II. KATABOLISME KARBOHIDRAT
ü Proses penguraian atau pemecahan
karbohidrat untuk menghasilkan energy dalam bentuk ATP.
ü Terjadi didalam sel disebut dengan
respirasi internal (respirasi sel).
A.RESPIRASI AEROB
• Respirasi aerob adalah peristiwa
pembakaran zat makanan menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan
energi dalam bentuk ATP. Selanjutnya, ATP digunakan untuk memenuhi proses hidup
yang selalu memerlukan energi.
• Respirasi aerob disebut juga
pernapasan, dan terjadi di paru-paru. Sedangkan, pada tingkat sel respirasi
terjadi pada organel mitokondria. Secara sederhana, reaksi respirasi adalah
sebagai berikut:
• Bila bahan baku respirasi aerob
berupa glukosa (heksosa) maka reaksi keseluruhan respirasi adalah:
C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 686 kal
Reaksi respirasi aerobik dibedakan menjadi tiga tahapan yaitu
glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan daur Krebs, serta rantai transportasi
elektron respirasi dengan fosforilasi oksidatif.
1.
GLIKOLISIS
q Glikolisis adalah rangkaian reaksi
kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa
yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP.
q NADH (Nikotinamida Adenina
Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H), sehingga
disebut sumber elektron berenergi tinggi.
q ATP (adenosin trifosfat) merupakan
senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfatnya menghasilkan energi.
q Glikolisis memiliki sifat-sifat,
antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob,
q Glikolisis melibatkan enzim ATP dan
ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer)
fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain.
q Setiap 1 molekul glukosa menghasilkan
2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH (nikotinamide adenine dinucleotide), 2
molekul ATP dan 2 molekul H2O.
Tahapan Glikolisis
Ada 10 langkah dalam tahapan glikolisis, yaitu:
1)Fosforilasi
Glukosa
ü Tahap
pertama adalah fosforilasi glukosa (penambahan gugus fosfat). Terjadi pemindahan gugus fosfat dari ATP ke glukosa
pada atom C nomor 6 sehingga membentuk
glukosa 6 fosfat. Diperoleh energy bebas dari penguraian ATP menjadi ADP dengan bantuan enzim heksokinase.
ü Reaksi
keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut:
ü Glukosa
(C6H12O6) + + ATP heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP
2) Glukosa 6-fosfat
akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfohexosa
isomerase.
3)Fruktosa 6-fosfat
akan diubah menjadi fruktosa 1,6-bifosfat, reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfofruktokinase. Dalam reaksi ini dibutuhkan
energi dari ATP.
4)Fruktosa
1,6-bifosfat (6 atom C) akan dipecah menjadi gliseraldehida 3-fosfat (3 atom C)
dan dihidroksi aseton fosfat (3 atom C). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim
aldolase.
5) Satu molekul
dihidroksi aseton fosfat yang terbentuk akan diubah menjadi gliseraldehida
3-fosfat oleh enzim triosa fosfat isomerase. Enzim tersebut bekerja
bolak-balik, artinya dapat pula mengubah gliseraldehida 3-fosfat menjadi
dihdroksi aseton fosfat.
6) Gliseraldehida 3-fosfat
kemudian akan diubah menjadi 1,3-bifosfogliserat oleh enzim gliseraldehida
3-fosfat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan terbentuk NADH.
7) 1,3 bifosfogliserat
akan diubah menjadi 3-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat kinase. Para reaaksi ini akan dilepaskan energi dalam
bentuk ATP.
8) 3-fosfogliserat akan diubah
menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase.
9) 2-fosfogliserat akan diubah
menjadi fosfoenol piruvat oleh enzim enolase.
10) Fosfoenolpiruvat
akan diubah menjadi piruvat yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase. Dalam
tahap ini juga dihasilkan energi dalam bentuk ATP.

Gambar 1. Glikolisis
http://www.generasibiologi.com/2017/07/pengertian-tahapan-reaksi-metabolisme-katabolisme-karbohidrat.html
- Tahapan memerlukan energi (langkah 1-3). Urutannya yakni glukosa ➡ glukosa-6 fosfat ➡ fruktosa-6 fosfat ➡ fruktosa 1,6 fosfat. Pada tahapan ini terdapat dua kali penambahan fosfat (P) yang berasar dari ATP. Perhatikan letak fosfat di gugus karbon untuk mempermudah menghafalkannya.
- Tahapan pemecahan atom karbon / lisis (Langkah 4). Urutannya adalah fruktosa 1,6 fosfat ➡ fosfogliseraldehid (PGA). Pada langkah ini atom karbon yang semula berjumlah 6 dipecah menjadi dua sehingga masing-masing menjadi senyawa dengan 3 karbon.
- Tahapan pelepasan energi (Langkah 5-9). Pada tahapan ini terjadi pelepasan energi berupa ATP. Kunci penting disini dimulai dari Fosfogliseraldehid terjadi penambahan fosfat anorganik dan menghasilkan NADH. Fosfogliresaldehid diubah menjadi 1,3 fosfogliserat yang memiliki dua fosfat. Ketika kedua fosfat tersebut dilepaskan, maka akan membentuk energi ATP.
Mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, menjadi asetil koenzim-A (asetil ko-A) ber atom 2 c.
Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO berlangsung di intermembran mitokondria.
Hasil 2 asetil ko-A, 2 NADH dan 2 Co2

