Katabolisme Karbohidrat


Serangkaian reaksi biokimia dalam sel organisme hidup disebut dengan metabolisme. Pada metabolisme juga terjadi pertukaran zat dan energi yang terjadi dalam sel Metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana dengan melepaskan energi. Contoh: respirasi.
Respirasiu Sel
Respirasi sel berlangsung di dalam mitokondria. Sebagai hasil oksidasi mitokondria terbentuk ATP. Suatu proses katabolisme yang memecah substrat seperti karbohidrat di dalam sel disebut respirasi sel. Reaksi katabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut.
C6H12O6+6O2 –> 6CO2+6H2O+E (Energi)
Energi yang dibebaskan dari reaksi katabolisme di atas akan disimpan dalam bentuk molekul fosfat berenergi tinggi yang disebut ATP (adenosin triphosphat). Energi kimia yang dibebaskan, kemudian dimanfaatkan sel tubuh untuk melangsungkan berbagai jhenis kerja biologi di dalam sel. Oleh karena itu, reaksi katabolisme disebut juga reaksi disimilasi.
Respirasi sel melibatkan berbagai enzim dan terdiri atas tahapan-tahapan, yaitu reaksi glikolisis, reaksi dekarboksilasi oksidatik, siklus Krebs, dan transpor elektron.
a. Glikolisis, yaitu penguraian molekul glukosa menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Glikolisis terjadi di sitoplasma.
b. Reaksi dikarboksilasi oksidatif
Setelah melalui tahap glikolisis, piruvat memasuki mitokondria jika ada oksigen molekuler. Di dalam mitokondria, piruvat mula-mula diubah menjadi suatu senyawa yang disebut asetil KoA. Reaksi ini disebut reaksi dikarboksilasi oksidatif.
Selanjutnya asetil KoA siap memberikan asetatnya ke dalam siklus krebs untuk oksidasi lebih lanjut dalam rangkaian proses yang disebut siklus krebs atau siklus trikarboksilat.
c. Siklus krebs, merupakan proses pengubahan asetil KoA menjadi CO2 yang disertai dengan pembebasan energi. Asetil koA yang terdapat di dalam mitokondria bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilakan asam sitrat. Langkah berikutnya asam sitrat diuraikan sehingga terbentuk oksaloasetat kembali. Hasil akhir siklus krebs adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. Selanjutnya NADH dan FADH masuk ke sistem transpor elektron. Siklus krebs terjadi di mitokondria.
d. Transpor elektron, berlangsung di membran dalam mitokondria. Molekul hidrogen yang dihasilkan pada siklus krebs yang terdapat dalam NADH dan FADH2 diubah menjadi elektron dan proton. Pada sistem ini, oksigen adalah aseptor hidrogen yang terakhir, kemudian hidrogen bereaksi dengan oksigen membentuk air. Dalam proses ini dihasilkan 34 ATP.
Respirasi Anaerob (Fermentasi)
Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat tersebut akan masuk ke dalam siklus Krebs jika ada oksigen. Namun, jika kondisi lingkungannya kurang oksigen, asam piruvat yang terbentuk harus melintasi jalur lain, yaitu respirasi anaerob. Pada proses ini asam piruvat bertindak sebagai akseptor hydrogen dan memerlukan enzim (fermen) sehingga respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Pada respirasi anaerob, asam piruvat direduksi menjadi asam laktat. Respirasi anaerob menghasilkan energi lebih sedikit dibandingkan reaksi aerob. Setiap molekul glukosa hanya menghasilkan 2 ATP yang dihasilkan pada tahap glikolisis.
Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alcohol.
1. Fermentasi asam laktat
Reaksi:
C6H12O6 –> 2CH3CH(OH)COOH + 2ATP
asam laktat
2. Fermentasi alkohol
Reaksi:
C6H12O6 –> 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP
alkohol
Respirasi anaerob sangat merugikan sel karena dihasilkan senyawa yang dapat menjadi racun bagi sel, contohnya alcohol. Selain itu dalam jumlah mol zat yang sama akan dihasilkan energy lebih rendah.

sumber: LKS GITA     2.Anabolisme Karbohidrat


Anabolisme adalah proses pembentukan molekul kompleks dari molekul sederhana yang memerlukan energi. Contoh: fotosintesis dan kemosintesis.
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan proses pembentukan bahan organik dari zat anorganik dengan bantuan energi cahaya.
Reaksi:
energi cahaya
6CO2 + 6H2O —————-> C6H12O6 + 6O2
klorofil

Fotosintesis terdiri dari dua tahap, yaitu reaksi gelap dan reaksi terang.
a. Reaksi Terang
Reaksi terang berlangsung di dalam grana dan memerlukan cahaya. Cahaya matahari berfungsi mengaktifkan klorofil dan melepaskan elektron sehingga terjadi fotolisis. Fotolisis adalah penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen.
energi cahaya
Klorofil —————> klorofil
e- │
V
H2O –> O2 + 2H-

Satu atom oksigen yang dihasilkan segera bergabung dengan atom oksigen yang lain membentuk senyawa O2. Adapun H2 yang ditangkap NADP sebagai akseptor hidrogen sehingga menjadi NADPH2. Selama proses ini menghasilkan ATP.
b. Reaksi Gelap
Reaksi gelap berlangsung di stroma tanpa bantuan energi cahaya. Reaksi ini menurunkan energi berupa ATP dan NADPH yang berasal dari reaksi terang untuk fiksasi CO2. Pada saat ini terjadi pengikatan CO2 di udara oleh RuBP (ribulosa biphosphat) menjadi PGA (asam 3-fosfogliserat) yang akan berikatan dengan ion H+ (dari reaksi terang) menjadi PGAL (phosphor gliseral dehide). Melalui reaksi yang diselenggarakan oleh enzim, PGAL dibentuk menjadi glukosa atau amilum.
Kemosintesis
Kemosintesis merupakan proses pembentukan bahan organik dari zat anorganik dengan menggunakan energi dari bahan-bahan kimia.
Contohnya adalah sebagai berikut.
a. Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus mendapatkan energi dengan mengoksidasi NH3 dalam bentuk (NH4)2 CO3 menjadi asam nitrit.
Reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3O2 —————> 2HNO2 + CO2 + 3H2O + energi
Nitrosococcus

b. Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat.
Reaksinya:
Ca(NO2)2 + O2 -> Ca(NO3)2 + energi
kalsium nitrit kalsium nitrat

Kaitan antara Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein


Setiap substrat respirasi yang akan masuk ke dalam siklus Krebs harus mengalami proses peruraian menjadi substrat yang lebih sederhana dahulu. Pada proses respirasi sel, karbohidrat akan diubah menjadi gula sederhan terlebih dahulu oleh enzim karbohidrase amilase menjadi maltosa. Selanjutnya maltosa yang merupakan disakarida diubah oleh enzim maltase menjadi 2 molekul glukosa. Gula sederhana ini kemudian masuk pada tahap glikolisis respirasi sel.
Lemak tersusun dari penggabungan asam lemak dan gliserol. Sebaliknya, oksidasi lemak didalam tubuh membentuk asam lemak dan gliserol. Oksidasi asam lemak terjadi di dalam mitokondria. Contohnya oksidasi asam palmitat. Energi yang dipindahkan pada tahap oksidasi asam lemak tersimpan dalam bentuk ATP. Perubahan energi bebas baku pada oksidasi asam lemak menjadi CO2 dan H2O sekitar 2.340 kal/mol. Bentuk asam lemak lain adalah asam stearat (18C). Oleh karena rantai karbonnya lebih panjang, oksidasi asam stearat menghasilkan mol asetil KoA lebih banyak sehingga energi yang dibebaskan lebih besar. Itulah sebabnya oksidasi lemak menghasilkan kalori yang lebih tinggi dibandingkan glukosa dalam proses respirasi sel.
Pada proses hidrolisis protein, gugus amin dari asam amino dilepas. Mula-mula protein akan diubah menjadi peptida oleh enzim protease. Selanjutnya peptida diubah menjadi asam amino oleh enzim peptidase. Bebrapa asam amino diubah menjadi asam piruvat atau asetil KoA. Gugus amin yang dihasilkan akan diubah menjadi ammonia di hati, kemudian dibuang keluar tubuh bersama urine.
Sumber: LKS GITA

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s