CAMBELL-REECE : ATP Yang Dihasilkan Dari Respirasi Seluler

Tujuan utama dari respirasi seluler adalah untuk mendapatkan energi (ATP) dari molekul glukosa. Selama proses respirasi energi mengalir dalam serangkaian tahap yaitu glikolisis, siklus asam sitrat, dan  rantai transpor elektron. Glikolisis dan siklus asam sitrat masing-masing membentuk 2 ATP melalui fosforilasi tingkat substrat, sehingga dari kedua tahapan tersebut diperoleh 4 ATP.

Produksi ATP yang lebih banyak dihasilkan melalui fosforilasi oksidatif. Setiap NADH yang mentransfer elektron ke rantai transpor elektron berkontribusi bagi gaya gerak proton, yang cukup menghasilkan maksimum 3 ATP.

Jumlah ATP yang dihasilkan selama respirasi seluler tidak bersifat pasti, hal ini dipengaruhi oleh beberapa sebab, antara lain :

1. Fosforilasi dan reaksi redoks tidak secara langsung digandengkan, sehingga rasio jumlah molekul NADH terhadap molekul ATP bukan merupakan bilangan bulat. Satu molekul NADH menyebabkan 10 ion hidrogen ditransfer keluar membran dalam mitokondria dan hanya 3-4 ion hidrogen harus masuk kembali ke matriks mitokondria melalui ATP sintase untuk menghasilkan 1 molekul ATP. Sehingga secara umum satu molekul NADH menghasilkan 3 molekul ATP. Sedangakan satu molekul FADH2 menyebabkan transpor ion hidrogen untuk sitesis 1,5-2 molekul ATP.
2. Perolehan ATP bervariasi bergantung pada jenis pembawa (NADH atau FADH2) yang mentraspor elektron dari sitosol ke dalam mitokondria. Jika elektron diteruskan ke FAD+ maka hanya dihasilkan 2 ATP dari satu molekul FADH2. Sedangkan jika pembawa adalah NAD+ maka akan dihasilkan 3 ATP dari satu molekul NADH.
3. Gaya gerak proton yang dihasilkan dari reaksi redoks respirasi seluler tidak hanya digunakan untuk mensitesis ATP, namun juga untuk melakukan berbagai kerja yang lain. Misalnya memberikan tenaga untuk pengambilan priruvat dari sitosol.

Jika semua gaya gerak proton digunakan untuk melakukan sistesis ATP maka maksimum jumlah ATP yang dihasilkan adalah 38. Dengan demikian kita dapat menghitung efisiensi energi dari glukosa yang diubah menjadi ATP.

Satu molekul glukosa yang dioksidasi secara sempurna akan melepaskan energi sebesar 686 kkal/mol. Sedangkan fosforilasi ADP untuk membentuk ATP menyimpan setidaknya 7,3 kkal/mol tiap ATP. Sehingga efisiensi energi dalam pembentukan ATP dari satu molekul glukosa adalah 40%, seperti perhitungan di bawah ini.

Dengan demikian hanya 40% dari energi kimia yang terkandung dalam glukosa yang diubah menjadi ATP, sisanya akan dibuang sebagai panas. Manusia menggunakan sebagian panas ini untuk mempertahankan suhu tubuhnya dan membuang sisanya melalui keringat serta mekanisme pendinginan yang lainnya.