Gambar.2.Dekarboksilasi Oksidatif
http://www.generasibiologi.com/2017/07/pengertian-tahapan-reaksi-metabolisme-katabolisme-karbohidrat.html
ü Asetil-KoA yang telah terbentuk akan
menjadi bahan baku pada siklus selanjutnya, yaitu siklus Krebs. Oleh karena
itu, Asetil Ko-A disebut senyawa intemediate atau senyawa antara. Siklus Krebs
terjadi di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal
ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang mempunyai 3
gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat.
ü Asetil koenzim A hasil dekarboksilasi
oksidatifmemasuki
matriks mitokondria untuk
bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs, membentuk asam sitrat.
Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk bermacam-macam zat
dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi.
- Hasil siklus krebs 6 NADH,2 2FADH2, 2 ATP dan 4 co2
Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs:
- Asetil
Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat (4 atom C) sehingga
dihasilkan asam sitrat (6 atom C).
- Sitrat
menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas H2O dan
menerima H2O kembali.
- Isositrat
melepaskan CO2 sehingga terbentuk - ketoglutarat
(5 atom C).
- α-ketoglutarat
melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau
penerima elektron) untuk membentuk NADH dan
menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C).
- Terjadi
fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP
(guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).
- Pembentukan
fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2.
- Fumarat
terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga
membentuk malat (4 atom C).
- Pembentukan
oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH.

Gambar.3.Siklus Krebs
http://www.nafiun.com/2012/11/siklus-krebs.html
4. Rantai transport electron
v Transfer elektron atau transpor
elektron merupakan proses produksi ATP (energi) dari NADH dan FADH2 yang
dihasilkan dalam glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs.
Transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria (krista), yang dibantu
oleh kelompok-kelompok protein yang terdapat pada membran tersebut
v Pada membran dalam mitokondria
terdapat komplek protein I, komplek protein II, ubiquinon (Q), komplek protein
III, sitokrom c (cyt c), dan komplek protein IV. Elektron akan ditransfer ke
masing-masing protein tersebut untuk membentuk ATP. Sedangkan molekul O2 akan
berperan sebagai penerima elekron terakhir yang nantinya akan berubah menjadi H2O.
ATP akan dihasilkan oleh enzim ATP sintase melalui proses yang disebut
kemiosmosis.
Tahapan transfer elektron adalah
sebagai berikut.
- NADH akan melepaskan elektronnya (e-)
kepada komplek protein I. Peristiwa ini membebaskan energi yang memicu
dipompanya H+ dari matriks mitokondria menuju ruang antar
membran. NADH yang telah kehilangan elektron akan berubah menjadi NAD+.
- Elektron akan diteruskan kepada ubiquinon.
- Kemudian elektron diteruskan pada komplek
protein III. Hal ini akan memicu dipompanya H+ keluar
menuju ruang antar membran.
- Elektron akan diteruskan kepada sitokrom c.
- Elektron akan diteruskan kepada komplek protein
IV. Hal ini juga akan memicu dipompanya H+ keluar
menuju ruang antar membran.
- Elektron kemudian akan diterima oleh molekul
oksigen, yang kemudian berikatan dengan 2 ion H+ membentuk
H2O.
- Bila dihitung, transfer elektron dari
bermacam-macam protein tadi memicu dipompanya 3 H+ keluar
menuju ruang antar membran. H+ atau proton tersebut
akan kembali menuju matriks mitokondria melalui enzim yang disebut ATP
sintase.
- Lewatnya H+ pada ATP sintase
akan memicu enzim tersebut membentuk ATP secara bersamaan. Karena terdapat
3 H+ yang masuk kembali ke dalam matriks, maka
terbentuklah 3 molekul ATP.
- Proses pembentukan ATP oleh enzim ATP sintase
tersebut dinamakan dengan kemiosmosis.

Gambar.4.Transport Elektron
https://www.edubio.info/2015/08/proses-dan-tahapan-transfer-elektron.html
Bagaimana dengan
elektron yang berasal dari FADH2 ?
• FADH2 akan
mentransfer elektronnya bukan kepada komplek protein I, namun pada komplek
protein II. Transfer pada komplek protein II tidak memicu dipompanya H+ keluar
menuju ruang antar membran. Setelah dari komplek protein II, elektron akan
ditangkap oleh ubiquinon dan proses selanjutnya sama dengan transfer elektron
dari NADH. Jadi pada transfer elektron yang berasal dari FADH2 ,
hanya terjadi 2 kali pemompaan H+ keluar menuju ruang
antar mebran. Oleh sebab itu dalam proses kemiosmosis hanya terbentuk 2 molekul
ATP saja.
Jadi kesimpulannya adalah:
- Transfer elektron merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob yang nantinya akan menghasilkan ATP dan H2O sebagai hasil akhirnya. Dalam transfer elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang nantinya akan membentuk H2O yang akan dikeluarkan dari sel.
- Disebut dengan transfer elektron karena dalam prosesnya terjadi transfer elektron dari satu protein ke protein yang lain. Elektron yang ditransfer berasal dari NADH dan FADH2 yang telah terbentuk sebelumnya. Elektron akan ditransfer dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi yang lebih rendah sehingga akan melepaskan energi yang akan digunakan untuk membentuk ATP.
- Pada membran dalam mitokondria terdapat komplek protein I, komplek protein II, ubiquinon (Q), komplek protein III, sitokrom c (cyt c), dan komplek protein IV. Elektron akan ditransfer ke masing-masing protein tersebut untuk membentuk ATP. Sedangkan molekul O2 akan berperan sebagai penerima elekron terakhir yang nantinya akan berubah menjadi H2O. ATP akan dihasilkan oleh enzim ATP sintase melalui proses yang disebut kemiosmosis.

0 komentar:
Posting Komentar