Bagaimana ATP Terbentuk?

Adenosin triphospat atau yang biasa kita kenal dengan ATP, merupakan salah satu sumber energi yang berasal dari proses respirasi sel. Respirasi sel terjadi dalam Mitokondria melalui proses pengikatan Fosfat oleh Adenosin Diophospat (ADP), kemudian energi yang di hasilkan dari proses respirasi sel tersebut di simpan dalam molekul ATP. 

ATP juga disebut sebagai molekul Intraseluler, yang artinya selain sebagai tempat menyimpan energi, ATP juga dapat mentransfor energi kimia dalam sel. 

ATP juga disebut sebagai molekul energi tinggi yang di temukan mengambang di Sitoplasma setiap sel. Bahan utama dari molekul ini adalah karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, dan fosfor.  Dengan rumus kimia sebagai berikut:

C10H16N5O13P

ATP mendapatkan energi dengan cara memecah makanan (senyawa), demikian yang terjadi dalam proses respirasi sel yaitu pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dan menghasilkan energi. Yang kemudian energi tersebut di simpan dalam ATP.  

Bagaimana respirasi sel dapat menghasilkan ATP? Nah, disini kita akan membahas tahapan-tahapan yang terjadi dalam proses respirasi sel hingga terbentuk ATP. respirasi sel sendiri terjadi melalui empat tahapan, yaitu :

1. Glikolisis

2. Dekarboksilasi Oksidatif

3. Siklus Kreb

4. Transpor Elektron

Bagaimana ATP terbentuk dari masing-masing tahapan? Berikut penjelasannya.

1) Glikolisis

Pada proses glikolisis yang merupakan tahap awal pemecahan senyawa makanan, terjadi pemecahan glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat dengan menghasilkan ATP dan NADH. Glikolisis adalah tahap pertama dari proses respirasi aerob(terjadi apabila terdapat oksigen), yang menghasilkan energi yang berupa ATP.

Pada tahap awal, proses glikolisis memerlukan 2 ATP sebagai sumber energi. Kemudian pada tahap selanjtnya, glikolisis akan menghasilkan lebih banyak ATP. Sehingga dapat di gunakan untuk mengganti atau membayar hutang ATP pada tahap awal tadi, bahkan masih terdapat sisa ATP dan di gunakan untuk fungsi yang lain. 

Alur langkah glikolisis hingga terbentuknya ATP adalah sebagai berikut:

1. Glukosa di ubah menjadi glukosa 6-fosfat, oleh enzim hexokinase. Pada tahap ini memerlukan energi dari ATP, kemudian ATP yang melepas energinya akan berubah membentuk ADP(Adenosin Diphospat).

2. Glukosa 6-fosfat akan di ubah menjadi Fruktosa 6-fosfat melalui proses katalisis  enzim fosfohexosa isomerase.

3. Fruktosa 6-fosfat akan di ubah menjadi Fruktosa1,6-bifosfat melalui proses katalisis oleh enzim fosfofruktokinase. Dalm reaksi ini di butuhkan energi dari ATP.

4. Dalam tahap ini Fruktosa 1,6-bifosfat(6 atom C) di pecah menjadi gliseraldehida 3-fosfat(3 atom C) dan dihidroksi aseton fosfat(3 atom C), melalui proses katalisis oleh enzim aldolase.

5. Satu molekul dihidroksi aseton fosfat, akan di ubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat, oleh enzim triosa fosfat isomerase, enzim tersebut bekerja bolak balik.

6. Gliseraldehida 3-fofat akan di ubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, oleh enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase. Dalam reaksi ini terbentuk NADH.

7. 1,3-bifosfogliserat akan di ubah menjadi, 3-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat kinase. Pada reaksi ini akan di lepaskan energi berbentuk ATP.

8. 3-fosfogliserat di ubah menjadi 2-fosfogliserat, oleh enzim fosfogliserat mutase.

9. 2-fosfogliserat di ubah menjadi fosfoenol piruvat, oleh enzim enolase.

10. Fosfoenol piruvat akan di ubah menjadi piruvat melalui proses katalisis oleh enzim piruvat kinase, pada tahap ini juga di hasilkan ATP.

Hasil total tahap glikolisis adalah 2 molekul asam piruvat dengan 2 ATP dan 2 NADH. Jumlah total molekul ATP ada 4, tetapi 2 molekul ATP di gunakan untuk mengganti ATP yang di gunakan pada tahap pertama dan ketiga. Jadi dalam proses glikolisis terjadi Surplus ATP, yaitu ATP yang di hasilkan lebih banyak dari ATP yang di perlukan. 

2) Dekarboksilasi Oksidatif

Pada tahap ini tidak terjadi penggunan ataupun pembentukan ATP, tetapi tahap ini merupakan sambungan dari proses glikolisis dan siklus krebs. Pada tahap ini merubah asam piruvat(3 atom C) hasil dari proses glikolisis menjadi asetil koenzim A(2 atom C). Hasil dari tahapan ini adalah Asetil KO-A, CO2, dan 2NADH.

3) Siklus Krebs 

Asetil koenzim A yang berasal dari tahap Dekarboksilasi Oksidatif akan masuk ke siklus krebs dan membentuk ATP, NADH, FADH2, dan CO2. Pada tahapan siklus krebs terdapat 8 tahap reaksi yang akan terus-menerus berputar dan menghasilkan energi, berikut tahapannya hingga membentuk molekul ATP:

1. Asetil Ko-A berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat yang di katalisis oleh enzim sitrat sintase.

2. Sitrat di ubah menjadi isositrat, oleh enzim akonitase.

3. Isositrat di ubah menjadi alfa-ketoglutarat, oleh enzim isositrat dehidrogenase. Pada reaksi ini di hasilkan NADH dan melepaskan CO2.

4. Alfa-ketoglutarat di ubah menjadi suksinil Ko-A, oleh enzim alfa-ketoglutarat dehidrogenase. Pada reaksi ini di hasilkan NADH dan melepaskan CO2.

5. Suksinil Ko-A di ubah menjadi suksinat, oleh enzim suksinil Ko-A sintetase. Kemudian pada reaksi ini di hasilkan GTP yang kemudian dapat berubah menjadi ATP.

6. Suksinat di ubah menjadi fumarat, oleh enzim suksinat dehidrogenase. Dalam reaksi ini nantinya di hasilkan FADH2.

7. Fumarat di ubah menjadi malat, oleh enzim fumarase.

8. Malat di ubah menjadi oksaloasetat, oleh enzim malat dehidrogenase. Dalam tahap ini di hasilkan NADH.

Satu molekul glukosa di ubah menjadi 2 asetil Ko-A, sedangkan 1 molekul asetil Ko-A yang masuk siklus krebs menghasilkan 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, dan 2 CO2. Jadi, 1 molekul glukosa yang masuk siklus krebs menghasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2. NADH dan FADH selanjutnya akan masuk tahap transpor elektron dan di ubah menjadi ATP.

4) Transpor Elektron

Dalam tahap ini terjadi pengubahan molekul NADH dan FADH menjadi molekul ATP. Terjadi pelepasan elektron dari molekul NADH ke komplek protein I sehingga terjadi 3 kali pemompaan H+. Yang kemudian menghasilkan 3 molekul ATP. Sedangkan pada molekul FADH terjadi pelepasan elektron ke komplek protein II dan hanya terjadi 2 kali pemompaan H+, sehingga menghasilkan 2 molekul ATP.

Di sinilah hasil akhir dari respirasi di hasilkan, yaitu sebanyak 38 ATP yang kemudian di kurangi 2 ATP yang di gunakan pada proses atau tahap untuk menembus mitokondria di awal tadi. Sehingga total jumlah hasil akhir respirasi berupa energi sebanyak 36 ATP dan CO2 dan H2O yang akan di keluarkan dari tubuh sebagai zat sisa respirasi.

Demikianlah bagaimana ATP terbentuk melalui proses respirasi sel. Dengan melalui beberapa proses katalisis dan pemecahan senyawa oleh beberapa enzim, sehingga memebentuk senyawa yang lebih sederhana. Yang kemudian menyimpan energi di dalam ATP. sekian, semoga bermanfaat.

Terima kasih

Penulis: Nadia Ilma Rohestina (S1 Pendidikan IPA UIN Sunan Ampel Surabaya)
Editor: Admin

Bagikan Artikel ini