Fosforilasi oksidatif adalah proses di mana energi yang diperoleh melalui degradasi molekul dari makanan, seperti glukosa, diubah menjadi ikatan dalam molekul adenosin trifosfat (ATP). Ini adalah tahap terakhir dari respirasi sel – proses memperoleh energi yang dilakukan oleh beberapa organisme dengan adanya oksigen (proses aerobik) – dan di mana produksi ATP terbesar terjadi di sebagian besar sel.
Pengertian
Fosforilasi oksidatif adalah salah satu jalur metabolisme respirasi sel. Pada tahap ini, yang terjadi di membran dalam mitokondria sel eukariotik dan di membran plasma sel prokariotik, terdapat produksi ATP terbesar dari molekul adenosin difosfat (ADP). Ini melibatkan dua proses, transportasi oksigen dan kemosmosis.
Proses fosforilasi oksidatif
Transportasi elektron
Pada tahap ini, molekul pembawa elektron NADH (nikotinamida adenin dinukleotida tereduksi) dan FADH2 (nukleotida tereduksi flavin adenin) mentransfer elektronnya, dari proses degradasi glukosa pada tahap respirasi sel sebelumnya, ke rantai transpor elektron.
Rantai transpor elektron terdiri dari molekul pembawa elektron yang berbaris di membran dalam mitokondria (pada eukariota) dan membran plasma (pada prokariota). Molekul NADH mentransfer elektronnya ke molekul pertama, flavoprotein yang disebut mononukleotida flavin.
Molekul FADH2, sebaliknya, mentransfer elektronnya ke kuinon yang disebut ubikuinon atau koenzim Q, satu-satunya senyawa non-protein dalam rantai, pada tingkat energi yang lebih rendah. Juga hadir dalam rantai adalah molekul pembawa lainnya, protein besi-belerang dan sitokrom.
Dalam rantai transpor, elektron berpindah dari molekul ke molekul, mengalir menuju tingkat energi yang lebih rendah. Dalam proses ini, proton juga dipompa dari matriks mitokondria, pada eukariota, ke ruang antar membran, membentuk gradien. Pada prokariota, gradien dibentuk melalui membran plasma.
Gradien ini menyajikan energi potensial yang tersimpan, yang digunakan dalam produksi ATP. Kemudian, elektron berikatan dengan oksigen dan ion H + (proton), membentuk air.
Kemosis
Di membran dalam mitokondria (eukariota) dan di membran plasma (prokariota), terdapat kompleks enzim, ATP sintase, yang bertindak dalam produksi ATP. ATP Sintase mendorong kembalinya proton dalam gradien yang disebutkan di atas, melepaskan energi, dan menggunakan energi itu untuk menghasilkan ATP, melalui fosforilasi ADP. Fosforilasi oksidatif menghasilkan keseimbangan energi sekitar 26 hingga 28 molekul ATP.
Respirasi seluler
Makhluk hidup membutuhkan energi untuk metabolisme mereka. Energi ini, yang berasal dari molekul makanan, dilepaskan dalam proses yang terjadi dengan cara berbeda pada organisme aerobik dan anaerobik. Salah satu proses utama untuk memperoleh energi adalah respirasi sel, proses aerobik yang dibagi menjadi tiga tahap:
- Glikolisis: tahap yang memulai tidak hanya respirasi sel, tetapi juga bagian dari proses lain, seperti fermentasi. Di dalamnya terjadi degradasi parsial glukosa dan keseimbangan akhirnya adalah dua molekul dengan tiga atom karbon, disebut piruvat, dua molekul NADH dan dua molekul ATP.
- Siklus Krebs atau siklus asam sitrat: tahap di mana terjadi degradasi glukosa total. Pada akhirnya, enam molekul NADH, dua molekul FADH2, dua molekul ATP dan empat molekul CO2 diproduksi.
- Fosforilasi oksidatif: tahap akhir dari proses respirasi seluler, di mana produksi ATP tertinggi terjadi. Akhirnya, antara 26 dan 28 molekul ATP diproduksi.
Respirasi seluler memiliki keseimbangan energi sekitar 32 molekul ATP, sebagian besar diproduksi pada tahap fosforilasi oksidatif.