KatabolismeKatabolisme 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 respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

1. Respirasi AerobSebagian besar hewan dan tumbuhan melakukan respirasi aerob. Respirasi aerob adalah peristiwa pembakaran zat makanan menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Secara sederhana, reaksi respirasi adalah sebagai berikut:

respirasi

C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 36 ATPGlukosa oksigen air karbondioksida energi

Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu: glikolisis, siklus krebs, dan transpor elektron. Untuk memahami tahapan-tahapan tersebut, cermati uraian berikut ini.ProsesAkseptorATP

1) Glikolisis:Glukosa 2 asam piruvat2 NADH2 ATP

2) Siklus Krebs:2 asam piruvat 2 asetil-KoA + 2 CO22 asetil KoA 4 CO22 NADH6 NADH2 FADH+2 ATP

3) Rantai Transpor Elektron Respiratori:10 NADH + 5 O2 10 NADH+ + 10 H2O 2 FADH2 + O2 2 FAD + 2 H2O30 ATP4 ATP

2. Respirasi AnaerobRespirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak menggunakan oksigen sebagai penerima akhir pada saat pembentukan ATP. Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob sering disebut jugafermentasi.

fermentasi

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.glukosa etanol

Katabolisme ProteinTahap awal metabolisme asam amino melibatkan pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus amino, yaitu 1) transaminasi, yaitu proses katabolisme asam amino yang melibatkan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain,Alanin + -ketoglutarat piruvat + glutamat

Transaminasi terjadi pada berbagai jaringan. Selain itu, transaminasi jugaterjadi di dalam sirkulasi darah akibat adanya kerusakan pada jaringan karena prosespatologik, sebagai contoh SGOT (serum glutamic-oxaloacetic transaminase) yangmeningkat akibat infark miokard (kerusakan otot jantung karena adanya sumbatan pembuluh darah yang mensuplai kebutuhan otot jantung).

2) Deaminasi oksidatif adalah proses pemecahan (hidrolisis) asam amino menjadiasam keto dan ammonia (NH4+), secara skematik digambarkan sebagai berikut:

Asam amino (deaminasi) 2 NH3 + CO2 CO(NH3)2 + H2OAmmonia urea CHO asetil Co-ADiagram 2: deaminasi

Deaminasi menghasilkan 2 senyawa penting yaitu senyawa nitrogen dan nonnitrogen.1. Senyawa nonnitrogen yang mengandung gugus C, H, dan O selanjutnya diubahmenjadi asetil Co-A untuk sumber energi melalui jalur siklus Krebs ataudisimpan dalam bentuk glikogen.2. Senyawa nitrogen dikeluarkan lewat urin setelah diubah lebih dahulu menjadiureum (diagram 2).Proses deaminasi kebanyakan terjadi di hati, oleh karena itu pada gangguanfungsi hati (liver) kadar NH3 meningkat. Pengeluaran (ekskresi) urea melalui ginjal dikeluarkan bersama urin.

Katabolisme LemakKatabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat,suatu produk antara dalamjalurglikolisis.

Enzim gliserokinase mengkatalisis reaksi :Gliserol Gliserol 3-fosfatDalam reaksi ini diperlukan ATP dan menghasilkan ADP. Enzim ini terutama terdapat dalam hati dan ginjal. Enzim gliserol 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis reaksi :Gliserol 3-fosfat Dihidroksi aseton fosfat ( DHAP )

.Asam Lemak ( Oksidasi)Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-.Setelah berada di dalam mitokondria, asil-KoA akan mengalami tahap-tahap perubahan sebagai berikut:1.Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P(+2P)2.delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA3.L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P(+3P)4.Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.Dalam satu oksidasi beta dihasilkan energi 2P dan 3P sehingga total energi satu kali oksidasi beta adalah 5P. Karena pada umumnya asam lemak memiliki banyak atom C, maka asil-KoA yang masih ada akan mengalami oksidasi beta kembali dan kehilangan lagi 2 atom C karena membentuk asetil KoA. Demikian seterusnya hingga hasil yang terakhir adalah 2 asetil-KoA. Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.C.Reaksi Oksidasi1.Reaksi pertama : Dehidrogenase pertamaReaksi ini merupakan peristiwa oksidasi atau dehidrogenase yang pertama terhadap asam lemak aktif. Enzim yang mengkatalisa adalah asil - KoA dehidrogenase. Setelah ester asil lemak Ko-A masuk ke dalam matriks, molekul itu mengalami dehideogenasi enzimatik pada atom karbon dan (atom carbn 2 dan 3) untuk membentuk ikatan ganda pada rantai karbon, dan karenanya menghasilkan statu trans-2-enoil S KoA sebagai produk, dalam tahap yang dikatalisa oleh dehidrogenase asil KoA, yaitu enzim (ditunjukkan oleh E) yang mengandung FAD sebagai gugus prostetik :

2.Reaksi kedua : HidrasiTrans menoil KoA yang terbentuk pada reaksi dehidrogenase di atas pada reaksi berikutnya diubah ke dalam 3 hidroksi asil KoA oleh enzim enoil KoA hidrase.Hasil hidrasinya pada asil KoA dengan ikatan ganda trans maka hasilnya adalah bentuk L.

3. Reaksi ketiga : Dehidrogenasi keduaBerbeda dengan dehidrogenasi yang pertama yang dibantu oleh gugus prostetis FAD maka dehidrogenasi yang kedua itu dibantu oleh NAD Pada tahap ini, L-3-hidroksiasil KoA didehidrogenasi untuk membentuk 3-ketoasil-KoA oleh kerja 3-hidroksiasil-KoA dehidrogenase.Reaksinya adalah:

4. Reaksi keempat : TiolisisReaksi berikut ini adalah sebuah lisis yang disebabkan senyawa tiol. Senyawa terakhirnya adalah K0ASH Tahap ke empat dan terakhir dari siklus oksidasi asam lemak dikatalisis olehasetil-KoA asetiltransferase(lebih dikenal sebagaitiolase), yang melangsungkan reaksi 3-ketoasil-KoA dengan molekul dari KoA-SH bebes untuk membebaskan 2 karbon karboksilterminal dari asam lemak asalnya, sebagai asetil-KoA, dan produk sisanya, yaitu aster KoA dari asam lemak semula yang diperkecil dengan dua atom karbon

3-Ketoasil-S-KoA +Koa-SH asil lemak-S-KoA yang diperpendek + asetil-S-KoAsetiap kali asam lemak aktif itu menjalani siklus pemecahan dihasilkan molekul asetil K0A dan 2 pasang atom hidrogen.Berikut adalah reaksi asam lemak yang akan menjadi miristoil K0A berlangsung sebagai berikut :

Palmitoil K0A + FAD + H2O + NAD++ K0AMiristoil KoA + FADH2+ NADH + H++ asetil KoA

Setelah pemisahan satu unit asetil-KoA dari palmitoil-KoA, kita berhadapan dengan ester KoA asam lemak yang diperpendek, yaitu asam miristat 14-karbon. Miristoil KoA ini sekarang dapat masuk ke dalam siklus oksidasi asam lemak dan mengalami rangkaian empat rekasi selanjutnya, yang sama dengan rangkaian pertama, menghasilkan molekul asetil-KoA kedua dan lauril-KoA, yaitu ester KoA dari asam lemak homolog 12-karbon, asam laurat. Bersama-sama, ketujuh lintasan yang melalui siklus oksidasi asam lemak diperlukan untuk mengoksidasi satu molekul palmitoil-KoA untuk menghasilkan delapan molekul asetil-KoA.

Palmitoil-S-KoA + 7KoA-SH + 7FAD + 7NAD++ 7H2O 8 asetil-S_koA + 7FADH2+ 7NADH + 7H+Asetil-KoA yang dihasilkan oleh oksidasi beta ini selanjutnya akan masuk siklus asam sitrat.1. Apa yang dimaksud dengan katabolisme?

Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah.

2. Sebelum siklus asam sitrat, asam piruvat yang diproduksi pada glikolisispertama sekali dikonversi menjadi ?

Glukosa diubah menjadi asam piruvat, asam piruvat diubah menjadi asetil KoA

3. Apa yang dimaksud proses transaminasi ?

transaminasi, yaitu proses katabolisme asam amino yang melibatkan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain

4. Apa yang dimaksud dengan deaminasi oksidatif ?

Deaminasi oksidatif adalah proses pemecahan (hidrolisis) asam amino menjadi asam keto dan ammonia (NH4+)

5. Bagaimana awal mula katabolisme lemak ?

Katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat,suatu produk antara dalamjalurglikolisis

6. Bagaimana skematik proses deaminasi oksidatif ?

Asam amino (deaminasi) 2 NH3 + CO2 CO(NH3)2 + H2OAmmonia urea CHO asetil Co-A

7. Sebutkan tahap-tahap perubahan KoA !

1.Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 2P(+2P)2.delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA3.L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P(+3P)4.Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

8. Apa yang dimaksud dengan respirasi anaerob?

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak menggunakan oksigen sebagai penerima akhir pada saat pembentukan ATP.

9. Apa yang dimaksud respirasi aerob?

Respirasi aerob adalah peristiwa pembakaran zat makanan menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

10. Jelaskan tentang reaksi Tiolisis ?

Reaksi berikut ini adalah sebuah lisis yang disebabkan senyawa tiol. Senyawa terakhirnya adalah K0ASH Tahap ke empat dan terakhir dari siklus oksidasi asam lemak dikatalisis olehasetil-KoA asetiltransferase(lebih dikenal sebagaitiolase), yang melangsungkan reaksi 3-ketoasil-KoA dengan molekul dari KoA-SH bebes untuk membebaskan 2 karbon karboksilterminal dari asam lemak asalnya, sebagai asetil-KoA, dan produk sisanya, yaitu aster KoA dari asam lemak semula yang diperkecil dengan dua atom karbon