CAMBELL-REECE : Fosforilasi Oksidatif (Bagian 1), Jalur Transpor Elektron

Tahapan glikolisis dan siklus asam sitrat pada peristiwa respirasi sel menghasilkan empat buat ATP melalui mekanisme siklus fosforilasi tingkat substrat. Dua ATP dari proses glikolisis dan dua ATP dari siklus asam sitrat. Pada akhir siklus asam sitrat molekul NADH dan FADH2 menampung sebagian besar energi yang diekstrasikan dari glukosa.

NADH dan FADH2 akan menghubungkan glikolisis dan siklus asam sitrat ke fosforilasi oksidatif, menggunakan energi yang dilepaskan oleh rantai transpor elektron untuk memberikan tenaga dalam sintesis ATP.

Hal pertama dari fosforilasi oksidatif dalam respirasi yang akan kita bahas pada postingan ini adalah Jalur Tranpor Elektron.

Rantai Transpor Elektron adalah sekumpulan molekul yang berada di membran dalam mitokondria pada sel eukariot (pada sel prokariot molekul tersebut berada di membran plasma). Bentuk membran dalam mitokondria yang berlipat memberikan luas permukaan yang lebih besar, sebagai ruang untuk ribuan salinan rantai transpor elektron. Sebagian besar komponen rantai transpor elektron adalah protein, yang terdapat sebagai kompleks multiprotein dari nomor I sampai IV. Gugus prostetik merupakan komponen nonprotein yang penting bagi fungsi katalitik enzim-enzim tertentu, terikat pada protein rantai transpor elektron.

Elektron dalam rantai transpor elektron akan berpindah dari satu rantai ke rantai yang lain secara menurun. Selama berlangsung proses transpor elektron tersebut di sepanjang rantai, pembawa elektron bergantian tereduksi dan teroksidasi. Setiap rantai menjadi tereduksi ketika menerima elektron dari rantai diatasnya, dan teroksidasi ketika melepas elektron ke rantai dibawahnya.

Pada gambar rantai transpor elektron di atas, elektron akan memasuki kompleks I. NADH akan mentransfer elektron ke molekul pertama pada rantai transpor elektron, molekul ini bernama flavoprotein (karena memiliki gugus protein flavin mononukleotida). Dalam reaksi redoks berikutnya, flavoprotein akan kembali ke bentuk teroksidasi ketika meneruskan elektron ke besi-sulfur (FeS), kemudian molekul besi-sulfur akan meneruskan elektron ke ubikuinon (disimbolkan Q). Molekul ubikuinon ini merupakan molekul hidrofobik kecil, dan satu-satunya anggota rantai transpor elektron yang bukan protein. Ubikuinon dapat bergerak secara bebas dalam membran, bukan menetap pada satu kompleks tertentu.

Sebagian besar pembawa protein antara elektron dan ubikuinon adalah sitrokrom, gugus prostetik sitokrom (disebut grup hem) memiliki atom besi yang menerima dan menyumbangkan elektron. Rantai transfer elektron memiliki beberapa tipe sitokrom dimana masing-masing merupakan protein berbeda dengan gugus hem pembawa elektron yang berbeda pula. Sitokrom terakhir pada rantai transfer elektron meneruskan elektronnya ke oksigen yang sangat elektronegatif, dan masing-masing atom oksigen mengambil sepasang ion hidrogen dari larutan berair dalam sel sehingga membentuk air.

Sumber lain untuk rantai transfer elektron selain NADH adalah FADH2. FADH2 menambahkan elektronnya pada rantai transpor elektron di kompleks II, di tingkat energi yang lebih rendah daripada NADH. Sehingga walaupun NADH dan FADH2 menyumbangkan jumlah elektron yang sama untuk reduksi oksigen, rantai transpor elektron menyediakan energi untuk sintesis ATP sekitar sepertiga lebih sedikit saat penyumbangnya adalah FADH2.

Rantai transpor elektron tidak membuat ATP secara langsung, tetapi rantai ini memudahkan kejatuhan elektron dari glukosa ke oksigen. Menguraikan penurunan energi bebas dalam jumlah besar menjadi serangkaian langkah yang lebih kecil, sehingga melepaskan energi dalam jumlah yang lebih mudah dikelola.

Sedangkan bagaimana mitokondria menggandengkan transpor elektron dan pelepasan energi dengan sintesis ATP, yaitu dengan suatu mekanisme yang disebut kemiosmosis. Pembahasan tentang kemiosmosis akan saya tuliskan pada postingan selanjutnya.

Bersambung ....