Metabolisme (Katabolisme) Radityo Heru Mahardiko XII IPA 2
Peta Konsep
Kofaktor Enzim Apoenzim
Reaksi Terang Metabolisme
Anabolisme
Fotosintesis Reaksi Gelap Polisakarida menjadi Monosakarida
Respirasi Aerob
Katabolisme Katabolisme Karbohidrat
Respirasi Anaerob
Metabolisme Metabolisme merupakan reaksi kimia yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri dengan produk akhir yang terjadi didalam sel. Reaksi kimia tidak berjalan secara bolak-balik melainkan hanya berjalan satu arah.
Berdasarkan tujuannya, Metabolisme dibagi menjadi 2. Yaitu: A. Katabolisme Rangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya adalah molekul besar dan produk akhirnya adalah molekul kecil B. Anabolisme Rangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya adalah molekul kecil dan produk akhirnya adalah molekul besar
KATABOLISME Secara garis besar, Katabolisme bertujuan untuk penguraian suatu molekul. Bersifat Eksergonik (menghasilkan energi) Berfungsi sebagai persediaan bahan baku untuk sintesis molekul lain dan menyediakan energi kimia untuk aktivitas
Salah satu contoh Katabolisme adalah: Reaksi : C 6 H 1 2 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O Glukosa + Oksigen Karbondioksida + Air Contoh lain Katabolisme adalah penguraian Karbohidrat pada proses pencernaan makanan
Penguraian Karbohidrat pada proses pencernaan makanan Dimulut, makanan dikunyah dan bercampur dengan
saliva yang mengandung enzim ptialin yang berguna untuk hidrolisis menjadi Maltosa (Disakarida) Di Duodenum, makanan bercampur dengan getah
pankreas yang mengandung a-amilase. Selanjutnya Laktosa, Sukrosa, dan Maltosa (Disakarida) akan dipecah menjadi Glukosa, Fruktosa, dan Galaktosa (Monosakarida)
Pada hasil akhir penguraian karbohidrat, lebih dari 80% hasil Katabolisme adalah Glukosa. 20% sisanya hanya diwakili oleh Fruktosa dan Galaktosa Bahkan, setelah penyerapan diusus halus, sebagian besar Fruktosa dan Galaktosa diubah menjadi Glukosa
Pemakaian Glukosa pada Respirasi Glukosa (Monosakarida) yang telah dipecah dalam
saluran pencernaan, selanjutnya akan digunakan sebagai substrat awal dalam proses Respirasi Respirasi berguna untuk mendapatkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri-fosfat) Adapun terdapat dua jenis respirasi A. Respirasi Aerob B. Respirasi Anaerob
RESPIRASI AEROB • Peristiwa pembakaran zat yang melibatkan oksigen dari pernapasan • Secara singkat, respirasi Aerob dapat digambarkan sebagai berikut: C6H12O6 Glukosa
+ 6O2 6CO2 + 6H2O + 36 ATP + Oksigen Karbondioksida + Air + Energi
• Respirasi Aerob terjadi dalam empat tahap: A. Glikolisis B. Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase) C. Siklus Krebs D. Sistem Transpor Elektron
Glikolisis Merupakan
tahap pertama dari respirasi
Aerob Secara garis besar, Glikolisis terdiri dari 2 tahapan: A. Tahap memerlukan energi (Tahap 1) B. Tahap melepaskan energi (Tahap 2)
Tujuannya untuk memecah molekul Glukosa menjadi Asam Piruvat dan beberapa ATP
Jadi,
energi hasil akhir bersih untuk mengubah glukosa menjadi 2 x asam piruvat, adalah: - Energi yang dibutuhkan Tahap 1 : (-2) ATP - Energi yang dihasilkan Tahap 2 : (+4) ATP - Energi hasil akhir bersih : 2 ATP Pada
akhirnya, 2 asam piruvat ini akan diteruskan lagi untuk tahap selanjutnya yaitu Oksidasi Piruvat
Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase) • Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3C menjadi senyawa baru yang beratom 2C, yaitu asetil koA • Reaksi Dekarboksilasi ini sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi ini mengambil tempat di Matriks mitokondria.
Proses Dekarboksilase • Pertama-tama, molekul asam Piruvat yang dihasilkan dari reaksi G0likolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2. • Setelah itu, 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). • Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang tereduksi menjadi NADH. • Kemudian, koenzim A diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil koenzim-A • Asetil Koenzim-A ini siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut. • Selama reaksi ini berlangsung, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.
Fase Ketiga respirasi aerob adalah siklus Krebs. Siklus Krebs berasal dari nama penemuannya yaitu Sir Hans Krebs, seorang ahli biokimia Jerman yang mengemukakan bahwa glukosa secara perlahan dipecah di dalam mitokondria sel. Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria.
Hasil Siklus Krebs Pada akhir siklus Krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus Krebs, karena selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A, maka siklus Krebs harus berlangsung sebanyak dua kali. Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke sistem transpor elektron.
Sistem Transpor Elektron Sistem transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi Glikolisis, dan Siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q, sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
Sejak reaksi Glikolisis sampai Siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi. Setiap oksidasi NADH menghasilkan 3 ATP, dan setiap oksidasi FADH2 menghasilkan 2 ATP . Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil Glikolisis dan Siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.
No. Tahapan
Tempat
Substrat
Produk
1.
Glikolisis
Sitoplasma
1 Glukosa
- 2 ATP - 2 NADH - 2 Asam Piruvat
2.
Oksidasi Piruvat
Mitokondria 2 Asam Piruvat - 2 NADH (Matriks) - 2 Co2 - 2 Asetil KoA
3.
Siklus Krebs
Mitokondria 2 Asetil KoA (Matriks)
-
4.
Transpor Elektron
Mitokondria 2 O2 (Krista)
(Dibawah)
2 ATP 2 FADH 6 NADH 2 Co2
Peristiwa pembakaran zat yang tidak melibatkan oksigen dari pernapasan. Respirasi Anaerob merupakan proses Fermentasi. Hanya bisa dilakukan pada Mikroorganisme. Mikroorganisme melakukan respirasi jika lingkungannya miskin akan oksigen. Respirasi Anaerob juga melewati tahap Glikolisis untuk menghasilkan Piruvat. Kemudian, Piruvat ini menjadi substrat pada tahap selanjutnya.
A. B.
Terdapat dua macam Fermentasi yang dapat kita ketahui: Fermentasi Alkohol Fermentasi Asam Laktat
A.
B.
Fermentasi alkohol biasanya dilakukan oleh ragi dan bakteri. Biasanya digunakan dalam pembuatan bir dan anggur. Pada Fermentasi alkohol, piruvat diubah menjadi etanol dalam dua langkah: Pertama, menghidrolisis piruvat dengan molekul air sehingga melepaskan karbondioksida dari piruvat dan mengubahnya menjadi asetaldehida berkarbon dua Kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol sehingga meregenerasi pasokan NAD+yang dibutuhkan untuk glikolisis.
Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu. Biasa digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yogurt. Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila persediaan oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Aseton dan methanol merupakan beberapa produk hasil Fermentasi Asam Laktat
No. Fermentasi
Terjadi Pada
Substrat
Produk
1.
Alkohol
- Tape - Roti - Minuman Keras
Piruvat (Hasil Glikolisis)
- Etanol - Karbondioksida - 2 ATP
2.
Asam Laktat
- Sel otot - Bakteri - Fungi
Piruvat (Hasil Glikolisis)
-
Asam Laktat Aseton Metanol 2 ATP
Jenis Respirasi
ATP yang Dihasilkan
Aerob
36 ATP
Anaerob
2 ATP
• Intinya energi yang dihasilkan dari respirasi Aerob 18 kali lipat lebih besar dibandingkan Fermentasi
Semoga bermanfaat..
