2 yang mereka butuhkan.

Berikut adalah gambar dari salah satu contoh respirasi anaerob atau kemosintesis

Fermentasi

Fermentasi adalah produksi energi di dalam sel berupa respirasi yang terjadi dalam kondisi anaerob (tanpa melibatkan oksigen). Respirasi aerob terjadi pada sistem metabolisme energi manusia,tumbuhan maupun hewan, namun respirasi aerob bisa saja terhambat karena sesuatu hal, maka dari itu hewan dan tumbuhan melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, yang disebut respirasi anaerob.Manusia juga bisa melakukan respirasi anaerob tepatnya seperti gambar diatas dimana manusia akan merasa pegal di bagian otot tersebut karena penumpukan asma laktat yang dibuat .

Respirasi anaerob

merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Perlu Anda ketahui sel jamur dan bakteri dapat melakukan respirasi anorganik. Demikian juga apabila kita melakukan konstraksi otot terlalu kuat misalnya berlari-lari, maka sel-sel jaringan otot kita juga melakukan respirasi anaerob. Pada keadaan oksigen yang tidak mencukupi untuk respirasi maka terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Proses penguraian pada respirasi anaerob disebut fermentasi. Contoh lainnya pada manusia ketika kita melakukan push-up atau sit-up biasanya kita akan menggunakan respirasi anaerob dimana kita mengambil energi tanpa adanya bantuan oksigen untuk memcah energi tersebut.

Persamaan respirasi anaerob

Dalam proses respirasi anaerob, langkah pertama adalah glikolisis yaitu respirasi sel aerobik. Langkah ini menghasilkan 2 molekul ATP. Produk dari glikolisis adalah asam piruvat, digunakan dalam fermentasi respirasi anaerob. Fermentasi respirasi anaerob ini membantu dalam memproduksi etanol dan nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺) atau untuk produksi laktat dan NAD⁺ . Produksi NAD⁺ sangat diperlukan karena glikolisis menggunakannya dan jika ada penipisan NAD⁺ maka akan menyebabkan kematian sel. Proses respirasi anaerob mengikuti siklus Krebs dan terjadi dalam cairan sitoplasma. Hasil energi utama dari respirasi aerobik terjadi di mitokondria. Banyak energi pergi ke limbah dalam bentuk molekul etanol dan laktat dimana sel tidak dapat memanfaatkannya. Sebaliknya mereka mengeluarkan produk ini sebagai limbah. Respirasi anaerob terjadi dalam bentuk dua jalur, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

Berikut ini adalah persamaan respirasi anaerob

2ATP + C₆H₁₂O₆+ Enzim   ----->       2CH₃CH₂OH + 2CO₂ + 4ATP

Contoh Soal dan Pembahasan:

1. Fermentasi asam laktat ditandai dengan tidak terbentuknya...

A.ATP

B.CO2

C.NADH2

D.Panas

E.NADPH2

Jawaban : E

Glikolisis pada sel hewan / manusia yang tidak diikuti dengan suplai oksigen ke dalam sel dapat membentuk asam laktat yang akan menyebabkan rasa pegal pada otot. Fermentasi asam laktat ditandai dengan terbentuknya ATP, CO2, NADH2, dan panas.

2. Definisi dari respirasi anaerob adalah …

A.Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara terkendali untuk membebaskan energ

B.Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan bantuan energi

C.Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membebaskan energi

D.Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan membebaskan energi.

E.Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membutuhkan energi

Jawaban: C

Respirasi anaerob adalah reaksi pemecahan karbohidrat (organik) untuk memperoleh energi tanpa menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya.

3. Proses yang digambarkan pada persamaan reaksi dibawah ini adalah …

Glukosa -----> asam laktat + ATP

A.anabolisme

B. fermentasi

C.fotosintesis

D.kemosintesis

E.sintesis senyawa lain

Jawaban: B

Pada kondisi anaerobik (tidak tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi. Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazim dinamakan fermentasi.

4. Jenis respirasi yang dilakukan oleh Sacharomyces sp atau khamir adalah …

A.respirasi aerob

B.respirasi anaerob

C.fermentasi alkohol

D.fermentasi asam laktat

E.proses menghasilkan peroksida

Jawaban: C

Fermentasi Alkohol pada umumnya dilakukan oleh khamir (ragi) dari jenis Saccharomyces. Fermentasi alkohol digunakan dalam proses pembuatan tapai ketan, tapai singkong, bir, tuak dan anggur.

5. Fermentasi yang menghasilkan zat antara berupa CO2 adalah...

A. Alcohol

B. Laktat

C. Asetat

D. Aspartat

E. Cuka

Jawaban: A

Berdasarkan hasil reaksi fermentasi alkohol:

2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal

asam piruvat                           etanol/alkohol

6.Fermentasi merupakan suatu proses pemecahan molekul gula menjadi molekul yang lebih sederhana dengan menggunakan .....

A.enzim dan oksigen

B.enzim tanpa oksigen

C.enzim

D.oksigen

E.karbondioksida

Jawaban: B

Karena pada fermentasi alkohol, asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2 dikeluarkan) dan dikatalisis oleh enzim alkohol dehidrogenase menjadi alkohol  dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta membebaskan energi/kalor. Proses ini berlangsung tanpa menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir.

7.Pada metabolisme glukosa, proses penguraian karbohidrat menjadi laktat tanpa melibatkan O2 terjadi melalui peristiwa ….

A.fermentasi

B.glikolisis

C.glikolisis anaerob

D.respirasi

E.bio-energi

Jawaban: B

Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi dan asam laktat.

8.Berikut ini merupakan hasil dari kegiatan metabolisme pada organisme hidup

1.ATP                  5. etanol

2.asam asetat       6. O2

3.asam piruvat      7. CO2

4,glukosa

pada fermentasi yang dilakukan saccharomyces diperoleh hasil .....

A.1, 4, dan 5

B.1, 5, dan 7

C.2, 4, dan 6

D.3, 4, dan 7

E.3, 5, dan 6

Jawaban: B

Fermentasi yang dilakukan saccharomyces adalah fermentasi alkohol. Hasil yang diperoleh dari fermentasi alkohol tersebut ialah ATP, Etanol dan CO2.

9.Hasil yang diperoleh dari fermentasi asam laktat dan fermentasi alcohol masing-masing adalah…

A.asam susu dan methanol

B.asam laktat dan alcohol

C.Asam cuka dan fenol

D.asam susu dan fenol

E.asam cuka dan methanol

Jawaban: B

Berdasarkan hasil reaksi:

2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH   + 47  kkal

asam piruvat                       asam laktat

2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal

asam piruvat                           etanol/alkohol

10.Sel ragi dapat melakukan fermentasi karena mengandung.....

A.Alkohol

B.Enzim

C.Karbohidrat

D.Glukosa

E.Asam

Jawaban: D

Karena Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :

Ragi dapat melakukan fermentasi alkohol karena mengandung karbohidrat. Dimana karbohidrat ini akan melalui tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP. Kemudian melalui tahap pembentukan alkohol ( fermentasi alkohol) dan akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain yaitu alkohol. Energi (ATP) yang dihasilkan dari proses ini sekitar 2 ATP

11.Penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dengan pelepasan energy disebut . . .

A.Fotosintesis

B.Osmosis

C.Anabolisme

D.Defekasi

E.Katabolisme

Jawaban (e) karena Katabolisme adalah Penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dengan pelepasan energy.

12. Berikut ini alasan paling tepat kenapa tercium bau asam pada produk fermentasi alcohol setelah diberi udara oksigen . . .

A.Alkohol bersifat asam

B.Alkohol bereaksi dengan O2 membentuk CH3COONa

C.Alkohol bereaksi dengan O2 membentuk asam asetat

D.Sebagai konsekuensi kehadiran uap air (H2O) yang bersamaan dengan O2

E.Alkohol bereaksi dengan O2 membentuk HCl

Jawaban (c) karena alcohol berekasi dengan O2 membentuk CH3COOH (asam asetat/cuka). Keberadaan cuka menghasilkan bau asam

13.Rasa lelah pada otot . . .

A,Merupakan akibat dari timbunan alcohol dari respirasi aerob sel darah pada otot

B.Merupakan timbunan toksin yang akan disimpan saat pasukan O2 berkurang

C.Merupakan akibat dari ketidakmampuan sel otot dalam beradaptasi di lingkungan miskin CO2

D.Merupakan akibat dari timbunan asam laktat hasil respirasi anaerob sel sel otot

E.Otot manusia tidak berespirasi

Jawaban (d) karena kelelahan otot adalah akibat dari timbunan asam laktat yang dihasilkan respirasi anaerob sel otot saat pasokan O2 berkurang.

14.Pada saat Push-up , energy yang kita pakai dari respirasi…

A.Aerob

B.Anaerob

C.Oksidatif

D.Anabolisme

E.Laktat

Jawaban yang tepat adalah B dikarenakan pada saat kita push-up kita tidak menghirup Oksigen terlalu banyak, tidak seperti lari .doleh karena itu nantinya energy yang kita dapat nantinya berasal dari respirasi ini.

15.Berikut adalah contoh dari respirasi anaerob. Yang merupakan respirasi anaerob adalah…

A.Fermentasi asam laktat

B.Lari

C.Fermentasi keju

D.Makan

E.Tidur

Jawaban yang benar adalah A karena Asam laktat ditimbulkan karena memakai energy tetapi tidak menggunakan oksigen dan itu adalah ciri dari proses anaerob

Sumber

• http://edu.autadata.com/2014/01/menjelaskan-proses-kemosintesisrespiras.html diakses tanggal 05-04-2015
• Sasika, Sinta.Master Bank Soal Biologi SMA kelas X,XI,XII. Grasindo