Metabolisme (Katabolisme)

Radityo Heru MahardikoXII IPA 2

Metabolisme

Enzim

Katabolisme

Anabolisme

Katabolisme Karbohidrat

Polisakarida menjadi

Monosakarida

Respirasi Anaerob

Respirasi Aerob

Fotosintesis

Reaksi Gelap

Reaksi Terang

Apoenzim

Kofaktor

Peta Konsep

Metabolisme merupakan reaksi kimia

yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri dengan produk akhir yang terjadi didalam sel.

Reaksi kimia tidak berjalan secara bolak-balik melainkan hanya berjalan satu arah.

Metabolisme

Berdasarkan tujuannya, Metabolisme dibagi

menjadi 2. Yaitu:A. KatabolismeRangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya

adalah molekul besar dan produk akhirnya adalah molekul kecil

B. AnabolismeRangkaian reaksi kimia yang substrat awalnya

adalah molekul kecil dan produk akhirnya adalah molekul besar

Secara garis besar, Katabolisme bertujuan untuk penguraian suatu molekul.

Bersifat Eksergonik (menghasilkan energi)

Berfungsi sebagai persediaan bahan baku untuk sintesis molekul lain dan menyediakan energi kimia untuk aktivitas

KATABOLISME

Salah satu contoh Katabolisme adalah: Reaksi : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Glukosa + Oksigen Karbondioksida

+ Air

Contoh lain Katabolisme adalah penguraian Karbohidrat pada proses pencernaan makanan

Penguraian Karbohidrat pada proses pencernaan makanan

Dimulut, makanan dikunyah dan bercampur dengan saliva yang mengandung enzim ptialin yang berguna untuk hidrolisis menjadi Maltosa (Disakarida)

Di Duodenum, makanan bercampur dengan getah pankreas yang mengandung a-amilase. Selanjutnya Laktosa, Sukrosa, dan Maltosa (Disakarida) akan dipecah menjadi Glukosa, Fruktosa, dan Galaktosa (Monosakarida)

Pada hasil akhir penguraian karbohidrat, lebih dari 80% hasil Katabolisme adalah Glukosa. 20% sisanya hanya diwakili oleh Fruktosa dan Galaktosa

Bahkan, setelah penyerapan diusus halus, sebagian besar Fruktosa dan Galaktosa diubah menjadi Glukosa

Pemakaian Glukosa pada Respirasi

Glukosa (Monosakarida) yang telah dipecah dalam saluran pencernaan, selanjutnya akan digunakan sebagai substrat awal dalam proses Respirasi

Respirasi berguna untuk mendapatkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri-fosfat)

Adapun terdapat dua jenis respirasiA. Respirasi AerobB. Respirasi Anaerob

RESPIRASI AEROB

• Peristiwa pembakaran zat yang melibatkan oksigen dari pernapasan

• Secara singkat, respirasi Aerob dapat digambarkan sebagai berikut:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 36 ATPGlukosa + Oksigen Karbondioksida + Air +

Energi

• Respirasi Aerob terjadi dalam empat tahap:

A. GlikolisisB. Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase)C. Siklus KrebsD. Sistem Transpor Elektron

Glikolisis Merupakan tahap pertama dari respirasi

Aerob Secara garis besar, Glikolisis terdiri dari 2

tahapan:A. Tahap memerlukan energi (Tahap 1)B. Tahap melepaskan energi (Tahap 2)

Tujuannya untuk memecah molekul Glukosa menjadi Asam Piruvat dan beberapa ATP

Jadi, energi hasil akhir bersih untuk mengubah glukosa menjadi 2 x asam piruvat, adalah:

- Energi yang dibutuhkan Tahap 1 : (-2) ATP Energi yang dihasilkan Tahap 2  : (+4) ATP Energi hasil akhir bersih : 2 ATP

Pada akhirnya, 2 asam piruvat ini akan diteruskan lagi untuk tahap selanjutnya yaitu Oksidasi Piruvat

Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase)

• Oksidasi Piruvat (Dekarboksilase adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3C menjadi senyawa baru yang beratom 2C, yaitu asetil koA

• Reaksi Dekarboksilasi ini sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi ini mengambil tempat di Matriks mitokondria.

Proses Dekarboksilase• Pertama-tama, molekul asam Piruvat yang dihasilkan

dari reaksi G0likolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2.

