Pengertian Katabolisme
Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian
senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan
energi. Untuk dapat digunakan oleh sel,
energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP (Adenosin TriPhospat).
ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat.
Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel,
yang digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan,
transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain. Contoh katabolisme adalah
respirasi sel,
yaitu proses penguraian bahan makanan yang bertujuan menghasilkan energi.
Sebagai bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan
sebagai hasilnya adalah CO2(karbon dioksida, air dan energi).
Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup, sel hewan maupun sel tumbuhan.
Katabolisme
Karbohidrat
Struktur karbohidrat
Karbohidrat
merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai
tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat
beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan
atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas
strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana
(monosakarida dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang
kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida
yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah
satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida
Fungsi dari Karbohidrat
1.
Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara
metabolism
2.
Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan
DNA
3.
Merupakan elemen structural dari dinding sel tanaman
maupun bakteri.
4.
Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan
berfungsi dalam proses pengenalan antar sel .
Proses Katabolisme Karbohidrat
Pada Proses katabolisme karbohidrat, sering
disebut dengan glikolosis yaitu proses degradasi. Proses degradasi 1
molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam
serangkaian reaksi enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk
ATP dan NADH Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang
terbagi menjadi 2 Fase, yaitu:
-
5 langkah pertama yang disebut fase preparatory
-
5 langkah terakhir yang disebut fase payoff
Fase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan
4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul
piruvat menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.
Pada tahap pertama,
molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada
posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan
ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinase merupakan
katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi
berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan
glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat,
yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan
dibantu oleh ion Mg2+.
Tahap
selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat
oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam
reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi
1.
Reaksi
tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul
fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat,
yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim
aldolase fruktosa difosfat atau enzim
aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang
dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat
langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi
aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi
gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.
Tahap
selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam
1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan
gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap
ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim
kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi
asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu
molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada
tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat.
Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke
posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion
Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi
berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari
asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai
kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.
Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan
gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis
oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam
piruvat.
Katabolisme Lemak
Struktur Lemak
Berdasarkan
struktur dan fungsi bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian
lemak.
v Asam-asam
lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal
pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum
formula kimia suatu asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH,
dan biasanya kelipatan dua.
ü Rantai
pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.
ü Rantai
sedang : 8-12 atom
ü Rantai
panjang : 14-26 atom.
Dan asam lemak-asam lemak ini
merupakn asam lemak jenuh
Sedangkan untuk
asam lemak tidak jenuh, adalah yang mempunayi ikatan rangkap atau lebih
misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
(oleat).
Turunan-turunan asam lemak :
merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang
mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu
gliserol ester dan cholesterol ester.
1.
Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism
karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu
dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil
dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari
jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi.
(monogliserida, digliserida, trigliserida)
2.
Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi
kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.
3.
Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti
lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan
galaktosa.
4.
Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam
alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol
mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga
diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom
karbon.
Fungsi Lemak
1.
Sebagai penyusun struktur membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel
dan mengatur aliran material-material.
2.
Sebagai cadangan energi Lipid
disimpan sebagai jaringan adiposa
3.
Sebagai hormon dan vitamin, hormon
mengatur komunikasi antar sel,
sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis
Proses Katabolisme Lemak
Lemak merupakan
salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi
diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar 9kkal/gram. Energi hasil
pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam kebutuhan energi.
Pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam system pencernaan makanan.
Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa
tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar
95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak. Untuk
dapat menghasilkan energi , asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi
didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol
dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi
asam lemak juga melalui lintasan akhir yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus
krebs.
Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi
untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu
oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA
menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.
Katabolisme Protein
Struktur
Protein
Dilihat dari tingkat
organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan
urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :
1.
Struktur primer: Ini adalah hanya urutan asam
amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein dilakukan oleh
ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.
2.
Struktur sekunder: Hal ini merujuk ke banyaknya
struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan
struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan
oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari
rantai polipeptida.
3.
Struktur tersier: Hal ini menunjuk ke cara rantai
protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk
struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur
tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.
4.
Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai
oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari
subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer.
Fungsi
Protein
1.
Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain
2.
Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)
3.
Pemeliharaan (dewasa)
4.
Membentuk sel darah
5.
Membentuk hormon, enzim, antibody,dll
6.
Memberi tenaga (protein sparing efek)
7.
Pengaturan (enzim, hormone)
Proses Katabolisme Protein
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika
jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain
(karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber
energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan
gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.
Terdapat 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam
amino, yaitu:
1. Transaminasi : Enzim aminotransferase
memindahkan amin kepada α ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada
oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin
dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion
amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam
siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.
Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan
terdiri atas beberapa tahap yaitu:
1.
Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion
amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini
diperlukan energi dari ATP
2.
Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase,
karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus
fosfat dilepaskan.
3.
Dengan peran enzim argininosuksinat sintase,
L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi
ini membutuhkan energi dari ATP
4.
Dengan peran enzim argininosuksinat liase,
L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin
5.
Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap
L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.
Hubungan
Antara Katabolisme Antara Karbohidrat, Lemak, & Protein
Anda sudah
mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain
yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia
terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan
ketiganya? Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada
jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil
Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang
berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari
berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar”
di dalam sel, Hasil
katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan
senyawa- senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin
ataupun komponen sel lainnya.
Lemak (asam
heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa
karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan
protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen
terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi.
Senyawa karbon
yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran
sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron
yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi
yang dihasilkan. Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa
dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP.
Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan
glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan
pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan
protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah
yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.
Dari penjelasan
itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang
mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan
protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan
metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.
Kata kunci untuk menuju artikel KATABOLISME KARBOHIDRAT, PROTEIN, LEMAK DAN HUBUNGANNYA ini: karbohidrat. katabolisme karbohidrat, struktur karbohidrat, proses katabolisme karbohidrat, katabolisme, proses metabolisme protein, lemak adalah, proses katabolisme, katabolisme protein
DAFTRA PUSTAKA
Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1.
Jakarta:Erlangga
Elisa. tanpa tahun. Metabolisme Protein. http:// ugm.ac. id / files
/ chimera 73 / .../ Metabolisme %20protein.doc. diakses pada tanggal 30 Mei
2012 pukul 16.04
Lehninger. 200. Dasar-dasar biokimia
jilid 2. Jakarta: Erlangga
0 Response to "PENGERTIAN KATABOLISME"
Post a Comment