A. 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.
B. Katabolisme
Karbohidrat
1. 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
2. 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 .
3. 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.
A. Katabolisme Lemak
1. Struktur
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.
2.
Fungsi
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
3.
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.
B.
Katabolisme Protein
1. Struktur
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.
2. Fungsi
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)
3. 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.
C. 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.
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
Disusun Oleh:
Pujayanti 2224100086
Sri Fuji Hastuti 2224100270
Hardi Wijaya 2224100776
Dede Uri 2224100061
Rahmawati 2224101395
Disusun Oleh:
Pujayanti 2224100086
Sri Fuji Hastuti 2224100270
Hardi Wijaya 2224100776
Dede Uri 2224100061
Rahmawati 2224101395
http://ngaosbio.blogspot.com/2012/06/katabolisme-karbohidrat-protein-lemak.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar