Respirasi seluler terdiri dari respirasi aerob dan anaerob.   Jelaskan tahapan respirasi aerob dari glikolisis sampai transfer elektron lengkap dengan reaksi kimia dan energi ATP yang dihasilkan dari masing-masing tahapannya!  Jelaskan tahapan reaksi anaerob!

Metabolisme adalah reaksi biokima yang terdapat pada mahluk hidup. Reaksi yang terjadi pada metabolisme terdapat dua macam yakni katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah reaksi penguraian sedangkan anabolisme reaksi penyusunan. Katabolisme karbohidrat adalah reaksi penguraian atau pemecahan molekul glukosa (C6H12O6) menjadi unit molekul yang lebih sederhana serta menghasilkan energi. Tahapan reaksi tersebut adalah sebagai berikut:  

Katabolisme karbohidrat (respirasi aerob) terdiri dari 4 tahap, yakni: (1) glikolisis, (2) dekarboksilasi oksidatif, (3) siklus kreb, dan (4) transpor elektron. 

1. Glikolisis 
   Glikolisis adalah reaksi pemecahan molekul karbohidrat yang memiliki 6 karbon menjadi dua bagian. Tahapannya adalah sebagai berikut. 
   Tahapan memerlukan energi. Urutannya yakni glukosa  glukosa-6 fosfat  fruktosa-6 fosfat  fruktosa 1,6 fosfat. Pada tahapan ini terdapat dua kali penambahan fosfat (P) yang berasar dari ATP. 
   Tahapan pemecahan atom karbon / lisis. Urutannya adalah fruktosa 1,6 fosfat  fosfogliseraldehid (PGA). Pada langkah ini atom karbon yang semula berjumlah 6 dipecah menjadi dua sehingga masing-masing menjadi senyawa dengan 3 karbon. 
   Tahapan pelepasan energi. Pada tahapan ini terjadi pelepasan energi berupa ATP. Kunci penting disini dimulai dari Fosfogliseraldehid terjadi penambahan fosfat anorganik dan menghasilkan NADH. Fosfogliresaldehid diubah menjadi 1,3 fosfogliserat yang memiliki dua fosfat. Ketika kedua fosfat tersebut dilepaskan, maka akan membentuk energi ATP. 
   Tempat terjadinya glikolisis yakni di sitoplasma. Hasil glikolisis berupa 2 ATP (aslinya 4 namun dikurangi 2 untuk tahapan memerlukan energi) dan 2 senyawa NADH. 
2. Dekarboksilasi Oksidatif 
   Dekarboksilasi Oksidatif adalah reaksi perantara antara glikolisis dengan siklus krebs. Proses dekarboksilasi oksidatif terbaru yakni dimulai dari sitoplasma menuju mitokondria. Langkah reaksi dekarboksilasi cukup mudah karena hanya mengubah asam piruvat yang memiliki 3 atom karbon menjadi asam sitrat yang memiliki 2 atom karbon. Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif di matriks mitokondria. Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif yakni di matriks mitokondria. Hasil dekarboksilasi oksidatif berupa 2 senyawa NADH, 2  dan asetil ko-A. 
3. Siklus krebs 
   Siklus krebs adalah tahapan ketiga yang paling banyak menghasilkan . Diberi nama sesuai dengan penemunya yakni Hans Krebs. Siklus krebs juga disebut siklus asam sitrat. Ciri siklus krebs yakni berlangsung secara aerob. Fungsi siklus krebs adalah menghasilkan elektron dalam jumlah besar. Tempat terjadinya siklus krebs yakni di matriks mitokondria. Hasil dari siklus krebs yakni dihitung dua siklus karena ada dua asetil ko-A dari reaksi sebelumnya, sehingga hasil dua siklus krebs yakni 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 . 
4. Transpor elektron 
   Transpor elektron adalah proses panen energi ATP yang berasal dari NADH dan  yang berasal dari reaksi sebelumnya. Tahapan ini merupakan tingkat respirasi yang paling banyak menghasilkan ATP. Senyawa NADH dan  mengandung elektron H+ yang akan ditransfer atau ditranspor keluar dari membran dalam mitokondria. Selama proses transpor tersebut, elektron akan melewati serangkaian reaksi untuk membentuk ATP melalui mekanisme fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah proses menghasilkan ATP secara aerob di dalam krista mitokondria dengan menggunakan sistem transpor elektron. Pada tahapan akhir dari perjalanan elektron (H+), maka elektron akan bereaksi dengan  membentuk air. Tempat terjadinya transfer elektron yakni di krista mitokondria. Jumlah total NADH dari reaksi pertama hingga ketiga ada 10 buah sedangkan  ada dua buah. Hasil dari transfer elektron yakni 34 ATP dan 6 . 
   Konsep Penting: 1 NADH = 3 ATP; 1  = 2 ATP. 

