Proses dan Tahapan Transfer/ Transpor Elektron

Transfer elektron atau transpor elektron merupakan proses produksi ATP (energi) dari NADH dan FADH₂ yang dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs. Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria, yang dibantu oleh kelompok-kelompok protein yang terdapat pada membran tersebut. Proses ini disebut juga dengan fosforilasi oksidatif dan ditemukan pada tahun 1948 oleh Eugene Kennedy dan Albert Lehninger.

Energi yang diperlukan untuk aktivitas setiap sel tubuh tersimpan dalam bentuk ATP yang dihasilkan melalui respirasi aerob maupun respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses pemecahan glukosa menghasilkan energi dengan adanya oksigen yang akan menghasilkan sisa air dan karbondioksida. Sedangkan repirasi anaerob merupakan pemecahan glukosa menghasilkan energi tanpa adanya oksigen dengan hasil akhir berupa asam laktat (pada hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme) dan alkohol (pada jamur bersel satu / yeast).

Energi yang dihasilkan dari respirasi aerob lebih banyak (36 / 38 ATP) dibandingkan energi yang dihasilkan melalui respirasi anaerob (2 ATP). Oleh karena itu, tubuh selalu mengutamakan terjadinya respirasi aerob dibandingkan anaerob. Respirasi aerob terjadi melalui empat tahapan yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron.

Sebaiknya anda juga membaca artikel berikut :

Proses dan Tahapan Glikolisis

Proses dan Tahapan Siklus Krebs

Transfer elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang nantinya akan menghasilkan ATP dan H₂O sebagai hasil akhirnya. Dalam transfer elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang nantinya akan membentuk H₂O yang akan dikeluarkan dari sel.

Disebut dengan transfer elektron karena dalam prosesnya terjadi transfer elektron dari satu protein ke protein yang lain. Elektron yang ditransfer berasal dari NADH dan FADH₂ yang telah terbentuk sebelumnya.  Elektron akan ditransfer dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk ATP.

Pada membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I, komplek protein II, ubiquinon (Q), komplek protein III, sitokrom c (cyt c), dan komplek protein IV. Elektron akan ditransfer ke masing-masing protein tersebut untuk membentuk ATP. Sedangkan molekul O₂ akan berperan sebagai penerima elekron terakhir yang nantinya akan berubah menjadi H₂O.  ATP akan dihasilkan oleh enzim ATP sintase melalui proses yang disebut kemiosmosis.

Tahapan transfer elektron adalah sebagai berikut.

1. NADH akan melepaskan elektronnya (e^-) kepada komplek protein I. Peristiwa ini membebaskan energi yang memicu dipompanya H⁺ dari matriks mitokondria menuju ruang antar membran. NADH yang telah kehilangan elektron akan berubah menjadi NAD⁺.
2. Elektron akan diteruskan kepada ubiquinon.
3. Kemudian elektron diteruskan pada komplek protein III. Hal ini akan memicu dipompanya H⁺ keluar menuju ruang antar membran.
4. Elektron akan diteruskan kepada sitokrom c.
5. Elektron akan diteruskan kepada komplek protein IV. Hal ini juga akan memicu dipompanya H⁺  keluar menuju ruang antar membran.
6. Elektron kemudian akan diterima oleh molekul oksigen, yang kemudian berikatan dengan 2 ion H⁺  membentuk H₂O.
7. Bila dihitung, transfer elektron dari bermacam-macam protein tadi memicu dipompanya 3 H⁺  keluar menuju ruang antar membran. H⁺  atau proton tersebut akan kembali menuju matriks mitokondria melalui enzim yang disebut ATP sintase.
8. Lewatnya H⁺  pada ATP sintase akan memicu enzim tersebut membentuk ATP secara bersamaan. Karena terdapat 3 H⁺  yang masuk kembali ke dalam matriks, maka terbentuklah 3 molekul ATP.
9. Proses pembentukan ATP oleh enzim ATP sintase tersebut dinamakan dengan kemiosmosis.

Penjelasan di atas adalah proses transfer elektron yang berasal dari molekul NADH. Bagaimana dengan elektron yang berasal dari FADH₂ ?

FADH₂  akan mentransfer elektronnya bukan kepada komplek protein I, namun pada komplek protein II. Transfer pada komplak protein II tidak memicu dipompanya H⁺  keluar menuju ruang antar membran. Setelah dari komplek protein II, elektron akan ditangkap oleh ubiquinon dan proses selanjutnya sama dengan transfer elektron dari NADH. Jadi pada transfer elektron yang berasal dari FADH₂ , hanya terjadi 2 kali pemompaan H⁺  keluar menuju ruang antar mebran. Oleh sebab itu dalam proses kemiosmosis hanya terbentuk 2 molekul ATP saja.

Jadi kesimpulannya adalah:

• Satu NADH yang menjalani transfer elektron akan menghasilkan 3 molekul ATP.
• Sedangkan satu molekul FADH₂ yang menjalani transfer elektron akan menghasilkan 2 molekul ATP.

Disinilah akhir dari respirasi aerob molekul glukosa. Respirasi ini akan menghasilkan energi sebanyak 36 / 38 ATP dengan hasil akhir berupa CO₂ dan H₂O yang akan dikeluarkan dari tubuh sebagai zat sisa respirasi. Satu molekul glukosa dengan 6 atom C, ketika mengalami respirasi aerob akan melepaskan 6 molekul CO₂. Karbondioksida tersebut dibebaskan pada tahap dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs.