Tahapan Katabolisme Karbohidrat Respirasi Aerob Dan Anaerob

Metabolismedalam makhluk hidup sanggup dibedakan menjadi katabolisme dan anabolisme. Pengertian Katabolisme yakni proses penguraian atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa sederhana. Dalam proses katabolisme, terjadi pelepasan energi sebagai hasil pemecahan senyawa-senyawa organik kompleks tersebut. Adapun anabolisme yakni proses pembentukan atau penyusunan senyawa organik sederhana menjadi senyawa kompleks. Kebalikan dari katabolisme, proses anabolisme ini memerlukan energi. Kali ini akan dibahas mengenai proses katabolisme.

Contoh dari proses katabolisme yakni respirasi selular. Berbeda dengan pengertian respirasi pada umumnya (proses pengikatan O₂ ), respirasi selular diartikan sebagai jalur katabolik (penghasil energi) dengan cara: melepaskan energi yang tersimpan dengan memecah molekul kompleks (karbohidrat, lemak dan protein).

Respirasi selular terjadi pada semua sel badan binatang maupun tumbuhan terutama di mitokondria. Pada respirasi selular, molekul glukosa (karbohidrat) dan materi kuliner lain diuraikan atau dipecah menjadi karbon dioksida (CO₂ ), air (H₂O), dan energi dalam bentuk ATP. Berdasarkan keterlibatan oksigen dalam prosesnya, respirasi selular terbagi menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Apakah Anda tahu perbedaannya?

Jika tidak eksklusif kita bahas bersama.

1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob yakni proses respirasi yang memakai oksigen. Secara sederhana, proses respirasi aerob pada glukosa dituliskan sebagai berikut.

Apakah respirasi aerob terjadi sesederhana reaksi ini?. Tentusaja tidak, Proses respirasi aerob ini melewati tiga tahapan, yaitu:

a. Glikolisis,

b. Siklus Krebs, dan

c. Rantai transfer elektron.

Bagaimana proses terjadinya di ketiga tahapan tersebut.? Langsung saja kita bahas bersama...

a. Glikolisis

Glikolisismerupakan serangkaian reaksi yang terjadi di sitosol pada hampir semua sel hidup. Pada tahap ini, terjadi pengubahan senyawa glukosa dengan 6 atom C, menjadi dua senyawa asam piruvat dengan 3 atom C, serta NADH dan ATP. Tahap glikolisis belum membutuhkan oksigen.

Glikolisis yang terdiri atas sepuluh reaksi, sanggup disimpulkan dalam dua tahap:

• Reaksi penambahan gugus fosfat. Pada tahap ini dipakai duamolekul ATP (terjadi pada fase investasi energy yang meliputi lima langkah pertama).
• Gliseraldehid-3-fosfat diubah menjadi asam piruvat. Selain itu, dihasilkan 4 molekul ATP dan 2 molekul NADH (fase pembayaran energy meliputi lima langkah berikutnya).

Pada tahap glikolisis dihasilkan energi dalam bentuk ATP sebanyak 4 ATP. Namun sebab 2 ATP dipakai pada awal glikolisis maka hasil tamat energi yang didapat yakni 2 ATP.

b. Siklus Krebs

Siklus asam sitratjuga disebut siklus as.trikarboksilat atau yang sering kita sebut Siklus Krebsdijelaskan pertama kali oleh Hans Krebs pada sekitar 1930-an. Dalam siklus Krebs, satu molekul asetil KoA akan menghasilkan 4 NADH, 1 GTP, dan 1 FADH. GTP (guanin trifosfat) merupakan salah satu bentuk molekul berenergi tinggi. Energi yang dihasilkan satu molekul GTP setara dengan energi yang dihasilkan satu molekul ATP. Molekul CO2  juga dihasilkan dari siklus Krebs ini. Karena satu molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul.

Siklus ini merupakan tahap kedua dalam respirasi aerob dan terjadi di matriks mitokondria.Siklus ini melibatkan 2 siklus untuk memetabolisme glukosa, yaitu tiap satu siklus untuk satu asetil ko.A.

Siklus ini dimulai dari dua molekul asam piruvat hasil dari glikolisis yang ditransportasikan dari sitoplasma ke dalam mitokondria, daerah terjadinya siklus Krebs. Akan tetapi, asam piruvat sendiri tidak akan memasuki reaksi siklus Krebs tersebut. Asam piruvat tersebut akan diubah menjadi asetil koenzim A (asetil koA). Tahap pengubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A ini terkadang disebut tahap transisi atau reaksi dekarboksilasi oksidatif. Berikut ini gambar proses pengubahan satu asam piruvat menjadi asetil koenzim A.

Kompleks senyawa asetil koenzim A inilah yang akan memasuki siklus Krebs atau yang dikenal juga sebagai siklus asam sitrat. Koenzim A pada pembentukan asetil KoA merupakan turunan dari vitamin B.

