Saat ini, sebagian besar makhluk hidup menggunakan oksigen untuk membuat ATP dari glukosa. Namun, banyak makhluk hidup juga dapat membuat ATP tanpa oksigen. Hal ini berlaku dari beberapa tanaman dan jamur dan juga banyak bakteri.
Organisme ini menggunakan respirasi aerob ketika oksigen hadir, tetapi ketika oksigen dalam pasokan pendek, mereka menggunakan respirasi anaerob sebagai gantinya. Bakteri tertentu hanya dapat menggunakan respirasi anaerob. Bahkan, mereka mungkin tidak mampu bertahan sama sekali dengan adanya oksigen.
Merupakan cara penting untuk membuat ATP tanpa oksigen disebut fermentasi. Ini melibatkan glikolisis, tetapi tidak dua tahap respirasi aerob lainnya. Banyak bakteri dan ragi melakukan fermentasi.
Orang menggunakan organisme untuk membuat yoghurt, roti, anggur, dan biofuel. Sel-sel otot manusia juga menggunakan fermentasi. Hal ini terjadi ketika sel-sel otot tidak bisa mendapatkan oksigen yang cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan energi mereka melalui respirasi aerobik. Ada dua jenis fermentasi: fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Kedua jenis fermentasi yang dijelaskan di bawah ini.
Fermentasi merupakan istilah yang sudah sering didengar oleh banyak orang. Istilah tersebut juga sering digunakan dalam membuat yogurt. Namun, fermentasi tidak hanya terjadi ketika anda membuat yogurt saja, ketika anda kekurangan suplai oksigen setelah melakukan aktivitas seperti olahraga tubuh juga akan terenggah-enggah dan oksigen yang masuk ke dalam tubuh berkurang.
Hal tersebut dapat diatasi dengan cara memperpendek jalur pembentukan energy melalui proses respirasi anaerob. Nah, respirasi anaerob inilah yang dapat juga disebut dengan istilah fermentasi.
Pengertian Fermentasi
Fermentasi adalah proses yang dilalui untuk produksi energy dalam sel dalam kondisi anaerobik (tanpa adanya oksigen). Pada umumnya fermentasi juga dapat diartikan sebagai salah satu bentuk respirasi anaerobik, namun terdapat definisi yang lebih jelas yaitu fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor electron ekternal.
Istilah tersebut juga sering diartikan sebagai perubahan glukosa secara anaerob yang merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energy tanpa adanya oksigen. Tujuan dari fermentasi, sama halnya dengan respirasi aerob, yakni untuk mendapatkan energy. Namun, hanya saja energy yang dihasilkan dalam respirasi anaerob lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi aerob.
Jalur Fermentasi
Dengan adanya suplai oksigen, electron yang dilepaskan dari glukosa akan dibawa ke oksigen sehingga oleh pembawa electron, glukosa akan teroksidasi dan oksigen tereduksi menjadi air. Namun, dalam kondisi tanpa oksigen, banyak sel yang akan menghasilkan ATP melalui glikolisis dan fermentasi. Dalam fermentasi NADH yang tereduksi dan dihasilkan pada glikolisis diubah kembali menjadi NAD+ yang tereduksi.
Terdapat dua jenis fermentasi, kedua jenis fermentasi tersebut meregenerasi NAD+ yang teroksidasi, yang diperlukan dalam glikolisis dan kemudian melanjutkan produksi ATP melalui jalur tersebut. Berikut ini Jalur Fermentasi: Fermentasi Alkohol dan Asam Laktat yang dapat kami uraikan.
1. Fermentasi alkohol
Dalam fermentasi alkohol, asam piruvat berubah menjadi alkohol dan karbon dioksida. Hal ini ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. NAD + juga terbentuk dari NADH, memungkinkan glikolisis untuk terus membuat ATP. Jenis fermentasi dilakukan oleh ragi dan beberapa bakteri. Hal ini digunakan untuk membuat roti, anggur, dan biofuel.
Apakah orang tua Anda pernah menaruh jagung di tangki bensin mobil mereka? Mereka melakukan jika mereka menggunakan gas yang mengandung etanol. Etanol diproduksi oleh fermentasi alkohol dari glukosa dalam jagung atau tanaman lainnya. Jenis fermentasi juga menjelaskan mengapa adonan roti naik. Ragi dalam adonan roti menggunakan fermentasi alkohol dan menghasilkan gas karbon dioksida. Bentuk gelembung gas dalam adonan, yang menyebabkan adonan mengembang. Gelembung juga meninggalkan lubang-lubang kecil di roti setelah dibakar, membuat roti menjadi ringan dan halus. Apakah Anda melihat lubang-lubang kecil di sepotong roti pada Gambar di bawah ini?
Pada fermentasi jenis ini, asam piruvat dari glikolisis akan kehilangan satu karbon dalam bentuk karbondioksida untuk membentuk asetaldehid, kemudian akan tereduksi menjadi etil alkohol oleh NADH. Pada saat asetaldehid direduksi menjadi etil alkohol, NADH akan menjadi NAD+ (mengalami oksidasi). Fermantasi dalam jenis ini umumnya berlangsung pada ragi. Seperti halnya fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol juga memungkinkan glikolisis dapat berlanjut dengan memastikan NADH diikembalikan ke dalam bentuk teroksidasinya yaitu NAD+.
Terdapat tahapan yang terjadi dalam fermentasi alkohol, yaitu:
- Pertama glikolisis. Glikolisis merupakan perubahan berupa reaksi perombakan glukosa yang terdapat pada sitoplasma serta dapat menghasilkan kandungan seperti asam piruvat, 2 ATP, dan 2 NADH. Adanya enzim respirasi sangat berpengaruh dalam proses ini dikarenakan akan menghasilkan dua molekul berupa asam piruvat.
- Tahapan yang kedua, yaitu setelah asam piruvat dari proses glikolisis terbentuk, selanjutnya akan direduksi menjadi dua buah molekul asetaldehil. Enzim piruvat dekarboksilase harus ada dalam proses ini, agar proses tersebut menjadi lebih sempurna.
- Tahapan ketiga, yaitu reduksi asetaldehid yang merupakan proses terakhir dalam fermentasi ini. Kedua molekul asetaldehid akan direduksi menjadi dua molekul etanol yang akan dikatalisis oleh alkohol dehidroginase. Enzim memiliki fungsi untuk membantu dalam memecah kandungan NADH agar menjadi ion hydrogen dan ion NAD. Ion hydrogen berperan sebagai pembentuk etanol, sedangkan NAD sebagai donor pada electron.
2. Fermentasi asam laktat
Dalam fermentasi asam laktat, asam piruvat dari glikolisis berubah menjadi asam laktat. Hal ini ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Dalam proses, NAD + bentuk dari NADH. NAD +, pada gilirannya, memungkinkan glikolisis berlanjut. Hal ini menyebabkan molekul ATP tambahan. Jenis fermentasi dilakukan oleh bakteri dalam yogurt. Hal ini juga digunakan oleh sel-sel otot Anda sendiri ketika Anda bekerja keras dan cepat.
Apakah Anda pernah menjalankan perlombaan dan melihat bahwa otot-otot Anda merasa lelah dan sakit sesudahnya? Hal ini karena sel-sel otot Anda menggunakan fermentasi asam laktat untuk energi. Hal ini menyebabkan asam laktat untuk menumpuk pada otot. Ini adalah penumpukan asam laktat yang membuat otot-otot merasa lelah dan sakit.
- Fermentasi asam laktat menghasilkan asam laktat dan NAD +. NAD + berputar kembali untuk memungkinkan glikolisis untuk terus sehingga lebih banyak ATP yang dibuat. Setiap putaran mewakili sebuah atom karbon.
Pada fermentasi jenis kedua yaitu asam laktat, asam piruvat dari glikolisis akan tereduksi menjadi asam laktat oleh NADH, yang selanjutnya teroksidasi menjadi NAD+. Kondisi ini umumnya terjadi pada sel otot. Fermentasi asam laktat akan memungkinkan glikolisis berlanjut dengan memastikan NADH dikembalikan dalam bentuk teroksidasinya yaitu NAD+.
Fermentasi pada usus
Di balik setiap kentut adalah sepasukan bakteri usus menjalani beberapa biokimia gila. Bakteri ini memecah sisa-sisa makanan yang dicerna melalui fermentasi, menciptakan gas dalam prosesnya.
Perbedaan Fermentasi Alkohol Dan Asam Laktat
Selain Jalur Fermentasi: Fermentasi Alcohol dan Asam Laktat terdapat beberapa perbedaan yang terjadi diantara keduanya. Pada saat melakukan proses fermentasi, terdapat fermentasi yang tertuju pada alkohol dan ada juga yang tertuju kepada asam laktat. Berikut ini beberapa perbedaan dari kedua jenis fermentasi tersebut.
1. Proses terjadinya
Menurut proses terjadinya, pada asam laktat berasal dari asam piruvat yang telah melewati proses direduksi terlebih dahulu. Direduksinya yaitu dilakukan oleh NADH yang secara langsung dapat membentuk laktat yang diproduksi dalam bentuk limbahnya. Pada prosesnya tidak akan melepas kandungan CO2. Fermentasi ini juga dapat terjadi ketika mendapatkaan asupan oksigen dalam jumlah yang sedikit.
Sedangkan dalam proses terjadinya fermentasi alkohol, asam piruvat akan diubah menjadi bentuk etanol dalam dua langkah awal. Pertama, proses hidrolisis dalam piruvat akan menggunakan molekul air yang ada serta melepaskan CO2. Karbondioksida tersebut berasal dari piruvat dan akan diubah menjadi asetaldehida dengan berkarbon dua. Langkah kedua, yaitu setaldehida akan direduksi oleh NADH menjadi etanol. Proses tersebut bertujuan untuk meregenerasi pasokan dari NAD yang ada untuk proses glikolisis.
2. Penggunaan mikroorganisme
Jika dengan mikroorganisme fermentasi yang dilakukan pada asam laktat membutuhkan bantuan dari bakteri asam laktat serta sel-sel tertentu pada organismenya.
Sedangkan dalam fermentasi alkohol akan menggunakan jenis mikroorganisme, yaitu khamir atau yeast. Pada saat prosesnya kedua jenis organisme tersebut sama, yaitu berjenis anaerobik sehingga tidak membutuhkan oksigen yang banyak.
Ringkasan
Fermentasi membuat ATP tanpa oksigen, yang melibatkan glikolisis saja. Fermentasi mendaur ulang NAD +, dan menghasilkan 2 ATP. Dalam fermentasi asam laktat, asam piruvat dari glikolisis berubah menjadi asam laktat. Jenis fermentasi dilakukan oleh bakteri dalam yogurt, dan oleh sel-sel otot Anda sendiri. Dalam fermentasi alkohol, asam piruvat berubah menjadi alkohol dan karbon dioksida. Jenis fermentasi dilakukan oleh ragi dan beberapa bakteri.
Nah, itulah penjelasan mengenai Jalur Fermentasi: Fermentasi Alkohol dan Asam Laktat yang perlu anda ketahui. Dengan demikian kita tahu bahwa fermentasi merupakan perubahan glukosa secara anaerob yang merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energy tanpa adanya oksigen. Seperti halnya yang terjadi pada fermentasi yogurt dan juga tape. Semoga uraian tersebut dapat menambah pengetahuan dan bermanfaat.