METABOLISME SENTRALUntuk dapat hidup dan berkembang, organisme harus makan. Makanan menyediakan sumber energi dan sumber karbon untuk biosintesis komponen sel. Pada organisme heterotrof sumber energi merupakan senyawa hidrokarbon (…-C-C-C-…). Senyawa organik dapat monomer maupun polimer. Pada umumnya organisme heterotrof memerlukan glukosa sebagai sumber energi dan sumber karbon. Karena glukosa merupakan sumber energi dan sumber karbon, maka proses katabolisme glukosa disebut metabolisme sentral. Metabolisme sentral pada organisme baik prokariota dan eukariota adalah glikolisis dan siklus asam sitrat.GlikolisisPada eukariota glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa menjadi piruvat melalui jalur heksosa bisfosfat. Pada prokariota selain jalur heksosa bisfosfat, juga terdapat jalur lain pemecahan glukosa menjadi piruvat. Terdapat 4 jalur (pathway) glikolisis untuk katabolisme glukosa pada prokariota, yaitu jalur Embden Meyerhoff Parnas (EMP) juga disebut heksosa bisfosfat, jalur Heksosa Monofosfat (HMP) juga disebut fosfoketolase, jalur Pentosa fosfat (PP), dan jalur Etner Doudoroff (ED) juga disebut ketoglukonat. Tiga jalur yang disebut belakangan, mengubah glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfo-glukonat, sedangkan jalur EMP mengubah glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat. Keempat jalur tersebut mempunyai persamaan, yaitu memecah heksosa (glukosa) menjadi triosa, yaitu gliseraldehid 3-fosfat (tetapi melalui jalur berbeda), mengoksidasi triosa, menjadi asam triosa, yaitu piruvat.Hasil akhir adalah 2 piruvat, 2 NADH, 2 ATP. Piruvat akan diposes lebih lanjut melalui siklus asam sitrat. NADH dioksidasi lanjut pada respirasi atau fermentasi tergantung ada tidaknya elektron akseptor dan enzim-enzim rantai respirasi.Siklus Asam SitratApa yang terjadi dengan piruvat? Piruvat akan diurai menjadi CO2 dan menghasilkan sejumlah energi melalui respirasi atau difermentasi. Jika difermentasi, maka piruvat direduksi menjadi produk akhir fermentasi, seperti asam laktat dan etanol. Jika direspirasi, piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA dan akhirnya menjadi CO2. Pada tulisan ini dibahas respirasi aerob (oksidasi) piruvat. Sebelum memasuki siklus asam sitrat, piruvat dioksidasi dulu menjadi asetil KoA oleh kompleks piruvat dehidrogenase.Siklus asam sitrat menghasilkan 3 NADH, 1 FADH2 dan 1 ATP dari 1 molekul asetil KoA dan 2 CO2. Karena siklus asam sitrat menghasilkan CO2, maka dimungkinkan suatu dugaan bahwa terdapat organisme autotrof yang mampu melakukan jalur kebalikan siklus asam sitrat untuk menambat CO2.TRANSFER ELEKTRONProses pembentukan energi baik secara fotosintesis maupun respirasi menyangkut masalah transfer elektron. Pembentukan energi sebenarnya adalah transfer energi yang dilepaskan reaksi eksergonik ke sintesis senyawa berenergi tinggi. Seperti diketahui reaksi kimia berlangsung dengan 2 cara, yaitu endergonik dan eksergonik. Reaksi endergonik adalah reaksi yang memerlukan energi, sedangkan reaksi eksergonik adalah reaksi yang menghasilkan energi. Biasanya reaksi eksergonik dikopling dengan reaksi endergonik. Oleh karena itu, organisme termasuk prokariota melakukan suatu konversi energi eksergonik menjadi energi yang dapat dimanfaatkan.Pada proses respirasi terjadi arus elektron melalui serangkaian reaksi redoks berantai dalam membran sel. Transfer elektron dimulai dari donor yang mempunyai potensial elektroda rendah ke akseptor yang mempunyai potensial elektroda lebih tinggi. Kompleks yang mampu membawa elektron pada transfer elektron, disebut pembawa elektron. Pada titik tertentu reaksi redoks mampu menghasilkan energi yang

tinggi, sehingga energi itu dipakai untuk memompa proton menyeberang membran sel. Ketika proton kembali ke dalam sel akibat perbedaan gradien konsentrasi, perpindahan itu dikopling dengan sintesis senyawa berenergi tinggi, misalnya ATP.TEMPAT KOPLING PEMBAWA ELEKTRONp yang diperoleh dariTransfer elektron selalu disertai pembentukan perpindahan proton ke luar. Pada saat hampir bersamaan juga terjadi sintesis ATP melalui ATPsintase ketika proton kembali masuk ke dalam. p dan sintesis ATP,Mitokondria mempunyai 3 titik kopling pembentukan yaitu kompleks 1, kompleks 3, dan kompleks 4. Pada prokariota terdapat 2 p dan sintesis ATP, yaitu ubikuinon sitokromtitik kopling pembentukan bc1 (mirip kompleks 3 pada mitokondria) dan kompleks oksidase atau reduktase (mirip kompleks 4 pada mitokondria). Akan tetapi, ubikuinon sitokrom bc1 sering hanya disebut kompleks bc1 atau sitokrom bc1. Dehidrogenase juga dapat menjadi tempat kopling, jika dehidrogenase tersebut adalah NADH dehidrogenase.PEMBENTUKAN ATP SECARA RESPIRASI (MELALUI ATPsintase)Jumlah ATP yang dihasilkan transfer elektron dari donor sampai akseptor terakhir bervariasi tergantung jenis donornya. Jumlah proton yang kembali melalui kanal ATPsintase yang dikopling dengan sintesis ATP bervariasi, yaitu 2-4 proton digunakan untuk menyintesis 1 ATP. Terdapat konsensus bahwa nilai jumlah proton untuk menghasilkan 1 ATP pada mitokondria adalah 3. Perbedaan energi (ATP) yang dihasilkan masing-masing prokariota di samping tergantung pada jenis pembawa elektron yang mampu memindahkan proton, juga tergantung pada asosiasi kompleks respirasi dengan membran sel. Sitokrom c yang terbenam di membran sel, mempunyai aktivitas perpindahan proton lebih kecil dibandingkan sitokrom c periplasmik.