Penjelasan :

• Setiap satu asetil ko.A (2C) yang masuk ke dalam siklus krebs dan bergabung dengan asam oksaloasetat (4C), terbentuk asam sitrat (6C)àdioksidasià melepaskan CO₂ dan membebaskan H⁺dan e^-  à asam ketoglutarat (5C)àPembebasan e^- mereduksi energy karier yaitu NAD⁺ menjadi NADH dan FAD⁺ menjadi FADH₂. à as. ketoglutarat juga direduksi. Siklus terus berlanjut untuk mengoksidasi asam suksinat, asam fumarat, dan asam malat, dan yang lainnya. Dan memproduksi lebih banyak CO₂, NADH, FADH₂dan ATP.
• H₂O ditambahkan untuk menyuplai lebih banyak H⁺.  CO₂ adalah produk sampah dari hasil respirasi dan dikeluarkan oleh sel. Asam oksaloasetat diregenerasikan untuk memulai siklus selanjutnya. NADH, FADH₂ yang dihasilkan akan bermigrasi pada tahap selanjutnya yaitu rantai transport elektron.
•  Di dapatkan dalam satu asetil ko.A didapatkan energy 1 ATP, 1 FADH₂ , dan 3 NADH. Karena yang masuk tadi yakni dua molekul asetil ko.A, maka didapatkan 2 ATP, 2 FADH₂ , dan 6 NADH

Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Molekul-molekul sumber elektron menyerupai NADH dan FADH2  dari glikolisis dan siklus Krebs, selanjutnya memasuki tahap transpor elektron untuk menghasilkan molekul berenergi siap pakai.

c. Sistem Transfer Elektron

Tahap terakhir dari respirasi seluler aerob yakni sistem transfer elektron. Tahap ini terjadi pada ruang intermembran dari mitokondria. Pada tahap inilah ATP paling banyak dihasilkan.

Seperti Anda ketahui, sejauh ini hanya dihasilkan 4 molekul ATP dari satu molekul glukosa, yaitu 2 molekul dari glikolisis dan 2 molekul dari sikluk Krebs. Akan tetapi, dari glikolisis dan siklus Krebs dihasilkan 10 NADH (2 dari glikolisis, 2 dari tahap transisi siklus Krebs, dan 6 dari siklus Krebs) dan 2 FADH2 . Molekul-molekul inilah yang akan berperan dalam menghasilkan ATP.

Jika Anda perhatikan, meskipun glikolisis dan siklus Krebs termasuk tahap respirasi aerob, namun sejauh ini belum ada molekul oksigen yang terlibat eksklusif dalam reaksi. Pada tahap transfer elektron inilah oksigen terlibat secara eksklusif dalam reaksi.

Pada reaksi pertama, NADH mentransfer sepasang elekron kepada molekul flavoprotein (FP). Transfer elektron mereduksi flavoprotein, sedangkan NADH teroksidasi kembali menjadi ion NAD+. Elektron bergerak dari flavoprotein menuju sedikitnya enam penerima elektron yang berbeda. Akhirnya, elektron mencapai penerima protein terakhir berupa sitokrom a dan  a3 . Perhatikan gambar berikut.

Akseptor terakhir dari rantai reaksi merupakan oksigen. Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH2 memasuki sistem reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebut mengalami penurunan energi yang dipakai untuk proses fosforilasi ADP menjadi ATP sehingga satu molekul NADH setara dengan 3 ATP dan satu molekul FADH2  setara dengan 2 ATP. Berapakan total ATP yang dihasilkan satu molekul glukosa melalui respirasi aerob? Perhatikan gambar berikut.

2. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob yakni proses respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Salah satu rujukan proses ini yakni proses fermentasi. Respirasi anaerob sanggup terjadi pada insan dan binatang kalau badan memerlukan energi secara cepat. Pada mikroorganisme menyerupai basil dan jamur, respirasi anaerob dilakukan sebab keadaan lingkungan yang tidak memungkinkan dan belum mempunyai sistem metabolisme yang kompleks.

Mengapa respirasi anaerob sanggup terjadi dan berapa banyak energi yang dihasilkannya? Masih ingatkah Anda tahap glikolisis pada respirasi aerob? Pada tahap tersebut, glukosa sanggup dipecah untuk menghasilkan total 2 ATP dan tidak memerlukan oksigen. Meskipun energi yang dihasilkannya jauh lebih kecil daripada respirasi aerob, jumlah ini cukup bagi mikroorganisme dan energi awal bagi hewan.

Selain menghasilkan ATP, glikolisis juga menghasilkan NADH dan NAD+. Tanpa suplai NAD+ yang memadai, proses glikolisis pada respirasi anaerob sanggup terhenti. Oleh sebab itu, organisme yang melaksanakan respirasi anaerob harus bisa mengoksidasi NADH menjadi NAD+ kembali. Berdasarkan hal tersebut terdapat dua cara respirasi anaerob yang dilakukan organisme.

a. Fermentasi alkohol

Beberapa organisme menyerupai khamir (Saccharomyces cereviceace) melaksanakan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui fermentasi menjadi alkohol (etanol)

Proses fermentasi alkohol diawali dengan pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses tersebut, dibuat juga 2 ATP dan 2 NADH. Setiap asam piruvat diubah menjadi asetildehid dengan membebaskan CO2 . Asetildehid diubah menjadi etanol dan NADH diubah menjadi NAD+ untuk selanjutnya dipakai dalam glikolisis kembali.

Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak dipakai insan selama ribuan tahun dalam pengolahan materi makanan. Khamir banyak dipakai dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol.

b. Fermentasi Asam Laktat

Sama halnya dengan fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat dimulai dengan tahap glikolisis. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel otot dan beberapa sel lainnya, serta beberapa basil asam laktat. Pada otot, proses ini sanggup menyediakan energi yang diharapkan secara cepat. Akan tetapi, penumpukan asam laktat berlebih sanggup mengakibatkan otot lelah. Asam laktat berlebih dibawa darah menuju hati untuk diubah kembali menjadi asam piruvat. Industri susu memakai fermentasi asam laktat oleh basil untuk menciptakan keju dan yoghurt.

Glukosa akan dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis, membentuk 2 ATP dan 2 NADH. NADH diubah kembali menjadi NAD+ dikala pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO2 , menyerupai halnya fermentasi alkohol.

Sumber http://maulanaeo14.blogspot.com

Share this post