• Setelah itu, 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat).

• Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang tereduksi menjadi NADH.

• Kemudian, koenzim A diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil koenzim-A

• Asetil Koenzim-A ini siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut.

• Selama reaksi ini berlangsung, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.

Siklus Krebs

Fase Ketiga respirasi aerob adalah siklus Krebs. Siklus Krebs berasal dari nama penemuannya yaitu Sir Hans Krebs, seorang ahli biokimia Jerman yang mengemukakan bahwa glukosa secara perlahan dipecah di dalam mitokondria sel. Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria.

Hasil Siklus Krebs

Pada akhir siklus Krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus Krebs, karena selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A, maka siklus Krebs harus berlangsung sebanyak dua kali.

Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke sistem transpor elektron.

Sistem Transpor ElektronSistem transpor elektron adalah tahapan terakhir dari

reaksi respirasi aerob. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria.

Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi Glikolisis, dan Siklus Krebs. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q, sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.

Sejak reaksi Glikolisis sampai Siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi.       

Setiap oksidasi NADH menghasilkan 3 ATP, dan setiap oksidasi FADH2 menghasilkan 2 ATP . Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil Glikolisis dan Siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.

• Hasil akhir:ATP = 4 ATP10 NADH = 10 x 3 = 30 ATP (1 NADH = 3 ATP) 2 FADH = 2 x 2 = 4 ATP (1 FADH = 2 ATP)Transpor Elektron = -2 ATP

Total ATP = 36 ATP

No.

Tahapan

Tempat Substrat Produk

1. Glikolisis

Sitoplasma

1 Glukosa - 2 ATP- 2 NADH- 2 Asam

Piruvat

2. Oksidasi Piruvat

Mitokondria(Matriks)

2 Asam Piruvat

- 2 NADH- 2 Co2- 2 Asetil KoA

3. Siklus Krebs

Mitokondria(Matriks)

2 Asetil KoA - 2 ATP- 2 FADH- 6 NADH- 2 Co2

4. Transpor Elektron

Mitokondria(Krista)

2 O2 (Dibawah)

Respirasi Anaerob

Peristiwa pembakaran zat yang tidak melibatkan oksigen dari pernapasan.

Respirasi Anaerob merupakan proses Fermentasi. Hanya bisa dilakukan pada Mikroorganisme.

Mikroorganisme melakukan respirasi jika lingkungannya miskin akan oksigen.

Respirasi Anaerob juga melewati tahap Glikolisis untuk menghasilkan Piruvat. Kemudian, Piruvat ini menjadi substrat pada tahap selanjutnya.

Terdapat dua macam Fermentasi yang dapat kita ketahui:

A. Fermentasi AlkoholB. Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol biasanya dilakukan oleh ragi dan bakteri. Biasanya digunakan dalam pembuatan bir dan anggur.

Pada Fermentasi alkohol, piruvat diubah menjadi etanol dalam dua langkah:

A. Pertama, menghidrolisis piruvat dengan molekul air sehingga melepaskan karbondioksida dari piruvat dan mengubahnya menjadi asetaldehida berkarbon dua

B. Kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol sehingga meregenerasi pasokan NAD+yang dibutuhkan untuk glikolisis.

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu. Biasa digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yogurt.

Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2.

Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila persediaan oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

Aseton dan methanol merupakan beberapa produk hasil Fermentasi Asam Laktat

No.

Fermentasi

Terjadi Pada Substrat Produk

1. Alkohol - Tape- Roti- Minuman

Keras

Piruvat (Hasil Glikolisis)

- Etanol- Karbondioksida- 2 ATP

2. Asam Laktat

- Sel otot- Bakteri- Fungi

Piruvat (Hasil Glikolisis)

- Asam Laktat- Aseton- Metanol- 2 ATP

• Kedua macam Fermentasi memiliki substrat yang sama yaitu Piruvat. Serta produk yang sama yaitu 2 ATP.

Kedua macam Fermentasi dilakukan oleh Mikroorganisme

Jenis Respirasi

ATP yang Dihasilkan

Aerob 36 ATP

Anaerob 2 ATP

Perbandingan produksi energi pada jenis Repirasi

• Intinya energi yang dihasilkan dari respirasi Aerob 18 kali lipat lebih besar dibandingkan Fermentasi

Semoga bermanfaat..

Terima Kasih Atas Perhatiannya