Dari Glukosa kepada ATP (Respirasi Selular)

Salah faham yang lazim ialah menganggap tumbuhan hanya menjalankan fotosintesis, manakala haiwan sahaja menjalankan respirasi. Sebenarnya, respirasi selular berlaku dalam kebanyakan sel hidup tanpa mengira sama ada organisma itu tumbuhan, haiwan, kulat, atau bakteria, termasuk dalam sel tumbuhan sendiri. Fotosintesis dan respirasi ialah dua proses berasingan yang boleh berlaku dalam sel yang sama: tumbuhan menjalankan fotosintesis untuk menghasilkan glukosa, dan menjalankan respirasi selular untuk melepaskan tenaga daripada glukosa itu supaya boleh digunakan oleh selnya sendiri.

Tiga peringkat menukar glukosa kepada tenaga boleh guna

Respirasi selular berlaku melalui tiga peringkat utama. Pertama, glikolisis berlaku dalam sitoplasma sel, memecahkan satu molekul glukosa kepada dua molekul piruvat, menghasilkan sedikit ATP terus dan tidak memerlukan oksigen. Kedua, piruvat itu memasuki mitokondria dan diproses melalui kitaran asid sitrik (kitaran Krebs), menghasilkan sebatian pembawa tenaga perantaraan. Ketiga, sebatian perantaraan itu digunakan dalam rantai pengangkutan elektron pada membran dalam mitokondria, peringkat yang menggunakan oksigen dalam respirasi aerobik dan menghasilkan sebahagian besar ATP.

Nota IstilahATP: Adenosina trifosfat, molekul yang bertindak sebagai "mata wang tenaga" sel; tenaga yang dilepaskan daripada glukosa semasa respirasi selular disimpan dalam bentuk ATP, yang kemudiannya digunakan untuk menggerakkan hampir semua aktiviti sel.

Struktur mitokondria: membran berganda, dengan membran dalam berlipat (krista) tempat kebanyakan tenaga sel dihasilkan.

Secara keseluruhan, persamaan ringkas respirasi selular kelihatan seperti songsangan kepada persamaan fotosintesis: glukosa dan oksigen digunakan untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan ATP, berbanding fotosintesis yang menggunakan karbon dioksida dan air (dengan tenaga cahaya) untuk menghasilkan glukosa dan oksigen. Tetapi kedua-dua proses ini bukan sekadar songsangan tepat antara satu sama lain, masing-masing berlaku melalui laluan biokimia yang berbeza dan lebih rumit daripada yang digambarkan oleh persamaan ringkas ini. Yang pasti, kedua-duanya saling melengkapi dalam kitaran tenaga dan bahan yang menyokong hampir semua kehidupan di Bumi.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?

Bagaimana kita tahu?

Pemerhatian
Pada tahun 1937, ahli biokimia Hans Krebs mengkaji ekstrak tisu haiwan dan mendapati penambahan sebatian organik tertentu (seperti sitrat) kepada tisu itu meningkatkan penggunaan oksigen jauh melebihi jangkaan daripada pengoksidaan sebatian itu sahaja.
Bukti
Peningkatan penggunaan oksigen yang berlebihan ini menunjukkan sebatian yang ditambah itu bertindak seperti pemangkin — digunakan semula berulang kali dalam satu kitaran berterusan, bukan digunakan sekali sahaja dan habis.
Inferens
Corak ini mencadangkan kewujudan satu laluan tindak balas berbentuk kitaran (bukan laluan lurus), iaitu sebatian perantaraan dijana semula pada akhir kitaran untuk digunakan pada pusingan seterusnya.
Model
Krebs mencadangkan kitaran asid sitrik (kini dikenali sebagai kitaran Krebs) pada tahun 1937, memetakan urutan lengkap sebatian perantaraan yang terlibat — kerja ini memenangi Hadiah Nobel Fisiologi atau Perubatan pada tahun 1953.
Batasan
Kitaran Krebs sendiri hanya satu peringkat dalam keseluruhan respirasi selular: ia bergantung kepada input daripada glikolisis (yang berlaku berasingan dalam sitoplasma) dan hasilnya perlu diproses lagi melalui rantai pengangkutan elektron untuk menghasilkan kebanyakan ATP. Jadi kitaran Krebs, walaupun satu penemuan penting, bukan keseluruhan cerita respirasi selular.

Uji KefahamanSoalan 1 daripada 3

Peringkat manakah dalam respirasi selular yang menghasilkan kebanyakan ATP dalam respirasi aerobik?