Rantai transpor elektron itu apa sih?

Rantai transpor elektron () merupakan serangkaian rantai dalam membran yang terdiri dari protein kompleks yang mentransfer elektron dari donor elektron menuju akseptor elektron melalui reaksi redoks (reduksi dan oksidasi yang terjadi secara bersamaan). Transfer elektron ini akan mentransfer proton (H+) melintasi membran. Secara keseluruhan, rantai transpor elektron terdiri dari protein, enzim, dan molekul-molekul lainnya.

Elektron-elektron ini mengalir melintasi rantai elektron. Keseluruhan reaksi redoks yang terjadi pada rantai transpor elektron merupakan reaksi eksergonik, yaitu reaksi yang melepaskan energi. Energi ini akan digunakan untuk membuat gradien elektrokimia yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP). Pada akhirnya, aliran elektron ini akan berakhir pada oksigen sebagai akseptor elektron terkahir, mengasilkan H2O (Air). Pada respirasi anaerobik, ketidaktersediaan oksigen akan diganti dengan molekul lain, seperti sulfat yang menghasilkan H2S (asam sulfat), nitrat, ataupun sulfur. Hal ini merupakan salah satu bentuk adaptasi terhadap ketersediaan molekul pada habitat organisme tersebut.

Pada rantai transpor elektron, reaksi redoks yang terjadi didorong oleh keadaan energi bebas Gibbs pada komponen-komponen rantai ini. Energi bebas Gibbs berhubungan dengan suatu besaran yang disebut potensial redoks (kecenderungan suatu senyawa untuk menangkap elektron, atau tereduksi, yang diukur dalam satuan Volt).

Suatu elektron bergerak dari potensial redoks yang rendah menuju potensial redoks yang tinggi. Pergerakan elektron tersebut akan melepaskan energi. Energi inilah yang nantinya ditangkap oleh kompleks protein pada rantai transpor elektron. Protein kompleks akan menggunakan energi ini untuk melepaskan proton ke lumen dan menciptakan perbedaan konsentrasi (gradien) proton diantara membran. Gradien merupakan kondisi yang tidak stabil. Untuk stabil, proton diantara kedua sisi membran harus sama besar. karena hal itulah proton yang tadi di pompa akan berusaha kembali ke dalam sisi membran lewat ATP sintase. ATP sintase akan menggunakan perpindahan proton ini untuk menggerakkan sintesis ATP dengan fosforilasi oksidatif.

Rantai transpor elektron dan fosforilasi oksidatif terdapat di membran dalam mitokondria (cristae). Elektron-elektron ini berasal dari molekul-molekul yang sebelumnya tereduksi seperti NADH dan FADH. Pada tumbuhan atau eukariot yang berfotosintesis, cahaya matahari akan menggerakkan elektron lewat fotosistem hingga pada akhirnya menghasilkan ATP. Pada bakteri, rantai transpor elektron sangat bervariasi. Namun pada makhluk hidup manapun intinya tetap sama, yaitu serangkaian reaksi redoks yang menciptakan gradien elektrokimia yang akan mensintesis ATP lewat fosforilasi oksidatif melalui ATP Sintase.

Rantai Transpor Elektron pada Mitokondria

Kebanyak sel eukariota memiliki mitokondria yang menghasilkan ATP dari produk hasil siklus asam sitrat. Pada membran dalam mitokondria, NADH dan FADH akan melepaskan elektronnya, melintasi rantai transpor elektron, lalu akan bertemu dengan oksigen. Pada akhirnya, oksigen tersebut akan menangkap elektron tersebut dan tereduksi menjadi air. Rantai transpor elektron ini terdiri dari serangkaian enzim yang berfungsi sebagai donor dan akseptor elektron. Setiap donor elektron akan menggerakkan elektron tersebut kepada akseptor yang lebih elektronegatif, yang selanjutnya akan kembali menggerakkan elektron tersebut ke akseptor lainnya. Proses ini terus berulang sampai elektron tersebut sampai ke oksigen, yang merupakan, molekul paling elektronegatif pada rantai tersebut.

Pergerakan elektron dari donor ke akseptor akan melepaskan energi. Energi tersebut akan digunakan untuk menghasikan gradien proton diantara membran mitokondria. Hal ini dilakukan dengan "memompa" proton yang ada pada matriks mitokondria menuju ruang antar-membran mitokondira. Proses ini menghasilkan kondisi termodinamika yang memiliki potensial untuk melakukan kerja untuk membuat ATP. Keseluruhan proses ini disebut fosforilasi oksidatif karena ADP akan terfosforilasi menjadi ATP dalam suatu rangkaian transpor elektron yang membutuhkan oksigen.

Energi dihasilkan melalui transfer elekton yang menuruni rantai transfer elektron. Energi ini digunakan untuk memompa proton dari matriks mitokondria menuju ruang antar-membran, menciptakan gradien proton (ΔpH) diantara dua sisi membran dalam mitokondria. Gradien proton in menyebabkan adanya potensial membran (ΔΨM). Hal ini memungkinkan ATP sintase untuk menggunakan aliran H+ melalui enzim tersebut untuk memfosforilasi ATP dari ADP dan fosfat.