Respirasi anaerob adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam bahan bakar organik (misalnya karbohidrat) melalui serangkaian reaksi tanpa menggunakan oksigen. Reaksi pada respirasi anaerob tidak melibatkan oksigen sehingga digunakan senyawa tertentu, seperti asam piruvat (3 C) atau asetaldehida (2 C) sebagai akseptor (penerima) elektron akhir dan mengikat H+. Respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Respirasi anaerob terdiri atas dua tahapan reaksi, yaitu glikolisis dan transpor elektron. Proses glikolisis respirasi anaerob sama dengan respirasi aerob, yaitu setiap satu molekul glukosa diubah menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Sementara iru, transfer elektron terjadi dari NADH ke asam piruvat atau turunan asam piruvat sehingga dihasilkan NAD+. Kemudian NAD+ akan masuk kembali ke glikolisis. Berdasarkan produknya, jenis fermentasi yang umum, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. 

1. Fermentasi alkohol 
   Fermentasi alkohol dilakukan oleh bakteri anaerob dan ragi (yeast). Fermentasi alkohol dapat terjadi pada proses pembuatan minuman anggur (bir) dan tapai. Jamur yang melakukan fermentasi, contohnya Saccharomyces cerevisiae yang digunakan dalam pembuatan tapai. Dalam pembuatan tapai, wadah harus ditutup rapat agar tidak ada oksigen sehingga jamur dapat melakukan respirasi anaerob secara sempurna. Jika wadah terbuka, proses fermentasi akan terganggu dan memungkinkan tumbuhnya mikroorganisme lain sehingga rasa tapai asam dan tidak manis. Mekanisme reaksi fermentasi alkohol adalah sebagai berikut. 
   - Bahan baku glukosa (6 C) diubah menjadi asam piruvat (3 C) melalui rentetan reaksi glikolisis. 
   - Asam piruvat (3 C) melepaskan C02 menjadi asetaldehida (2 C). 
   - Asetaldehida direduksi oleh NADH menghasilkan etanol dan melepaskan NAD+. 
   - NAD+ masuk kembali ke dalam reaksi glikolisis. Sementara itu, asetaldehida berperan sebagai akseptor elektron. 
   Hasil fermentasi alkohol setiap 1 molekul glukosa, yaitu 2 etanol, 2  dan 2 ATP. 
2. Fermentasi asam laktat 
   Fermentasi asam laktat terjadi pada sel otot hewan dan manusia ketika kekurangan oksigen. Hal ini terjadi jika katabolisme gula untuk membentuk ATP melebihi dari pasokan oksigen dalam darah. Eritrosit bersifat anaerob dan menghasilkan asam laktat karena tidak memiliki mitokondria. Fermentasi asam laktat juga dilakukan oleh jamur atau bakteri yang sering digunakan dalam pembuatan keju dan yoghurt, misalnya Streptococcus sp. Mekanisme reaksi fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut. 
   - Glikolisis mengubah glukosa (6 C) menjadi asam piruvat (3 C). 
   - Asam piruvat langsung direduksi oleh NADH sehingga membentuk asam laktat (3 C) dan melepaskan NAD+. 
   - NAD+ masuk kembali ke glikolisis. Asam piruvat berperan sebagai akseptor elektron. 
   Hasil fermentasi asam laktat, yaitu 2 asa.m laktat dan 2 ATP. Reaksi sederhana fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut. 
   . Penimbunan asam laktat pada sel otot menyebabkan berkurangnya elastisitas otot sehingga menimbulkan kelelahan dan nyeri. Namun, secara berangsur-angsur asam laktat akan diangkut oleh darah menuju ke hati untuk diubah kembali menjadi asam piruvat.