Materi Katabolisme
KATABOLISME
Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirasi aerob. Apabila proses tersebut berlangsung pada lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut respirasi anaerob (contohnya fermentasi).
Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 —> 6CO2 + 6H2O + 688KKal (glukosa)Contoh Fermentasi : C6H1206 —> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.(glukosa) (etanol)
- Mitokondria
Mitokondria
adalah bagian penting dari sel-sel kita karena mereka mengambil makanan dan
membuat energi yang dapat digunakan oleh sel. Fungsi utama
mitokondria adalah untuk menghasilkan energi untuk sel. Sel menggunakan molekul
khusus untuk energi yang disebut ATP. ATP singkatan dari adenosin trifosfat.
ATP untuk sel dibuat dalam mitokondria. Mitokondria bisa dikatakan sebagai
pabrik energi atau pembangkit listrik sel.
Mitokondria
menghasilkan energi melalui proses respirasi selular. Respirasi adalah kata lain
untuk pernapasan. Mitokondria mengambil molekul makanan dalam bentuk
karbohidrat dan menggabungkannya dengan oksigen untuk menghasilkan ATP. Mereka
menggunakan protein yang disebut enzim untuk menghasilkan reaksi kimia.
Mitokondria memiliki struktur yang berbeda yang membantu mereka untuk menghasilkan energi.
- Membran luar – Lapisan luar dilindungi oleh membran luar yang halus dan bervariasi dalam bentuk dari mulai bentuk gumpalan bulat sampai berbentuk batang panjang.
- Membran dalam – Tidak seperti organel lain di dalam sel, mitokondria juga memiliki membran dalam. Membran dalam berkerut dengan banyak lipatan dan melakukan sejumlah fungsi untuk membantu membuat energi.
- Krista – Lipatan pada membran dalam disebut krista. semua lipatan ini membantu untuk meningkatkan luas permukaan membran dalam.
- Matrix – Matriks adalah ruang di dalam membran dalam. Sebagian besar protein dalam mitokondria disimpan matriks. Matriks juga memegang ribosom dan DNA yang unik untuk mitokondria.
 |
| Gambar 1. Mitokondria |
- Respirasi
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untUk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.
Contoh: Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya: C6H,206 + 6 02 —> 6 H2O + 6 CO2 + Energi (glukosa)
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap:
1. Glikolisis
Peristiwa perubahan : Glukosa => Glulosa - 6 - fosfat => Fruktosa 1,6 difosfat Þ 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :
a. 2 molekul asam piravat
b. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi
c. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa
2. Dekarboksilasi Oksidatif (Siklus antara)
Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria.
Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mandapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C (2C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif.
 |
| Gambar 2. Dekarboksilasi oksidatif |
3. Daur Krebs
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.
 |
| Gambar 3. Siklus krebs |
4. Rantai Transpor Elektron
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paruparu pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi. Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES AKSEPTOR ATP
1. Glikolisis: Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
a. 2 asetil piruvat (DO) ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
b. 2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 FADH2
3. Rantai transpor elektron respirator:
a. 10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
b. 2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 ATP
Kesimpulan : Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 —> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.
- Fermentasi
Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen atau biasanya disebut respirasi anaerob. Respirasi anaerob dan fermentasi tidaklah sama, sebab tujuan fermentasi selain menghasilkan energi (dalam kondisi anaerob) juga oksidator bagi proses respirasi aerob. Terdapat dua contoh fermentasi yang umumnya terjadi di dalam tubuh makhluk hidup seperti manusia, yaitu fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol, serta fermentasi asam cuka yang merupakan contoh murni fermentasi sekaligus respirasi anaerob secara utuh.
1. Fermentasi asam laktat
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.
Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
2. Fermentasi alkohol
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutnya asam asetat diabah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
 |
| Gambar 3. Fermentasi asam laktat dan alkohol |
Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
 |
| Gambar 4. Fermentasi asam cuka |
0 comments: